CO2 laser, стабилизация параметров лазерного луча Опции

[andrey98]

Требуется датчик с частотой порядка 20Гц для стабилизации размера и положения лазерного пучка с длиной волны 10 микрон. Решение должно быть недорогим (в пределах 30 тыс. руб). Пока мне кажется наиболее целесообразным испольльзовать либо квадрантный ИК датчик с цилиндрической оптикой - вроде как в СД плейере система (минус дорогая оптика), либо матричный термопарный приемник 4х4 или с большим разрешением. Может у кого есть еще какие-то идеи?
Энергия там достаточная. Охлаждение недопустимо.

[net]

Требуется датчик с частотой порядка 20Гц для стабилизации размера и положения лазерного пучка  с длиной волны 10 микрон. Решение должно быть недорогим (в пределах 30 тыс. руб). Пока мне кажется наиболее целесообразным испольльзовать либо квадрантный ИК датчик с цилиндрической оптикой - вроде как в СД плейере система (минус дорогая оптика), либо матричный термопарный приемник 4х4 или  с большим разрешением. Может у кого есть еще какие-то идеи?
Энергия там достаточная. Охлаждение недопустимо.

я чтото не понял - а как вы собираетесь размер мерять спомощью 4 квадрантника?

[andrey98]

Требуется датчик с частотой порядка 20Гц для стабилизации размера и положения лазерного пучка  с длиной волны 10 микрон. Решение должно быть недорогим (в пределах 30 тыс. руб). Пока мне кажется наиболее целесообразным испольльзовать либо квадрантный ИК датчик с цилиндрической оптикой - вроде как в СД плейере система (минус дорогая оптика), либо матричный термопарный приемник 4х4 или  с большим разрешением. Может у кого есть еще какие-то идеи?
Энергия там достаточная. Охлаждение недопустимо.

я чтото не понял - а как вы собираетесь размер мерять спомощью 4 квадрантника?

Я собираюсь не мерить, а стабилизировать! Это большая разница. Т.к. размер зависит от дефокусировки, а для стабилизации планируется именно дефокус менять, то соответственно дефокус нужно и мерить. А дефокус как известно можно мерить квадрантным датчиком с цилиндрической линзой.
Есть тут одна загвоздка, связанная с модовым составом излучения. Но это выходит за рамки дискуссии о датчике :-)

[net]

Требуется датчик с частотой порядка 20Гц для стабилизации размера и положения лазерного пучка  с длиной волны 10 микрон. Решение должно быть недорогим (в пределах 30 тыс. руб). Пока мне кажется наиболее целесообразным испольльзовать либо квадрантный ИК датчик с цилиндрической оптикой - вроде как в СД плейере система (минус дорогая оптика), либо матричный термопарный приемник 4х4 или  с большим разрешением. Может у кого есть еще какие-то идеи?
Энергия там достаточная. Охлаждение недопустимо.

я чтото не понял - а как вы собираетесь размер мерять спомощью 4 квадрантника?

Я собираюсь не мерить, а стабилизировать! Это большая разница. Т.к. размер зависит от дефокусировки, а для стабилизации планируется именно дефокус менять, то соответственно дефокус нужно и мерить. А дефокус как известно можно мерить квадрантным датчиком с цилиндрической линзой.
Есть тут одна загвоздка, связанная с модовым составом излучения. Но это выходит за рамки дискуссии о датчике :-)

поясните как вы одновременно собираетесь управлять положением и стабилизировать размер дефокусом - или я чтото не понимаю в ваших терминах?

[andrey98]

С точки зрения теории тут никаких проблем нет. Делается корректор (оптический) углов и дефокуса, например с пьезоприводами. Что касается измерения, то угол определяется как нормированные разности Y: (I1+I2)-(I3+I4), X: (I1+I4)-(I2+I3); полагая, что квадранты нумеруются по частовой стрелке и верхний левый =1.
С дефокусом и цилиндрической оптикой (естественно ц-л оринтирована под 45град к осям детектора): (I1-I2)+(I3-I4)
Если вопрос, хватит ли одного датчика или надо ставить два, то вопрос открытый, хотя вроде вы должно хватить одного.
Небольшое поянение оптической части: комбинация из сферической и цил. линз дает до точки фокуса распределение вытянутов в одном направлении, а после фокуса в другом (перпендикулярном).

[net]

С точки зрения теории тут никаких проблем нет. Делается корректор (оптический) углов и дефокуса, например с пьезоприводами. Что касается измерения, то угол определяется как нормированные разности Y: (I1+I2)-(I3+I4), X: (I1+I4)-(I2+I3); полагая, что квадранты нумеруются по частовой стрелке и верхний левый =1.
С дефокусом и цилиндрической оптикой (естественно ц-л оринтирована под 45град к осям детектора): (I1-I2)+(I3-I4)
Если вопрос, хватит ли одного датчика или надо ставить два, то вопрос открытый, хотя вроде вы должно хватить одного.
Небольшое поянение оптической части: комбинация из сферической и цил. линз дает до точки фокуса распределение вытянутов в одном направлении, а после фокуса в другом (перпендикулярном).

я чтото уже совсем себя потерял
угол вы найдете таким образом если ваш луч имеет одинаковую интенсивность в плоскости перпендикулярной лучу в зоне четырех квадрантника и интенсивность на элементе четырехквадрантника определяется исключительно диафрагмой в плоскости луча - для это луч должен быть плоской волной- с какого дуба у вас это выполняется? для дефокуса тоже примерно в этом ракурсе
таким образом я не понимаю ваши термины задача фокусировки луча и определения направления - поясните именно эти термины потому что дальше не понимая о чем идет речь лично мне говорить тяжело
что такое положение и стабилизация луча (или как вы там это называете)- определите что это такое в словесном описании

[andrey98]

С точки зрения теории тут никаких проблем нет. Делается корректор (оптический) углов и дефокуса, например с пьезоприводами. Что касается измерения, то угол определяется как нормированные разности Y: (I1+I2)-(I3+I4), X: (I1+I4)-(I2+I3); полагая, что квадранты нумеруются по частовой стрелке и верхний левый =1.
С дефокусом и цилиндрической оптикой (естественно ц-л оринтирована под 45град к осям детектора): (I1-I2)+(I3-I4)
Если вопрос, хватит ли одного датчика или надо ставить два, то вопрос открытый, хотя вроде вы должно хватить одного.
Небольшое поянение оптической части: комбинация из сферической и цил. линз дает до точки фокуса распределение вытянутов в одном направлении, а после фокуса в другом (перпендикулярном).

я чтото уже совсем себя потерял
угол вы найдете таким образом если ваш луч имеет одинаковую интенсивность в плоскости перпендикулярной лучу в зоне четырех квадрантника и интенсивность на элементе четырехквадрантника определяется исключительно диафрагмой в плоскости луча - для это луч должен быть плоской волной- с какого дуба у вас это выполняется? для дефокуса тоже примерно в этом ракурсе
таким образом я не понимаю ваши термины задача фокусировки луча и определения направления - поясните именно эти термины потому что дальше не понимая о чем идет речь лично мне говорить тяжело
что такое положение и стабилизация луча (или как вы там это называете)- определите что это такое в словесном описании

Стабилизация - означает коррекцию положения и размера пучка на исполнительном устройстве. Исполнительное устройство находится на подвижной относительно лазера каретке. При движении каретки луч уходит из центра цетра исполнительного устройства и дефокусируется.
Со стороны лазера можно установить корректор наклонов и дефокуса.
Наклоны будут корректировать положения луча, а дефокус совмещать плоскость перетяжки (где, как вы правильно заметили, пучок имеет плоский волновой фронт) с исполнительным устройством.
Т.о. в вашей терминологии апертурная диафрагма (выход лазера) установлена на некотором переменном расстоянии от исполнительного устройства, на которм и смонтирован датчик.
Кстати, для датчика углов совсем необязательно иметь одинаковую интенсивность в пятне. Достаточно, чтобы распределение имело круговую симметрию. Это в случае нашего лазера выполняется. Модуляция интенсивности по радиусу пятна приводит только к нелинейности датчика, что для системы стабилизации не критично.

[net]

замечательно - теперь вроде почти понятно - и в этом ракурсе возникают вопросы
как я понимаю вы предполагаете что дефокусировка будет приводить к перпендикулярным овалам до фокуса и после фокуса - а в районе фокуса вы хотите увидеть круг - я правильно вас понял?
в тоже время перпендикулярные овалы дефокусировки будут восприниматься вами и как децинтровка положения поскольку балансы будут говориь о якобы смещении луча поскольку ось овала не будет совпадать с осью вашего четырехквадрантника
или вы имеете чтото другое?
добавлю - овалы буду возникать изза косого падения луча или у вас углы отклонения очень малы?

[andrey98]

замечательно - теперь вроде почти понятно - и в этом ракурсе возникают вопросы
как я понимаю вы предполагаете что дефокусировка будет приводить к перпендикулярным овалам до фокуса и после фокуса - а в районе фокуса вы хотите увидеть круг - я правильно вас понял?
в тоже время перпендикулярные овалы дефокусировки будут восприниматься вами и как децинтровка положения поскольку балансы будут говориь о якобы смещении луча поскольку ось овала не будет совпадать с осью вашего четырехквадрантника
или вы имеете чтото другое?

Да, на счет круга все правильно. А деценрировка овала ведет себя так же как и деценрировка круга (если не считать разную чувствительность по осям). Это видно из формулок.

[net]

замечательно - теперь вроде почти понятно - и в этом ракурсе возникают вопросы
как я понимаю вы предполагаете что дефокусировка будет приводить к перпендикулярным овалам до фокуса и после фокуса - а в районе фокуса вы хотите увидеть круг - я правильно вас понял?
в тоже время перпендикулярные овалы дефокусировки будут восприниматься вами и как децинтровка положения поскольку балансы будут говориь о якобы смещении луча поскольку ось овала не будет совпадать с осью вашего четырехквадрантника
или вы имеете чтото другое?

Да, на счет круга все правильно. А деценрировка овала ведет себя так же как и деценрировка круга (если не считать разную чувствительность по осям). Это видно из формулок.

овал должен быть симметричным относительно осей четырехквадрантника - тогда будет так как вы говорите а иначе это будет не так


ерунду какую то сморозил - он и будет симметричным

а фокус вы хотите определять по симметрии после того как баланс наведения у вас выполнен? или как?

[andrey98]

замечательно - теперь вроде почти понятно - и в этом ракурсе возникают вопросы
как я понимаю вы предполагаете что дефокусировка будет приводить к перпендикулярным овалам до фокуса и после фокуса - а в районе фокуса вы хотите увидеть круг - я правильно вас понял?
в тоже время перпендикулярные овалы дефокусировки будут восприниматься вами и как децинтровка положения поскольку балансы будут говориь о якобы смещении луча поскольку ось овала не будет совпадать с осью вашего четырехквадрантника
или вы имеете чтото другое?

Да, на счет круга все правильно. А деценрировка овала ведет себя так же как и деценрировка круга (если не считать разную чувствительность по осям). Это видно из формулок.

овал должен быть симметричным относительно осей четырехквадрантника - тогда будет так как вы говорите а иначе это будет не так


ерунду какую то сморозил - он и будет симметричным

а фокус вы хотите определять по симметрии после того как баланс наведения у вас выполнен? или как?

Можно и так делать. Это от алгоритма работы зависит, пока не ясно как получится. Не удалось найти (пока) качественных датчиков на этот диапазон.
Поэтому вообще я пока ориентируюсь на матричный приемник 4х4.

[net]

замечательно - теперь вроде почти понятно - и в этом ракурсе возникают вопросы
как я понимаю вы предполагаете что дефокусировка будет приводить к перпендикулярным овалам до фокуса и после фокуса - а в районе фокуса вы хотите увидеть круг - я правильно вас понял?
в тоже время перпендикулярные овалы дефокусировки будут восприниматься вами и как децинтровка положения поскольку балансы будут говориь о якобы смещении луча поскольку ось овала не будет совпадать с осью вашего четырехквадрантника
или вы имеете чтото другое?

Да, на счет круга все правильно. А деценрировка овала ведет себя так же как и деценрировка круга (если не считать разную чувствительность по осям). Это видно из формулок.

овал должен быть симметричным относительно осей четырехквадрантника - тогда будет так как вы говорите а иначе это будет не так


ерунду какую то сморозил - он и будет симметричным

а фокус вы хотите определять по симметрии после того как баланс наведения у вас выполнен? или как?

Можно и так делать. Это от алгоритма работы зависит, пока не ясно как получится. Не удалось найти (пока) качественных датчиков на этот диапазон.
Поэтому вообще я пока ориентируюсь на матричный приемник 4х4.

есть обзорчик по теме тепловизоров - могу поискать если нужен - могу поискать его
я все таки не понял как одновременно вы будете фокусировать и наводиться - вроде не получается одновременно
у меня аналогичная задача - только диапазон другой и расстояния большие - еще атмосфера влияет поэтому проблем с датчиком нет - а есть проблемы с алгоритмами

и еще какую точность вы хотите получать по углам и по фокусировке?

[andrey98]

есть обзорчик по теме тепловизоров - могу поискать если нужен - могу поискать его
я все таки не понял как одновременно вы будете фокусировать и наводиться - вроде не получается одновременно
у меня аналогичная задача - только диапазон другой и расстояния большие - еще атмосфера влияет поэтому проблем с датчиком нет - а есть проблемы с алгоритмами

и еще какую точность вы хотите получать по углам и по фокусировке?

[/quote]
Получается по-моему. Чисто из теории у вас есть 4 сигнала, из которых надо найти 4 неизвестных (углы - дефокус + мощность нормировачная). Ну для примера - имеете вы эллипс под 45град. посчитали разность верхрей и нижней половин - нашли угол по Y, разность вертикальных половин - угол по X. Посчтитали "диагональные" разности - получили информацию про дуфокус. Конечно, при сильном смещении пятна из центра она будет неточна, но это и не беда для системы слежения - главное, чтобы знак был правильный.

Точность нужна по углу - 0.1 мрад.

Вы наверно "free space communication" хотите сделать? Там лучше датчик гартмана использовать.