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.

[Stanislav]

Простите, что вламываюсь в сугубо профессиональное обсуждение, но иногда взгляд со стороны может оказаться полезным.
Рассмотрите такое предложение. В качестве датчика применить недорогую фотоматрицу ИК диапазона с умеренным разрешением и цифровым выходом. С помощью нее можно наблюдать всю картину пространственных частот. Далее использовать методы цифровой сигнальной обработки для получения на выходе сразу управляющего воздействия на эффекторы. Синтез алгоритма анализа и регулирования не должен составить большого труда, при его реализации можно использовать недорогой DSP с видеопортом, вроде BlackFin ($14). При выдаче выходного управляющего воздействия с частотой 20 Гц его хватит и на обмолот матрицы большого размера. Для устранения неоднозначности фокусировки, по-моему, никакой оптики вообще не потребуется (возможно, ошибаюсь), только луч должен всегда попадать на матрицу под углом. В противном случае, можно применить и цилиндрическую линзу. Такую систему можно сделать и адаптивной к разного рода возмущениям, при этом не потребуется никакой дорогостоящей оптики и механики.
Общую стоимость выходного продукта (датчик+анализатор+регулятор),не считая НИР и ОКР, можно оценить где-то в районе 100-150 бакинских.

[net]

Простите, что вламываюсь в сугубо профессиональное обсуждение, но иногда взгляд со стороны может оказаться полезным.
Рассмотрите такое предложение. В качестве датчика применить недорогую фотоматрицу ИК диапазона с умеренным разрешением и цифровым выходом. С помощью нее можно наблюдать всю картину пространственных частот. Далее использовать методы цифровой сигнальной обработки для получения на выходе сразу управляющего воздействия на эффекторы. Синтез алгоритма анализа и регулирования не должен составить большого труда, при его реализации можно использовать недорогой DSP с видеопортом, вроде BlackFin ($14). При выдаче выходного управляющего воздействия с частотой 20 Гц его хватит и на обмолот матрицы большого размера. Для устранения неоднозначности фокусировки, по-моему, никакой оптики вообще не потребуется (возможно, ошибаюсь), только луч должен всегда попадать на матрицу под углом. В противном случае, можно применить и цилиндрическую линзу. Такую систему можно сделать и адаптивной к разного рода возмущениям, при этом не потребуется никакой дорогостоящей оптики и механики.
Общую стоимость выходного продукта (датчик+анализатор+регулятор),не считая НИР и ОКР, можно оценить где-то в районе 100-150 бакинских.

осталось дело за малым найди дешевую матрицу на 10 микрон
а так никаких проблем нет

для справки матрица на 1.5 мкм стоит от 10000 зеленых и не продается по ограничениям департамента

кремний(из которого делают ИК матрицы) работает до 1 микрона (примерно)
дальше по законам физики требуются другие материалы

[Stanislav]

осталось дело за малым найди дешевую матрицу на 10 микрон 
а так никаких проблем нет 

для справки матрица на 1.5 мкм стоит от 10000 зеленых и не продается по ограничениям департамента

кремний(из которого делают ИК матрицы) работает до 1 микрона (примерно)
дальше по законам физики требуются другие материалы

Понятно. А что, навроде болометрических и впрямь ничего нет?
ЗЫ. Перепутал 1 мкМ и 10 мкМ...
ЗЗЫ. А нельзя ли сделать на приемном конце механическую развертку (на том же дефлекторе)? У аналог девиц видел интегральное электростатически управляемое зеркало ф 1мм.
Хотя, 1 мм наверное, маловато...

[net]

осталось дело за малым найди дешевую матрицу на 10 микрон 
а так никаких проблем нет 

для справки матрица на 1.5 мкм стоит от 10000 зеленых и не продается по ограничениям департамента

кремний(из которого делают ИК матрицы) работает до 1 микрона (примерно)
дальше по законам физики требуются другие материалы

Понятно. А что, навроде болометрических и впрямь ничего нет?
ЗЫ. Перепутал 1 мкМ и 10 мкМ...
ЗЗЫ. А нельзя ли сделать на приемном конце механическую развертку (на том же дефлекторе)? У аналог девиц видел интегральное электростатически управляемое зеркало ф 1мм.
Хотя, 1 мм наверное, маловато...

конечно можно
только оптические механизмы с механикой - требуют высокие точности и стоят ВСЕГДА дорого
например банальный пъезик вроде все хорошо и просто - но его крепление - его основа приклеивают на ситал или еще чегото чтобы не было вибрации и звона и тд и тп
вообщем стоимость сразу уползает
когда делается оптическая система стоимость электроники всегда мизерная
но всегда почемуто ограничивают бюджет
банальный клин просветленный стоит дороже чем вся электроника с видео матрицей и процесором если рассмотреть до 1 микрона диапазон
так что надо всегда конкретно рассматривать

для примера устройтсво перемещение на пьезике на 100 мкм с 1 нанометровой точностью стоит порядка 3000 зеленых - на этом обычно делают автофокус у микроскопов - там на параллелограме из пьезика делают подвижку объектива
вообщем перефразируем пифагора - дайте мне денег и я сделаю все
а все дело в том что вечно приходится из дерьма конфетку делать

[Stanislav]

...только оптические механизмы с механикой - требуют высокие точности и стоят ВСЕГДА дорого

...для примера устройтсво перемещение на пьезике на 100 мкм с 1 нанометровой точностью стоит порядка 3000 зеленых - на этом обычно делают автофокус у микроскопов - там на параллелограме из пьезика делают подвижку объектива

Простите, но здесь-то зачем такая точность ? Ведь стоит задача получения растра... Функциональную зависимость угла отклонения зеркала от напряжения и температуры можно "зашить" в анализатор, чтобы отделаться от ОС. Кроме того, можно поискать и в интегральном исполнении: у кого-то видел оптические кросс-коммутаторы на основе микрозеркал, матрица, по-моему, 16х16 (хотя, о цене не знаю).
В любом случае, на квадрантном датчике очень уж большой точности не получится.

[net]

...только оптические механизмы с механикой - требуют высокие точности и стоят ВСЕГДА дорого

...для примера устройтсво перемещение на пьезике на 100 мкм с 1 нанометровой точностью стоит порядка 3000 зеленых - на этом обычно делают автофокус у микроскопов - там на параллелограме из пьезика делают подвижку объектива

Простите, но здесь-то зачем такая точность ? Ведь стоит задача получения растра... Функциональную зависимость угла отклонения от напряжения и температуры можно "зашить" в анализатор, чтобы отделаться от ОС. Кроме того, можно поискать и в интегральном исполнении: у кого-то видел оптические кросс-коммутаторы на основе микрозеркал, матрица, по-моему, 16х16 (хотя, о цене не знаю).
В любом случае, на квадрантном датчике очень уж большой точности не получится.

на квадрантном датчике получают(реально работает) секундные точности

тема оптики нужно рассматривать всегда очень конкретно а не вообще - там слишком много ньюансов и парадоксов

[Stanislav]

на квадрантном датчике получают(реально работает) секундные точности

А на каком расстоянии от источника?

[net]

на квадрантном датчике получают(реально работает) секундные точности

А на каком расстоянии от источника?

звезда

[Stanislav]

А на каком расстоянии от источника?

звезда

И-и, не интересно. Установка для резки металла - не звезда. Уверен, на ней точность будет меньше минимум на порядок (это если оптика хорошая).

[net]

А на каком расстоянии от источника?

звезда

И-и, не интересно. Установка для резки металла - не звезда. Уверен, на ней точность будет меньше минимум на порядок (это если оптика хорошая).

из других(работающих ) примеров
7 секунд на 500 метрах
и 2 секунды на 10 см

добавлю про звезду - это все отлаживалось в комнате размером метров 10
оптики они такие затейники -

[Stanislav]

из других(работающих ) примеров
7 секунд на 500 метрах
и 2 секунды на 10 см 

Последний пример - действительно круто. Непонятно даже, что служило источником... И как боролись с неравномерностью чувствительности по площади датчика, ведь он должен, насколько я понимаю, давать точно определенную зависимость выхода от положения пятна на нем? Если же работать "по поддержанию нуля", тогда более понятно. Но все равно, лазерное пятно постоянно меняет свою форму...

добавлю про звезду - это все отлаживалось в комнате размером метров 10
оптики они такие затейники -

Да, но для получения точечного источника (отнесения на бесконечность) все-таки нужна очень хорошая оптика, какую представить себе невозможно для промышленной установки, поэтому непонятно, что подразумевать под секундной угловой точностью в этом случае. Кроме того, убежден, что такая точность была получена в видимом диапазоне длин волн.

Также была упомянута проблема многомодовости. В случае применения отклоняемого зеркала, мне кажется, она может быть решена проще (линз может не потребоваться вовсе).