restringere laser

[antonio]

ciao
Qualcuno sa come si fa per stringere un fascio laser?
Ho una sorgente rossa con un diametro di 2mm e divergenza .8 mRad,
devo restringerla a circa .4mm di diametro
Ho provato con due lenti piano convesse con focali da 75mm e 15mm, le
ho montate con la superfice convessa verso l'esterno e ho regolato la
distanza tra le lenti. Ma non sono riuscito ad ottenere niente di
utile.
Qualcuno mi sa dare qualche suggerimento utile a riguardo?


grazie a tutti

[Alberto Marturini]

Post by antonio
ciao
Qualcuno sa come si fa per stringere un fascio laser?
Ho una sorgente rossa con un diametro di 2mm e divergenza .8 mRad,
devo restringerla a circa .4mm di diametro
Ho provato con due lenti piano convesse con focali da 75mm e 15mm, le
ho montate con la superfice convessa verso l'esterno e ho regolato la
distanza tra le lenti. Ma non sono riuscito ad ottenere niente di
utile.
Qualcuno mi sa dare qualche suggerimento utile a riguardo?
grazie a tutti

Se devi focalizzare meglio il fascio, esistono degli appositi
collimatori per LASER.
Prova a guardare su http://www.roithner-laser.com .
Occhio che dopo il punto focale il fascio diverge di più: una certa
divergenza è intrinseca.

Se devi restringere il beam lasciandolo collimato mi sa che devi
utilizzare un obiettivo.
Prova a guardare sempre sul sito di Roithner.


Ciao
Alberto

[John Travolta Sardus]

Post by antonio
ciao
Qualcuno sa come si fa per stringere un fascio laser?
Ho una sorgente rossa con un diametro di 2mm e divergenza .8 mRad,
devo restringerla a circa .4mm di diametro
Ho provato con due lenti piano convesse con focali da 75mm e 15mm, le
ho montate con la superfice convessa verso l'esterno e ho regolato la
distanza tra le lenti. Ma non sono riuscito ad ottenere niente di
utile.
Qualcuno mi sa dare qualche suggerimento utile a riguardo?

Le lunghezze focali paiono giuste. La lente con lunghezza focale piu'
grande va messa dalla parte dei due millimetri.

Nota bene che con un diametro di .4 mm il fascio non rimarra' collimato
per piu' di un metro circa.

Per regolare la distanza hai una piastra con micrometro o vai a mano??

Post by antonio
grazie a tutti

[Fua' Daniele - Dip. di Scienze dell'Ambiente e del Territorio]

Post by antonio
ciao
Qualcuno sa come si fa per stringere un fascio laser?
Ho una sorgente rossa con un diametro di 2mm e divergenza .8 mRad,
devo restringerla a circa .4mm di diametro
Ho provato con due lenti piano convesse con focali da 75mm e 15mm, le
ho montate con la superfice convessa verso l'esterno e ho regolato la
distanza tra le lenti. Ma non sono riuscito ad ottenere niente di
utile.
Qualcuno mi sa dare qualche suggerimento utile a riguardo?
grazie a tutti

Ti hanno guà dato dei suggerimenti utili, io ti ricordo solamente una
legge fondamentale (forse è un teorema, non importa...) dell'ottica
geometrica: un raggio collimato possiede un invariante che, se non
ricordo male, è dato dal prodotto della divergenza per il diametro della
sezione.
Se, con un sistema di lenti, riduci il diametro del raggio (scusa il
bisticcio di parole!) ed ottieni di nuovo un raggio collimato,
necessariamente ne aumenti la divergenza.
Pensa, per esempio, che se hai bisogno di fare un raggio laser collimato
che si propaghi per decine di chilometri mantenendo dimensioni contenute
(vedi per esempio: Lidar) conviene allargare il fascio per diminuirne la
divergenza.

Daniele Fua
Uni. Milano-Bicocca

[Elio Fabri]

Post by Fua' Daniele - Dip. di Scienze dell'Ambiente e del Territorio
Ti hanno guà dato dei suggerimenti utili, io ti ricordo solamente una
legge fondamentale (forse è un teorema, non importa...) dell'ottica
geometrica: un raggio collimato possiede un invariante che, se non
ricordo male, è dato dal prodotto della divergenza per il diametro
della sezione.

Quello che citi e' il teorema dell'invariante di Lagrange, che e' un
po' piu' complicato di cosi', e non e' rilevante nel nostro caso.
Se infatti resti nell'ottica geometrica, niente ti vieta di avere un
fascio di raggi *perfettamente paralleli*, e con un sistema afocale ne
puoi aumentare o diminuire il diametro a piacere.
Nel caso del laser, la divergenza e' causata dalla diffrazione, quindi
siamo fuori dell'ottica geometrica.

Piuttosto c'e' un problema di accuratezza nell'aggiustamento del
sistema ottico, come e' gia' stato detto ad antonio: senza una vite
micrometrica c'e' poco da fare, perche' (se non ho sbagliato i conti
fatti a mente) la distanza delle due lenti va aggiustata meglio di 0.1
mm.


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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
------------------------------

[antonio]

rispondo a tutti in un'unica mail.
ho provato a guardare sul sito della roithner ma non ho trovato gli
obbiettivi, guardero` meglio.

Post by John Travolta Sardus
Per regolare la distanza hai una piastra con micrometro o vai a

mano??

Ho montato sorgente e 'cannocchiale' su un banchetto avvitato al banco
ottico per poterli allineare e tenerli fermi. Il fascio entra ed esce
dal cannocchiale attraverso due fori in asse di 3 e 1 mm. Quindi
presumo un discreto allineamento (ad occhio). La distanza tra le due
lenti, la regolo con tre viti a brugola che muovono la seconda lente
(quella da 15mm di focale)spinta da una molla. Le tre viti hanno anche
lo scopo di correggere il leggero disassamento costruttivo del
cannocchiale. Muovendo a mano e poi finemente con le viti ho trovato
la posizione di minimo diametro dello spot su una parete lontana
alcuni metri.

Post by John Travolta Sardus
un raggio collimato possiede un invariante che, se non
ricordo male, è dato dal prodotto della divergenza per il diametro della
sezione.

La divergenza diminuisce con il rapporto tra le focali nel caso di
beam expander e presumo aumenti nello stesso modo nel mio
caso.prometto di riguardarmi la teoria!
Comunque ho fatto tre misure e due conti.
Ho misurato(a spanne) diametro dello spot a tre distanze 30cm 2m e 3m
ottenedo 1.5mm 11mm e 15mm. Facendo la media delle divergenze
ottenute, ricavo un valore di 4.7mrad.

div. sorgente .75mrad (dichiarati)
focali f1=72mm f2=15mm f1/f2=4.8
div. teorica da ottenere .75*4.8=3.6mrad

tutto sommato non sono molto lontano devo solo cercare di migliorare
la situazione.
Credo si possa migliorare allineando meglio le lenti e ho notato oggi
una deformazione dello spot che ho interpretato come una coma.

fin qui vado bene?
un'altra domanda, la divergenza iniziale della sorgente a che cosa e`
dovuta?
mi spiego, e` una proprieta` del semiconduttore? dell'ottica
collimatrice? o di che altro?
se e` un problema dell'ottica, e` possibile azzerarla o almeno
diminuirla agendo in qualche modo sulla lentina davanti al
semiconduttore?

grazie ancora per la pazienza

[John Travolta Sardus]

Post by antonio
La distanza tra le due
lenti, la regolo con tre viti a brugola che muovono la seconda lente
(quella da 15mm di focale)spinta da una molla. Le tre viti hanno anche
lo scopo di correggere il leggero disassamento costruttivo del
cannocchiale. Muovendo a mano e poi finemente con le viti ho trovato
la posizione di minimo diametro dello spot su una parete lontana
alcuni metri.

Quindi qua vai gia' bene.

Post by antonio
Comunque ho fatto tre misure e due conti.
Ho misurato(a spanne) diametro dello spot a tre distanze 30cm 2m e 3m
ottenedo 1.5mm 11mm e 15mm. Facendo la media delle divergenze
ottenute, ricavo un valore di 4.7mrad.
div. sorgente .75mrad (dichiarati)
focali f1=72mm f2=15mm f1/f2=4.8
div. teorica da ottenere .75*4.8=3.6mrad
tutto sommato non sono molto lontano devo solo cercare di migliorare
la situazione.
Credo si possa migliorare allineando meglio le lenti e ho notato oggi
una deformazione dello spot che ho interpretato come una coma.

Secondo me per migliorare la situazione devi lavorare parecchio: gli
ultimi miglioramenti sono quelli piu' difficili da ottenere.

Io farei cosi': in primis, senza lenti, cercherei di far si' che il
movimento causato dalle tre viti a brugola avvenga esattamente lungo la
direzione del fascio laser *quando non hai ancora sistemato le lenti*.
Questo perche' cosi' gli aggiustamenti longitudinali non disturberanno
l'allineamento del sistema.

In secondo luogo sistemerei le due lenti facendo si' che ogni volta

* la posizione del fascio trasmesso rimanga coincidente con la posizione
che il fascio aveva quando la lente non era presente

* il fascio riflesso si propaghi in direzione esattamente opposta
rispetto al fascio incidente

cominciando con la lente piu' vicina al laser.

Nota bene che i movimenti trasversali della lente influenzano di piu' la
posizione del fascio trasmesso mentre i cambiamenti di inclinazione
influenzano di piu' la posizione del fascio riflesso, almeno quando sei
vicino a una buona centratura. Quindi ti conviene centrare il fascio
trasmesso su un riferimento che avrai preso prima muovendo la lente
trasversalmente e poi centrare la riflessione sul fascio incidente
cambiando l'inclinazione; sara' magari necessario ripetere le due azioni
alternandole (iterare il procedimento, cioe').

Fatto cio' dovresti essere a cavallo.

Per quanto riguarda le proprieta' di divergenza del laser a
semiconduttore nunzo', mi dispiace. Potresti provare a postare la tua
domanda su sci.optics (in inglese), dove ci sono molte persone
competenti e molto piu' esperte di me.

Buon lavoro!

Giovanni

[Elio Fabri]

Post by antonio
...
un'altra domanda, la divergenza iniziale della sorgente a che cosa e`
dovuta?
mi spiego, e` una proprieta` del semiconduttore? dell'ottica
collimatrice? o di che altro?

E' una proprieta' della luce, o meglio delle onde, di qualsiasi tipo.
Forse ricorderai che avevo parlato di diffrazione: appunto.
Ma non hai mai studiato la diffrazione?

In sostanza, puoi schematizzare il tuo laser, a questi effetti, come
una sorgente che genera un'onda piana limitata da un diaframma.
Se si tratta di un diodo laser, penso che il meccanismo che genera la
limitazione spaziale del fascio possa essere semplicemente la
dimensione della regione attiva, ma non sono sicuro.
Comunque tu ci hai detto d = 2 mm.

Ora una formuletta canonica della diffrazione dice che un fascio di
diametro d ha una divergenza dell'ordine di lam/d (lam lunghezza
d'onda). Non ricordo se ci hai dato lam, ma supponiamo sia 600 nm:
allora alfa (divergenza) e' 600nm/2mm = 0.3 mrad, ma questa e' la
divergenza dall'asse: bisogna vedere come e' definito il 0.75 mrad che
trovi nelle specifiche, ma il fattore circa 2 potrebbe essere la
divergenza totale.


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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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