Тема: CO2 лазер-без фокусировки/или с условной фокусировкой-лучевая пушка или нет? ;-)

[SEEK]

Ну это не страшно :-) - главное чтобы арбайтало :-)

[Gall]

Вы просто не сможете отвести от кристалла столько тепла, сколько он выделит при работе. Вам охлаждающий пруд потребуется, как старым ламповым радиостанциям.

[SEEK]

Не знаю что ответить на это. Скажу только что естественно не пойду нерешаемым путем. Значит надо искать варианты. Наподобие того же- максимально легкоразрушаемого материала определенной длиной волны. То бишь брать слабый лазер и максимально чувствительный к нему материал. Тоже вполне себе подход...

[Gall]

Пористый пластик черного цвета будет прекрасно резаться даже красной указочкой 500 мВт, если чуть-чуть фокус подстроить.

Сформулируйте уже конечную цель, а то вслепую очень трудно понимать, чего вы хотите.

[SEEK]

Итак, потихоньку перехожу от теории -к практике. В связи с чем попытаюсь раздобыть у народа ненужный лазер. Вот тут темку кинул: http://laserforum.ru/index.php?topic=665.msg6727#msg6727 

[SEEK]

Пришлось таки вернуться к теме, после вынужденного простоя.

Итак, еще раз освежив в памяти, все о чем мы тут говорили,  попробуем подытожить:

расстояние до цели: 10-15-20 метров.

объектив: от фотоаппарата зеркального

лазер: ?  например вот такой: https://ru.aliexpress.com/item/15W-Laser-Module-High-Power-15000mw-Blue-Color-Laser-Head-DIY-Metal-Engraving-450nm-Lasers-DIY/32793326756.html?spm=a2g0v.search0104.3.13.TetvdO&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_3_10152_10151_10065_10344_10068_10342_10343_10340_10341_10543_10084_10083_10307_10301_10059_10314_10534_100031_10604_10103_10607_10606_10142_10125,searchweb201603_25,ppcSwitch_7&algo_expid=22f19e16-165a-488b-8abf-e9757a843aab-2&algo_pvid=22f19e16-165a-488b-8abf-e9757a843aab&priceBeautifyAB=0


То есть при таких вводных, как я понимаю, я смогу сделать некое устройство, с низкой расходимостью луча,где луч будет обладать высокой энергией для прожигания на расстоянии от 10 метров?

[Gall]

С таким лазером - ерунда получится. Он слишком мощный для разумных задач. Не получится в 10 метрах нормально удержать фокус, и мощностью это не скомпенсировать. Тут лазер надо брать поменьше, вообще больше 100 мВт нет особого смысла, а вот насчет того, как фокус держать, придется серьезно подумать. Пассивно это вряд ли удастся сделать, нужна активная следящая система, как в фотоаппаратах.

Возьмите лазерную указку - обычную, на 1 мВт, из газетного киоска. Отломайте ее родную линзу и поставьте на ее место объектив от фотоаппарата. Получилось сфокусировать в 10 метрах? Вот ИМЕННО ТАК и будет фокусироваться любой лазер. 1 мВт или 10 Вт - неважно. Устраивает такой результат? Отлаживайте систему фокусировки на этом 1-милливатнном лазере. Пока на нем не заработает, брать что-то мощнее смысла нет. И готовьтесь к тому, что вообще не заработает так, как вы хотите.

[SEEK]

а почему он слишком мощный и " не получится удержать фокус" ? что вы имеете в виду? то есть причина в чем?. Вот тут, на первой странице топика вы пишете(цитата ниже).

Исходя из сказанного ниже-для меня такие параметры вполне себе -0,11мм на метр -вообще красота вроде как...только жечь не будет ни фига  !

Если все -таки(это как я понял, порядок действий, на основе всего вышесказанного. Так как с указкой экспериментировать-не слишком наглядно..нужна мощщща ) :

1)  беру за основу лазерный модуль -15w(кстати, зеленых там на али чего то не густо-зато синих валом-450nm);

2) расширяю луч до размеров входной линзы объектива фотоаппарата;

3) объективом фотоаппарата фокусирую луч на расстоянии от 4 метров(необходимо, чтобы на дистанции 4-6 метров плавание мощности было не особо сильным и диаметр поменьше-для увеличения мощности);

4) мощность должна быть поджигающая дерево-как у CO2 -ватт 60


5) Интересно, почему не пользуются led лазерами для создания серьезных ЧПУ станков, а используют все же СО2 - просто интересно? Потому что исторически Led появились позднее чем СО2- и только из за этого?

получится сие?

Оговорка: некоторое плавание мощности и диаметра (на 0,11-0,7 на метр) -пофигу.

 

Для видимого света расходимость значительно ниже, чем для CO2-лазера, в силу разницы в длине волны. Если заменить CO2-лазер на зеленый, линзочкой всего 15 мм в диаметре можно получить на тех же 20 метрах пятно диаметром в полмиллиметра. Расходимость будет 0.7 мм на метр. Если же потребовать те же самые 5-6 миллиметров, то это расходимость 0.11 мм/м. Считая, что диаметр линзы не должен превышать 1 дюйма (один из стандартных диаметров линз), получаем дальнобойность 200 метров.

[Gall]

Сначала про станки. LED-лазер для ЧПУ-станков имеет три недостатка: 1) грязный луч (не TEM00), поэтому фокусное пятно не круглое, много светит мимо; 2) видимый луч - проходит через прозрачные предметы, отражается от блестящих, поэтому не может резать оргстекло, блестящие материалы, и 3) для резания 10-20 Вт - это слишком мало, даже 40 мало, нормальные резаки начинаются от 50-60 Вт. Из-за (1) рез получается неряшливый, обожженный по краям, из-за (3) материал перегревается, пачкается дымом, может загореться. Для хорошего резания мощность нужна такая, чтобы жгло "мгновенно", чтобы быстро двигающийся луч успевал прорезать материал насквозь. Медленное движение = некачественный рез.

Теперь про фокусировку. 0.11 мм на метр - это достижимо только для TEM00-лазеров. Диодные лазеры - они TEM00 только на мощностях до долей Вт. Все мощные китайские поделия - они не просто не TEM00, в них вообще несколько кристаллов, и лучи собираются воедино. На большом расстоянии сведение не удержать. Получится увеличенная в сотни раз проекция конструкции лазера - много точек от многих кристаллов. В сантиметрах друг от друга, ага. У синих даже на 1 Вт уже серьезные проблемы с чистотой луча, он сильно не TEM00 (стандартная жалоба тех, кто пытается делать указки - "пытаюсь фокусировать, а он не собирается в точку никак"), а у 15-ваттных сборок там вообще не луч, а помойка.

Плавание от 0.11 до 0.7 мм - это не "по фигу", потому что это плавание мощности В 50 РАЗ. Вот так вот. Это не "немножко", это легким движением объектива лазер на 10 Вт превращается в лазер на 200 мВт.

[SEEK]

понял масштаб проблемы...

И вспомнил из своего опыта: когда-то в молодости делали лазерную цветомузыку с друзьями-указка отклонялась по Х и Y. Так вот...даже тогда помню -когда светил из своей комнаты-в кухню (моя комната в квартире -напротив кухни, расстояние от излучателя до пятна  - примерно 9 метров) - пятно выглядело как решетка из ярких точек...даже в лазерной указке красной...

И как тогда быть? Совсем в апатию вгоняете открывающейся инфой :-)


Как добыть(или построить) недорогой, условно дальнобойный лазер, с типичной дистанцией применения 6-10 метров? С мощностью на уровне 60ваттного СО2?

У меня была мысль еще- просто тупо взять максимально мощный CO2 -какой смогу купить за свои деньги-ватт на 200 даже...И хрен с ним...Мне кажется на 5-6 метрах он не слишком ужасно будет расходиться?

[SEEK]

Кстати..такая еще бредовая мысль появилась: раз свет имеет электромагнитную природу...для фокусировки не искать хитрую оптику-а фокусировать электромагнитным полем -мысль здравая, только энергии потребуются наверное порядков черной дыры...

[Gall]

К сожалению, заряд фотона равен 0, поэтому фотон электромагнитным полем не отклоняется вообще. Фотоны не взаимодействуют друг с другом, они взаимодействуют только с другими частицами, например, с атомами.

Гравитационное поле - не электромагнитное - свет отклоняет, гравитационное линзирование наблюдаетя вблизи звезд. Требуемая масса - звездная.

Что делать: да активную стабилизацию делать, конечно. Объектив должен иметь сервопривод и систему слежения, чтобы постоянно удерживать цель в фокусе независимо от ее движения. Примерно то, что в фотоаппаратах делается для наводки на резкость и для стабилизации. Собственно, это и есть оптический стабилизатор + автофокус, оптика от умеющего это делать фотоаппарата подойдет. Но возни с электроникой будет ОЧЕНЬ много, всю схему придется строить с нуля, и еще придется добавлять какие-то датчики, чтобы видеть, куда попадает луч.

Сделать это не невозможно, но в любом случае экспериментировать надо на хорошем маломощном лазере. Модуль на 1 или 5 мВт, дешевый и чистый TEM00, или даже гелий-неоновый на тот же 1 мВт. Если удастся удержать такой лазер в фокусе, можно заменить его на мощный. Тут напрашивается решение, когда автоматика по маломощному пилотному лазеру фокусирует, а потом стреляет мощным.

С лазером на CO2 штука такая. Он - малорасходящийся и почти чистый TEM00, но без линзы это луч может вообще в палец толщиной, от которого мало толку. Трубка у него толстая. Какая-то линза ему нужна в любом случае. А пакость в том, что для волн 10 микрон почти все вещества непрозрачны. Прозрачны - сульфид цинка, поваренная соль и еще некоторые. Линзу из соли сделать - ну можно, конечно, вырастить большой кристалл, потом его отшлифовать, но через сколько дней такая линза отсыреет на фиг и рассыпется? А все остальные материалы - дорогие. Китайцы делают серийно линзы для лазерных резаков, но у них у всех фокусные расстояния такие, как в резаках нужны - 5 см, 20 см и т.д., метровых там не бывает, да и диаметр мелкий.

Есть еще возможность работать толстым лучом короткими импульсами. Это то, что делают в том числе военные. У них луч толстый и фокусировка никакая, но они в него вкачивают гигаватты. Короткий импульс можно сделать твердотельным лазером, может быть с модулированной добротностью. Либо даже непрерывный лазер, но на киловатты (тут проблема с электроснабжением - он кушает как большой сварочник, без 380 вольт не обойтись, и водяное охлаждение сложное).

А вообще главный вопрос - зачем? В любой лазерной технологии всегда есть возможность подойти к объекту поближе. Даже если сам лазер далеко, линза в 20 см от объекта решает проблему целиком и полностью. Если же лазерная пушка, то... как оружие она все равно никуда не годится, по поражающей силе сравнимо с рогаткой, стреляющей горящими спичками, а для лазеного тира слишком опасно и неудобно; для тира лучше тот же 1 мВт, а попадание фиксировать фотоспособом.

[SEEK]

Спасибо за развернутый ответ...думаю... Отсутствие дешевых линз для СО2 существенно усложняет проблему конечно. Да- автоматическое наведение на фокус более чем реально. Ардуина+немного поколдовать с компонентами. Программить на java умею-сам напишу скетч если надо.
Хммм...думать надо. Нет-это не тир...Сугубо практическое применение...Близко подойти к мишени нет возможности. Подвести излучение вплотную-тоже. Остается "пулять с расстояния"

Наиболее красивый ход был бы конечно тот, который как вы говорите- взять что то типа зеленого лазера и наводить его дешевой линзой на фокус. Только мощность нужна в фокусе аналогичная 60-100 ваттам СО2. На расстоянии от 5-6 метров. Даже в принципе сгодится 4-5 метров.

Может действительно так пойти... Купив зеленый лазер? Допустим слабенький-на миливатты, но сфокусировать до мощностей -как я указал? Реально ли это?
И если идти этим путем, какого типа , на ваш взгляд, надо купить лазерный модуль -если у китайцев так себе? Очень желательно чтобы он не стоил как чугунный мост 

[Gall]

Спасибо за развернутый ответ...думаю... Отсутствие дешевых линз для СО2 существенно усложняет проблему конечно. Да- автоматическое наведение на фокус более чем реально. Ардуина+немного поколдовать с компонентами. Программить на java умею-сам напишу скетч если надо.

Сильно сложнее, чем кажется. Теория управления, цифровая обработка сигналов, и очень желательно процессор Cortex M4 или какой-нибудь другой, у которого есть нормальный ЦСП. На 8-битной ардуине скорости скорее всего не хватит. В таких задачах нужны неожиданно сложные вычисления.

Может действительно так пойти... Купив зеленый лазер? Допустим слабенький-на миливатты, но сфокусировать до мощностей -как я указал? Реально ли это?

Фокусировка ограничена дифракционным пределом, который на таких расстояниях очень неприятный. С единицами милливатт фокусировки не хватает даже вплотную. Есть прямая связь между минимальным диаметром пятна на данном расстоянии и диаметром линзы/зеркала. Если не делать телескопов с метровыми зеркалами, то размеры пятна будут довольно большими даже при идеальной оптике и идеальной фокусировке. А линза может быть неидеальной. По фотообъективам видно: что дает хорошую резкость, то очень дорогое и тяжелое. Тут схема - это по сути фотоаппарат наоборот.

И если идти этим путем, какого типа , на ваш взгляд, надо купить лазерный модуль -если у китайцев так себе? Очень желательно чтобы он не стоил как чугунный мост 

А вот с этим проблема. Полупроводниковые лазеры выше 100-200 мВт все сильно не TEM00, а 100 мВт - это оптика сильно дорогая будет. С газовым лазером результат будет лучше. Тут аргоновый просится. Лучше CO2, но на CO2 оптику непонятно как делать (ну разве что самому шлифовать). Если же все же диод, то обязательно ОДИНОЧНЫЙ лазер, никаких сборок, никаких линеек. У одиночных лазеров полезная мощность ограничена в лучшем случае 1 Вт, и придется ловить оптимальный режим, возможно, даже термостабилизировать, чтобы вывести на TEM00. На полной мощности большая часть генерации будет на бесполезных высших модах.

В любом случае сначала надо пытаться сделать фокусировку без мощного лазера, на слабой указке, и только потом ставить мощный. На таких расстояниях отдельная серьезная проблема - безопасность. Без ограждения на всех 10 метрах ни одна инспекция такую установку не разрешит, не говоря уж об очевидной проблеме не засветить кому-то в глаз.

[SEEK]

В общем думаю...Насчет безопасности -вообще нет проблем.
насчет остального-одни проблемы  ...
Буду думать...А почему аргоновый хорош по-вашему? Я вот мельком глянул на али- там только косметологические, импульсные. "Постоянного горения" -как мне надо-нету...даже без понятия откуда их брать...