Тема: Вопросы от новичков.

[nonamemankaz]

Доброго дня! Для экспериментов в области терапевтической косметологии и рефлексотерапии, будут закуплены стандартные лазерные модули 5мвт волной 650nm. Вопрос и выбор именно этой длины волны и этих модулей как недорогих представителей, - обоснован поисковой работой, в том числе и патентной. Короч! Народ!! Башку ломаю! Пока не держу их в руках, еще отбираю, много вопросов, как их питать и другое, а главное, - никакого фокуса луча не предполагается, нужно, что б было расфокусированное пятно, скажите навскидку, этого можно добиться от этих модулей, без всякой внешней оптики?
Я тут немного уже почитал, и понял термин "перетяжки луча", в моем случае, лучше бы, если бы эта точка была внутри линзы, - это если вопрос о внешнем линзировании, илинзы на али я такие видел, сильно выпуклые такие.. но  а, в самом модуле, подобной линзы нет? чтоб выковырять ее чтоли... или, может тему создать отдельную в разделе "новички" вопросов много, подмогните?
совершенно рядовой модуль, но такой и нужен
https://ru.aliexpress.com/item/10pcs-lot-650nm-6mm-3V-5mW-Laser-Dot-Diode-Module-Head-With-Red-Dot/32490714033.html?spm=2114.10010208.1000013.6.hFjbWY&scm=1007.13339.33317.0&pvid=fe9892c8-ffb3-46dc-970e-367bb70fd9a8&tpp=1

[Gall]

В этих модулях есть линза. Но выбор неудачный, потому что именно в этих модулях она намертво засажена внутрь корпуса, и выцарапать ее оттуда будет очень тяжело. Мы отпиливали часть корпуса ножовкой. В мелких модулях линза вообще может быть на эпоксидку к самому лазеру приклеена, тогда пиши пропало. (Технически бывают еще лазеры с микролинзой на самом кристалле, но в таких дешевых модулях пока не замечены.)

Лучше взять аналогичные модули, в которых линза держится на резьбе. Типа вот таких: https://ru.aliexpress.com/item/NEW-650-nm-5-mw-red-dot-laser-module-Adjustable-focal-length-3-v-5-v/32621505123.html
Вот эта вот штука на морде с рифлением - это и есть гайка, характерный признак того, что линзу можно вытащить. Просто выкручиваете ее, и линза вываливается. Еще черного цвета такие модули бывают.

У лазерного диода без линзы перетяжка находится внутри кристалла и имеет микронный размер. Это дает расходимость луча под углом 30+ градусов, как от фонарика. Дополнительная линза делает перетяжку снаружи, у лазерной указки она в нескольких метрах от отверстия. Без линзы будет то, что надо.

[nonamemankaz]

Спасибо за дельные советы! Продавец на али, когда я его пару дней назад спросил об этом, что мол, "мне нужно рассеянное излучение" улыбнулся, и написал что нет. Завтра дополню ответ тем, чем накопал сегодня. Этот ответ, - дань вежливости, ценю внимание, спасибо за ответ еще раз)))
ps
нужны соображения по поводу прикидок мощности исходя из площади падения луча. Хотя, тут не все так просто.. коэффициент поглощения кожей этой длины волны ок. 80%, не совсем уж и "черное тело", хотя, у негроидно рассы, наверное коэффициент выше, хе хе хе, опять, многозначность.... И если, фокусированная точка, это  50мвт (я правильно рассуждаю?), то, какая мощность будет при площади расфокусированного падения на участок кожи, скажем 5 мм на 5 мм?? Люксметра, к сожалению нет, это одно.
Другое. Забавно, что о точке перетяжке луча я знал, правда, знал как о фокальной точке, это одно и тоже ведь ?)

[Gall]

Понятие перетяжки действительно аналогично понятию фокуса в геометрической оптике. Но. Оптика лазеров - не геометрическая, волновыми эффектами нельзя пренебрегать даже в простейшем случае лазерной указки. В волновой оптике лучи в принципе никогда не собираются в точку, пятно всегда имеет вполне макроскопические размеры. В случае идеального луча, т.е. луча, имеющего гауссов профиль, самое тонкое место луча называется "перетяжкой". Хорошее математическое описание явления есть в книге "Современная оптика гауссовых пучков" (ISBN: 978-5-9221-1216-1). Физическая суть: луч дифрагирует на самом себе и потому расходится.

При расчете линз надо учитывать, что расстояние до перетяжки слегка отличается от формального фокусного расстояния. Обычно это несущественно (все равно юстировкой компенсируется), но в точных схемах из-за этого можно сильно лажануть.

Насчет 50 мВт - неправильно. Во-первых, лазер 5 мВт есть, он всегда 5 мВт и останется. В сумме, если лазер один. Лучи разных лазеров суммируются плохо. Эти 5 мВт следовало бы поделить на площадь, которую освещает пучок, но на практике освещение сильно неравномерно. Если лазер хороший (TEM00), то распределение будет гауссово. Но этот луч - он не TEM00, он многомодовый, и там может быть что угодно. Еще наверняка будут дифракционные кольца от пылинок, попавших на окно лазерного диода, убрать эти пылинки очень тяжело. И еще лазер запросто может быть значительно слабее 5 мВт. Поэтому лучше измерить. Измеритель можно сделать из датчика OPT101P и вольтметра.

Что тут важно:

- Если лазер не один, излучение теряет когерентность и ничем не будет по факту отличаться от излучения обычной лампочки. Можно не возиться с лазерами и взять просто яркую красную лампочку (светодиод) - эффект будет тот же. По-видимому, существенного биологического влияния это не оказывает (иначе заметили бы еще 100 лет назад, когда физиотерапия была в моде).

- Один-единственный лазер дает когерентное излучение. Когерентность видна невооруженным глазом: лазер дает спекл, такое характерное мельтешение точек, довольно неприятное. Здесь слабое биологическое действие уже возможно, в прессе сообщения противоречивы. Эксперимент ставить придется очень аккуратно - действие, если оно вообще есть, очень слабое, только чуть-чуть сильнее плацебо - аккуратно работайте со статистикой и со слепым методом! Я лично вообще не верю, что оно есть: физика предполагаемого явления неясна. Плацебо-контроль обязателен.

- Более мощные лазеры, 30-50 мВт и более, имеют тепловое воздействие и хорошо проникают через кожу (не поглощаются кровью капилляров). Таким лазером можно добить до внутренних органов и погреть их с тем или иным эффектом. Если, конечно, раньше не получится ожог кожи. Нагрев слабый, имеет ли терапевтическое действие - спорно, вредить - может. Похожего действия надо ожидать от разного рода грелок и горячих напитков.

- Лженаучных работ по воздействию лазера на организм - пруд пруди. Найти что-то стоящее среди всей этой бредятины очень тяжело . Внимательно проверяйте, что читаете. Речь именно о лженауке, то есть о намеренном обмане с корыстной целью. (Еще есть псевдонаука, квазинаука, паранаука, карго-наука - это другое.) Мне известны как минимум две организованных группы мошенников, которые зарабатывают огромные деньги на шарлатанстве с применением лазеров, причем группы масштабные: сотни человек, Израиль, ЕС, США, Канада. Серьезная мафия, короче. Держитесь подальше от них и от их статей. У нас уже есть пострадавшие от них.

[nonamemankaz]

Да да, согласен по поводу лженауки, еще лет восемь назад хохотал по опусам из РАеН'а.

На счет мощного светодиода, тоже думаю, и колеблюсь и не спроста. Лазерное 650mv способно достигнуть надкостницы- этого эффекта мне не нужно, так же как и светодиодное, однако, оно не когерентное, т.е. многомодовое? - стараюсь верно излагать мысль.
Непосредственно длина волны, имеет значение, так например, 532nm, -поглощение гемоглобина, а это, как раз сосудистые деффекты. но это так, в качестве размышеления на тему.  В моем случае, это скорее рефлексотерапия, которая, как не так давно выяснилась, вещь очень спорная. Были эксперименты по поводу иглоукалывания в нужные, так сказать точки, в ненужные точки, и вообще, не иглами, - эффекты были примерно одними и теми же. Однако же, на свойства крови, длина волны, бесспорно влияет, как влияет на темный предмет прямое, ха-ха, солнце))

Вообще, лучше, конечно, иметь дело с инфракрасным, но, почитав здесь, я понял что не лучше, так же как и с зеленым. В зеленом, может быть доля ir, что опасно, тоже касается и линзирования. Глупо хранить заряженный пистолет, рано или поздно, он выстрелит в глаз. Экстремизм мне не нужен. Есть мощнее лазеры, как например вот этот:
https://ru.aliexpress.com/item/130mw-red-laser-module-with-big-diameter-red-laser-beam-22x55mm-DC-3-6-4-2V/32370014684.html?scm=1007.12908.76351.0&pvid=51b32e6c-0e8d-425c-ae4c-375b20cf18b2&tpp=1

Но, именно такое, нежелательное в том смысле, что площадь засветки сравнительно большая, многоточечная матрица лучше одного пятна, но это, тоже, мысли вслух..
 
По поводу мощности и площади поглощения... Я наверное не так понял или не так выразился, тут моя вина... но это тоже, ладно)
В общем, покумекать надо, впечатлиться)

[Gall]

Насчет мод: в принципе да, многомодовое и некогерентное - это почти одно и то же. Идеальное когерентное излучение - это одна мода. Если мод несколько, две, три, десять, то излучение еще в целом сохраняет свойство когерентного, его называют "многомодовым когерентным". Если же мод очень много, тысячи, миллионы, тогда говорят, что излучение "некогерентное". Называть его многомодовым не принято по историческим причинам. Большинство дешевых лазеров - многомодовые, на интерферометре Фабри-Перо у них видны две-три четких моды.

Про длины волн. Если мы говорим про слабый видимый свет, а не про коротковолновой ультрафиолет, который способен рвать химические связи и вообще канцерогенный, и не про мощное излучение, которое нагревает ткани вплоть до ожогов, то фактически единственное в организме, на что излучение может как-то действовать - это либо порфириновая группа (гем в гемоглобине, у растений хлорофилл - по сути она же), либо родопсин и ему подобные пигменты. Спектр поглощения для каждого из них известен и есть в литературе. Зеленый 500-нанометровый диапазон в коже поглощается родопсином меланоцитов и может вызвать те же процессы, что и ультрафиолет в солярии. По сравнению с ультрафиолетом линия поглощения тут слабее вдвое, соответственно вдвое выше нужна интенсивность. Можно ожидать действия, похожего на ультрафиолет, но, вероятно, более мягкого, без свойственной ультрафиолету канцерогенности. (Кстати, спектр ртутной лампы, кроме ультрафиолета, содержит как раз сильный зеленый дублет на 546.1 нм - ртутной лампой через зеленое стекло облучать наверняка же пробовали, поищите?) Красный - он только тем интересен, что не поглощается гемом, а в коже кроме гема и мелатонина свет поглощать особо нечему. Но действует ли он - тоже спорно, ведь если нет поглощения, то не может быть и действия. Природа-то все равно электрохимическая, как в пленочной фотографии.

Насчет безопасности: примесь ИК от зеленого отфильтровать легко. И можно взять зеленый диодный лазер, 520 нм или сколько они там, они без ИК вообще (но дороже). Синие лазеры ИК в спектре не имеют совсем. Но они скорее всего и не действуют, в районе 400 нм поглощения в интересных пигментах организма почти нет. Для серьезных экспериментов есть еще аргоновые лазеры, они бывают очень мощные, и, если очень хочется, то лазеры на красителях - эти можно настроить на любую длину волны на выбор. И, разумеется, варианты вроде ртутной лампы с зеленым стеклом или с призмой-монохроматором списывать со счетов тоже не надо. В оптике до появления лазеров всегда, а сейчас - просто часто в качестве источника света берут не лазер, а подходящую лампу (ртутную, натриевую, водородную и др.) с монохроматором после нее. Тоже ищите статьи, этот метод существовал еще в конце 19-го века и наверняка все это уже пробовали.

Сейчас проверил, как проходит 1 мВт зеленого 532 нм через кожу. Приставил лазер к пальцу и посмотрел. При освещении от кончика пальца проникает миллиметров на пять и освещает на этой длине палец насквозь. Так себе поглощение. Где-нибудь в трехмиллиметровом пятне могут быть биологические эффекты, но не думаю, что какие-то отличные от простой выработки мелатонина. 650 нм при тех же условиях просветил всю фалангу насквозь, неинтересно - при таком прохождении он скорее всего и не действует. За 632.8 нм идти в подвал поленился.

[Oxox]

Всем доброго дня!
В продолжение #137.
Как и планировалось, собрал устройство на базе этого модуля
https://www.amazon.com/dp/B00S3DX5G2/ref=wl_it_dp_o_pC_nS_ttl?_encoding=UTF8&colid=2WCN10A5L6WEF&coliid=ICQVV9SHR422D

повторю тех. данные:
Features:
Output Power 30mw
Wavelength 532 nm
Working Voltage 5V
Working Temperature ＋15 ℃~＋35 ℃
Duty Cycle 45 seconds ON, 15 seconds OFF
Laser Shape Dot
TTL Modulation 0-20khz
Material and Color Brass
Red wire for 5V+, Black wire for 5V-, Yellow wire TTL for 5V+,3 wires together, module will work normally
Dimensions ￠12 mmX60mm(including PCB)

Сделал так.
Батарея LC 16340 (1 шт) -> импульсный стабилизатор (5V) -> ArduinoNano v.3.3 (обрабатывает оптический и температурный датчики) даёт управляющий сигнал (ШИМ) -> TTL-драйвер лазера 30 mW

На праздниках провёл первое испытание в реальных условиях. В целом всё работает. Спасибо    avrerum, за то что надоумили взять зелёный лазер, а не синий. С синим было бы совсем "скучно". Основное замечание по результатам опытов - не достаточная яркость луча в воде.
Напомню, что речь идёт о лазерном прицеле. Опасения, что 30 mW будет чрезмерным подвигли на выбор схемы с ттл-управлением. Планировалось измерять фактическую освещенность и соответственно регулировать мощность. Все четыре дня испытаний была пасмурная погода и 30 mW должно было бы хватить с запасом. Кроме того и прозрачность воды была до 15 метров. Что тоже хорошо для видимости луча.
Оказалось следующее. Хорошо видна лишь точка на требуемом удалении. Луч со стороны не виден совсем. Заметен лишь при прицеливании - т.е. когда смотришь вдоль луча. Что замечательно. Так и задумывалось. И всё же яркость не достаточна. При ярком солнце луч "пропадёт".

Решил просто увеличить. Заказал 50 mW лазер, но уже с обычным драйвером (без ТТЛ-управления).
Вот тут: http://www.maxlight.de/index.php?cPath=1_3
У них тут линейка с мощностями от 5 mW до 50 mW. 50-ку после моей покупки с сайта сняли - видимо он у них был один. Описание 30 mW модуля один в один соответствует купленному мной 50 mW.
Вопрос. Не есть ли это один и тот же лазерный диод? После производства их сортируют по разбросу фактических параметров и получается линейка "разных" диодов. Если это так, то я бы от нового 50 mW отпаял бы драйвер и подключил бы его к моему готовому модулю с ТТЛ-управлением. Не хочется переделывать.
Или я заблуждаюсь и эти лазерные диоды - совершенно разные изделия? Спалю диод нафиг!
С уважением...

[Gall]

Диоды скорее всего разные, а вот все остальное - идентично.

С лучом - тут надо думать, как гарантировать, что обратно не прилетит случайное 100% отражение. Известная проблема с видимостью лучей сбоку: если луч виден, то отражение опасно (необязательно зеркальное, от оконного стекла ничем не лучше). Придется как-то чисто механически мудрить, чтобы это было невозможно. (Изменения на сетчатке глаза обнаруживаются после однократного попадания 5 мВт зеленого.)

[Oxox]

Диоды скорее всего разные, а вот все остальное - идентично.

Т.е. можно без опаски подключать новый диод к старому драйверу?
50 милливатник с простым драйвером, согласно спецификации просит 3 V питания, а старый 30 милливатный диод с ттл-драйвером просит 5V. Я промерял напряжение на драйвере без подключенного диода. Между плюсом и минусом потенциала нет. От корпуса диода на плюс даёт - 4.65 вольта. Так же и от корпуса на минус. Фиг знает как оно работает.

Об отражении я все время помню. В воде луч быстро затухает. После 7-8 метров пятнышко от 30 mW практически не видно. Поэкспериментировал с отражениями от рыбьей чешуи, как Вы подсказывали.  Очень слабый эффект. Всё же туда-обратно - это те же 7-8 метров. Правда в упор не пробовал. И не буду.  Конечно много всяких факторов. Нужно пробовать.
Скоро отпуск. Будет чем заняться. Если интересно, то отпушусь по результатам.

[Gall]

Диоды скорее всего разные, а вот все остальное - идентично.

Т.е. можно без опаски подключать новый диод к старому драйверу?

Нет. Настройки тока в драйвере (положение регулятора) различается. Если регулятора нет, то там резистор разный. Драйвер "программируется" на ток диода.

Об отражении я все время помню. В воде луч быстро затухает. После 7-8 метров пятнышко от 30 mW практически не видно. Поэкспериментировал с отражениями от рыбьей чешуи, как Вы подсказывали.  Очень слабый эффект. Всё же туда-обратно - это те же 7-8 метров. Правда в упор не пробовал. И не буду.  Конечно много всяких факторов. Нужно пробовать.
Скоро отпуск. Будет чем заняться. Если интересно, то отпушусь по результатам.

Собственно, бояться надо как раз случайных отражений в упор из серии "в консервную банку попали". Против них надо защиту придумать.

[Oxox]

В продолжение темы.
50 mW устройство даёт замечательный луч. То что нужно. Включаю его ттл-сигналом от контроллера через модуль Texas Instruments TPS73630DCQR. Это 3 вольтовый стабилизатор напряжения с ключом. Всё замечательно.
Наблюдаю такой эффект. При первом включении лазера яркость, наверное процентов 30. Через секунду притухает ещё больше и дальше в течение секунд 30-40 разгорается до видимо полной яркости.
Устройство простояло в подвале пару дней, так при первом включении звёздочка была вообще еле видна. Подумал - лазер "крякнул".
Не связано ли это с рабочими температурами?
От чего такой эффект?

[Gall]

Температура. Причем скорее всего не диода, а KTP. Ползет фазовый синхронизм. Диод, впрочем, тоже может "помогать". Стандартное решение таких проблем - перед эксплуатацией прогреть на малой мощности. Луч при этом закрывают механической заслонкой, чтобы не мешал. В научных экспериментах время прогрева бывает 30 минут и более с постепенным выходом на полную мощность.

[Oxox]

Спасибо. По ТТХ рабочий диапазон 20-25 градусов. В квартире 21-21.5, но при этом эффект разогрева так же имеется и всё же длится около 10 секунд. Это я к тому, что термостатировать корпус лазерного модуля особого смысла видимо не имеет. Совсем не хочется влезать в этот "головняк" - места под новые элементы практически нет. (Слюда, нихром на тубус диода, термодатчик, мосфет)
Получается, что при заходе в воду нужно будет включить устройство и дать прогреться. А потом периодически вхолостую "постреливать". Дабы держать в разогретом состоянии. "Боевое" применение предполагает включение на 5-15 секунд с интервалом в 5-15 минут. В 17-18 градусной воде всё будет быстро остывать выходя за "зелёную зону".
Что бы придумать? Есть ли смысл одеть корпус лазерного модуля в теплоизолирующую рубашку, например, из пенопласта? С 2-3 миллиметрами толщины можно вписаться. Даст это ощутимый эффект? Или при 15 минутных перерывах всё это "до фенки"?
Как Вы полагаете?
Что значит прогреть на малой мощьности? Каким приёмом достигается снижение мощьности?

[Gall]

Мощность снижают снижением тока (не ШИМ) так, чтобы был только чуть-чуть выше порога. Это необязательно, но продлевает срок службы и экономит энергию. Нагрева при такой мощности обычно достаточно для установления режима. Если нет, тогда надо прогревать на рабочей мощности. В лабораториях могут сочетать оба варианта: standby на малой мощности, потом перед работой короткий прогрев на полной мощности.

Я бы поступил так, как делают в лаборатории: вообще не выключал бы лазер, а просто закрывал бы его. Проработав некоторое время, он сам по себе при любой температуре более-менее стабилизируется. Надо просто зря его не выключать, чтобы не выходил из режима. В 80% случаев этого достаточно. Если нет, потребуется активная терморегуляция.

[Oxox]

Держать тепературу лучше на верхней границе рабочей зоны?
А какова продолжительность жизни такого лазера? Просто оценочная величина.