Автор Тема: CO2 лазер-без фокусировки/или с условной фокусировкой-лучевая пушка или нет? ;-)  (Прочитано 14004 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
Всем привет. Тут я новичок, но в теме лазеров не совсем новичок..Еще в начале 2000-х собирали с другом цветомузыки и вели дискотеки..Ну да ладно. Я сейчас не об этом :)

У меня вот такой вопрос: Допустим, если я беру мощный CO2 лазер - от 40w минимум (больше-лучше). То можно ли будет его эксплуатировать без фокусирующей системы и насколько есть в этом смысл? На каком расстоянии луч будет сохранять свою энергию? В принципе -можно использовать и фокусировку луча, но только если она не слишком жестко привязывает к точке фокуса.

Чего хочу: лазерный бластер :))))). Вопрос не праздный и задан не для шутки. Интересует практическое применение.

Я просто вспомнил из своей бытности общения с лазерными указками-несмотря на то, что там стояла фокусирующая линза, - сам луч расходился не очень сильно. И пятно было размером где то около 10см на расстоянии около 150-200 метров.

Таким образом, если моя рабочая дистанция будет до 20 метров- то будет ли луч CO2 лазера достаточно мощным на этой дистанции и каково будет расхождение луча?

Спасибо!



Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
40 Вт без фокусировки - это луч как раз в том диапазоне мощностей, когда луч уже опасен, но еще бесполезен. По поражающей способности примерно как горящими спичками кидаться: можно устроить пожар или покалечить человека, но даже до пневматической винтовки не дотянет. Нужна фокусировка.

Что касается фокусировки, то как раз из-за нее и получается, что все, что меньше некоторых киловатт, для бластера не годится. Луч света подчиняется волновой оптике, и как раз на длинных тонких лучах отличия волновой оптики от геометрической значительны и приводят к очень неожиданным результатам.

Начнем с того, что любая фокусировка всегда привязана к расстоянию, а любой луч всегда на какое-то расстояние настроен. Если луч "не фокусировать", то у него все равно есть точка фокусировки (физики называют ее "перетяжка"), но она находится внутри лазера. Добавляя к лучу фокусирующую линзу, мы добавляем к лучу еще одну перетяжку. В перетяжке и вблизи ее луч будет тонкий и мощный, а на других расстояниях значительно разойдется.

Точные уравнения, как это происходит, можно найти по ключевым словам "оптика гауссовых пучков". На пальцах: вблизи своей перетяжки любой луч постепенно превращается в параллельный: его края начинают плавно изгибаться. Пройдя перетяжку, луч точно таким же плавным изгибом переходит в расходящийся. Это связано с дифракцией луча на самом себе. Чем тоньше луч в перетяжке, тем резче он начинает расходиться. Общее правило: чем острее фокус луча, тем быстрее расходится луч. Если мы сделаем "прямой" луч толщиной в сотые доли миллиметра, то, сразу как только этот луч выйдет за пределы нашей оптической системы, он превратится в широко расходящийся конус. Именно это происходит у лазерных диодов без линзы: на выходе у них луч такой же, как у "обычных" лазеров - прямой, просто слишком тонкий. И из-за толщины он сильно расходится уже в долях миллиметра от источника.

Вот классическая картинка:


Степень расходимости луча данной длины волны определяется его толщиной в самом тонком месте и больше ничем. Диаметр перетяжки, понятно, никогда не бывает больше, чем диаметр отверстия или линзы установки. В лучшем случае перетяжка находится в самой линзе, луч сразу от лазера начинает расходиться, и, если он достаточно толстый, расходиться он будет слабо. В худшем случае луч после лазера сначала сходится и достигает перетяжки на некотором расстоянии от источника, а потом начинает расходиться. Тогда перетяжка будет еще и меньше дырки, а значит, луч разойдется быстрее. Расстояние до возможной перетяжки тоже зависит от диаметра дырки: сделать перетяжку диаметром в 5 мм в 1 км от лазера с отверстием 10 мм тоже не получится. Для прикидок удобно пользоваться тем, что картинка расхождения луча относительно перетяжки симметрична: луч расходится так же, как сходился.

Применительно к лазерным пушкам все это значит, что у любой дальнобойной пушки должно быть большое отверстие и толстый луч. Поскольку плотность энергии в луче обратно пропорциональна площади его сечения, то есть квадрату диаметра, луч для лазерной пушки должен быть очень мощным. С соответствующим источником энергии и системой охлаждения получится сделать лазерный танк, но не получится сделать лазерное ружье. Даже если сделать лазерную базуку с питанием в ранце, калибр все равно будет слишком мелким, расходимость луча, следовательно, большой, а мощности любых батареек, которые можно засунуть в ранец, уже окажется недостаточно.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
Спасибо за такой развернутый ответ! Но тут ведь дело какое-если мы вспомним те же самые лазерные сканеры-хотя бы для 3d печати на основе слабых красных лазеров- несмотря на расходимость луча- это не мешает их применять на практике. Если мы рассмотрим наш случай с мощным CO2 лазером, стационарной установки- то, опять же с нашими оговорками-дальность до 20 метров, требуемый от луча ущерб- детский:-) то бишь - на уровне прожигать насквозь пенопласт, и имея мощность луча- около 60-80ватт. Реально получить на диапазоне дистанции 16-20 метров - пятнышко 5-7мм?

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Спасибо за такой развернутый ответ! Но тут ведь дело какое-если мы вспомним те же самые лазерные сканеры-хотя бы для 3d печати на основе слабых красных лазеров- несмотря на расходимость луча- это не мешает их применять на практике.
Мешает, и очень серьезно. В любом серьезном коммерческом сканере (не в студенческих поделках) используют сложные алгоритмы математической обработки, которые вводят поправку на расходимость луча.

Цитировать
Если мы рассмотрим наш случай с мощным CO2 лазером, стационарной установки- то, опять же с нашими оговорками-дальность до 20 метров, требуемый от луча ущерб- детский:-) то бишь - на уровне прожигать насквозь пенопласт, и имея мощность луча- около 60-80ватт. Реально получить на диапазоне дистанции 16-20 метров - пятнышко 5-7мм?
Реально, если разрешено сделать зависимость от дистанции. Например, если максимальную фокусировку навести на 18 метров (до 18 метров луч сужается, потом расширяется). 40-ваттный лазер на таком расстоянии будет поджигать дерево.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
Я тут на aliexpress нашёл комплекты оптики для построения ЧПУ резаков лазерных. Для фокусировки луча в моем случае- что понадобится? Там ведь линзы нужны спец- пропускающие длину волны...родные от комплектов ЧПУ пойдут ли? Фокусное расстояние не то скорее всего

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Не то. У китайских линз всегда сантиметры. Спешу разочаровать - другие линзы выпускаются только как лабораторное оборудование и стоят очень дорого. Я лично держал в руках линзочку за $700.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
но может есть какой то способ добиться моей задачи, в том смысле что заданным образом сузить пучок? может если не линзами-а как то еще? Или, если линзами- то какие именно и где можно раздобыть, на ваш взгляд? Любой информации, которая может помочь-буду благодарен!

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Физика очень сильно ограничивает возможности. Давайте точные цифры, чего хотите.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
жечь пенопласт на расстоянии до 20 метров. Быстро жечь- как бы стреляя из винтовки. Удерживание на месте секунд по 10-не то :-) А буквально-поднял, нажал-бах: дырка. Толщина Пени Пласта:-) : 5-6см. Мощность луча-от 40ватт. В принципе рассматриваю покупку 60-80ватт. Установка стационарная -в том смысле что питание подается сетевое. Поэтому это не ограничивает. Диаметр пучка- меньше лучше. Где нибудь в районе 5-6мм будет нормально.
« Последнее редактирование: 09 Июнь 2015, 11:09:35 от SEEK »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
В каком диапазоне расстояний нужно удерживать диаметр 5-6 миллиметров?

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
от 5 до 20 метров (но сгодится и меньший перепад-например 19-20 метров-то есть некое переменное решение) -скажем неким шаговым двигетелем двигать линзу-чтобы изменять расстояние.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Для луча CO2-лазера с диаметром 6 миллиметров в самом тонком месте расходимость будет примерно 0.12 градуса. Это около 2 миллиметров на метр. То есть, луч, имеющий диаметр 6 миллиметров в самом тонком месте, будет иметь диаметр 8 миллиметров уже в метре от этого места.

На расстоянии 20 метров от перетяжки диаметр луча будет около 5 сантиметров. То есть, чтобы получить пятно диаметром 6 миллиметров на расстоянии 20 метров от пушки, пушка должна создавать сходящийся пучок диаметром 5 сантиметров (!). В 20 метрах от пушки он сузится до 6 миллиметров, в 40 метрах достигнет снова диаметра 5 сантиметров, к 80 метрам разойдется до дециметра и т.д.

С более тонким лучом возникнет еще больше проблем. Например, если мы захотим сделать 3 миллиметра, то расходимость возрастет до 4.5 миллиметров на метр. Линза потребуется диаметром 10 сантиметров.

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.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
Ок...долго не отвечал -сорри... Смотрите...я понял. А если зайти именно с этой стороны: взять для рассмотрения достаточно мощный лазер не-CO2 типа- допустим тот же зеленый или какой другой- подходящий для указанных целей(низкая расходимость и передача большой мощности на расстояние) - насколько реально раздобыть его сопоставимой с C02 мощности за относительно вменяемые деньги?

Оффлайн avrerum

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 325
  • Репутация: +13/-0
гы, а это прикольно читать... зелень это дпссс(не беря диоды во внимание) она качается по мощи раза в 4-5 больше чем на выходе...цо2 в дальнем ик работает и нужна спец оптика на пп-кристаллах , она дорогая в отличии от стеклянной...
я так и не пойму, чего вы добиться хотите? гЫперболоид создать или для дела?))))

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
Рад что повеселил вас :-). Но на самом деле интересует практическое применение. Насколько я читал - получается что СО2 - это самый недорогой и доступный способ получения мощного лазерного излучения. Но, получается есть проблема с передачей его на расстояние. Какие есть варианты? Использовать полупроводниковые лазеры видимого диапазона? Или все-таки "сконвертировать" излучение СО2- в видимый диапазон?

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Есть два дешевых мощных лазера - на CO2 и на неодиме (в зависимости от мощности, ванадат, гранат или стекло с неодимом). В зависимости от задачи выбирают между ними. Почти во всех военных проектах используется неодим или что-то ему подобное.

Полупроводниковые лазеры существуют только для умеренных мощностей, где-то до 10 Вт. Свыше 10 Вт уже линейки лазеров (не один лазер, а несколько), у них очень ограниченные возможности фокусировки, а потому их используют в основном для накачки лазеров на неодиме.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
понимаю.....звучит дорого :-B. Но оценить бы -насколько... во сколько это встанет
Я, в принципе, готов к тратам-смотря сколько будет стоит закупка. Понимаю что НИОКР дело растяжимое и бездонное...но все же, в части лазеров- какие деньги, хотя бы примерно?


Кстати вот такое видео нашел-в принципе достаточно дальнобойное....помощней взять ватт на 200-3000 и вуаля  ;)

! No longer available
« Последнее редактирование: 16 Сентябрь 2015, 23:27:20 от SEEK »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Помощнее - это и подлиннее. У лазеров на CO2 прикидочное правило простое: 1 метр трубки = 100 Вт. Нестрого, но все же.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
ну вот что то такое как на видео-только метров до 20 чтобы било и жгло пеню пласта :D . Взять мощи поболее...и самое оно вроде как...

Кстати сказать -а что может вот такой несфокусированный на 200-300 ватт, на ваш взгляд?


Кстати, авто видео пишет что : "The damage potential is yet unknown but it will be military grade. To give you an idea of its damage potential: currently the military has a 5kw co2 laser with a 25mm beam spot able to shoot down drones and missles. "
 -Вобщем 5киловатт  co2 лазеры сбивают дроны и ракеты и используются для военных целей.

Так что все таки надо копать в сторону CO2 как я понимаю. Потому что такая точка как на видео-меня устроит полностью.
« Последнее редактирование: 17 Сентябрь 2015, 00:11:48 от SEEK »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
CO2 тяжелый, КПД низкий. А военные любят давать дезу. Во времена программы СОИ была деза относительно рентгеновского лазера с накачкой ядерным взрывом. Работать такая штука не могла при всем желании.

Ну а бить CO2-лазером на 20 метров - это самоубийство. По опасности сравнима разве что с игрой в русскую рулетку, причем пистолетом Макарова. Нельзя лучам лазеров 4-го класса позволять уходить дальше, чем на пару десятков сантиметров, и то с оговорками.

Несфокусированный 200-300 Вт может устроить пожар, и почти наверняка устроит пожар. Больше ничего хорошего он не может. Еще может сделать владельца инвалидом, поскольку луч умеет отражаться, и очень трудно предсказать, когда и куда именно.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
Не переживайте так. Это вовсе не для военных применений ;-).

Кстати тут такая мысль появилась...Допустим для меня -небольшое плавание толщины луча на больших промежутках было бы даже хорошо. То есть что я хочу сказать: если скажем гипотетически я ставлю некую линзу, которая создает так сказать "протяженную перетяжку" - длиной метра 2-3.

То есть допустим луч из лазерной трубки диаметром(допустим) - 10 мм - сводится в раза 2 - и этот тонкий луч в 5 мм длится метра 2-3. Или например на участке 3 метра идет плавное схождение луча. Как такое провернуть? Линза большая? с большим фокусным расстоянием я так понимаю....
« Последнее редактирование: 17 Сентябрь 2015, 13:50:49 от SEEK »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Не переживайте так. Это вовсе не для военных применений ;-).

Боюсь, что такую конструкцию нельзя делать ни для каких применений ;) Ей нужна закрытая лаборатория, иначе кто-нибудь убьется, а в закрытой лаборатории первый же инженер по ТБ выдаст предписание выкинуть хреновину на фиг. Правила ТБ предписывают у таких штук ограждать луч на всем его протяжении, а еще куча формальностей с обучением и аттестацией персонала и т.д. - в общем, проще не связываться. По пакостности в работе подобные лазеры сравнимы разве что с радиоактивными веществами - что с точки зрения безопасности, что с точки зрения бюрократии. С цианистым калием работать и то легче.

Цитировать
Кстати тут такая мысль появилась...Допустим для меня -небольшое плавание толщины луча на больших промежутках было бы даже хорошо. То есть что я хочу сказать: если скажем гипотетически я ставлю некую линзу, которая создает так сказать "протяженную перетяжку" - длиной метра 2-3.
Можно посчитать, каким должен быть диаметр этой перетяжки и каким должен быть диаметр линзы. Сразу скажу - большим. Масштаб - сантиметры.


Цитировать
То есть допустим луч из лазерной трубки диаметром(допустим) - 10 мм - сводится в раза 2 - и этот тонкий луч в 5 мм длится метра 2-3.

Увы, физика это запрещает. Расходимость луча вокруг перетяжки определяется только диаметром перетяжки. И для такой громадной длины волны, как 10600, либо надо делать очень толстый луч, либо мириться с тем, что он будет безбожно расходиться.

Это один из основных запретов на дальнобойность. Чтобы получить луч приемлемой толщины на большом расстоянии, он должен на всем пути до этого расстояния сходиться. Чтобы получить маленькое пятно на 20 метрах, потребуется линза с фокусным расстоянием около 20 метров. Луч будет иметь вид конуса, а линза будет основанием этого конуса. Сами понимаете, какого диаметра тогда будет линза. Кстати, для военных применений такая линза может легко оказаться больше метра в диаметре.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
понятно...ладно. будем думать.

А можете подсказать насчет материалов? То есть скажем- какие материалы поглощают лучше всего луч CO2 и быстрее всего разрушаются? (черный цвет не сильно годится сразу скажу)...Именно материал?

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Любой легкоплавкий или горючий.

Цвет роли не играет, потому что 10600 настолько далеко от видимого света, что в нем все цвета другие. Глаз видит совсем узенький диапазон длин волн 400-700 нм, и "черный цвет" означает только, что в этом диапазоне отражения нет. Он может уже на 1000 быть чуть ли не белым. А на 10600 и подавно. Есть вещества, которые в видимом свете абсолютно непрозрачны, а 10600 через них спокойно проходит. А вот прозрачное стекло, наоборот, абсолютно непрозрачно для 10600.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
Понятно...спасибо-кое что проясняется. А если вот еще с такой стороны зайти:
если у нас расстояние- на котором лазер должен быть сфокусирован (CO2)- около 10-12 метров и неизменно. Просто сфокусирован-безо всяких "протяженных перетяжек" :-) и т.д. Обычный фокус. Как его сфокусировать на таком расстоянии? Имеется в виду не гипотетический пучок "с голову слона диаметром" :-) и линза в метр. А обычный рядовой CO2 лазер ?


P.S. вот еще кстати любопытное видево нашел :-) :
похоже даже без фокусировки все ок..Хотя с ней было бы интерестнее ;-)

 
! No longer available


! No longer available


На самом деле -оружейное применение меня абсолютно не интересует. Просто данные видео для меня были интересны тем, что на них наглядно видно, что даже несфокусированный луч достаточно мощен даже на 20 метрах...
« Последнее редактирование: 19 Сентябрь 2015, 00:00:24 от SEEK »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
"Достаточная мощность" - понятие растяжимое. Чтобы пенопласт изгадить, достаточно и 50 мВт. А вот чтобы фанеру ровненько разрезать, уже 40 Вт мало.

Законы фокусировки на 10-12 метрах все те же. Выбираете желаемый диаметр фокусного пятна, от него пляшете. Чем меньше пятно, тем больше будет диаметр линзы. Перед линзой луч, возможно, потребуется сначала расширить до диаметра линзы. Еще одной линзой, разумеется. Могу написать формулу.

А что касается применения, то, как уже было сказано, опасность такой системы сопоставима с цианистым калием, радиоактивными веществами и прочими "прелестями". Просто радиации люди боятся, как огня, а лазер почему-то никого не пугает. Хотя еще неизвестно, что опаснее. С радиоактивными источниками я работал, безопасность там несложная. Лазер сложнее. Так что я совершенно не понимаю, где и зачем может потребоваться столь опасная конструкция. Ни на роль инструмента, ни на роль оружия она не годится, слишком уж непредсказуемая.
« Последнее редактирование: 19 Сентябрь 2015, 03:42:03 от Gall »

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
Да, если сможете помочь какой то формулой- было бы неплохо! Меня интересует если вкратце(это просто чтобы вам было проще ориентироваться- расписал подробно :-)
1) если мы имеем стандартный CO2 лазер (  не знаю какой он там по диаметру),  мощностью от 100 ватт- какого диаметра и из каких материалов( по возможности дешевле) - должна быть линза или линзы, чтобы сфокусировать конечный луч в точку диаметром таким, какой обычно бывает у ЧПУ станков для раскроя фанеры, металла и т.д. Вобщем, чтобы максимально эффективно задействовать мощность луча. В целом, я думаю миллиметр- два мне было бы достаточно...Правда я не знаю какой диаметр у станков..
2) из каких материалов должна быть линза ( линзы?).
Вы не обессудьте, что так дотошно распрашиваю, но думаю кроме вас особо помочь советом некому. Поэтому на вас вся надежда....
Спасибо заранее!

« Последнее редактирование: 19 Сентябрь 2015, 20:32:52 от SEEK »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Зависимость диаметра луча от расстояния до самого тонкого места:

где z - расстояние, w0 - диаметр в самом тонком месте, лямбда - длина волны. Все брать в одних и тех же единицах.

Если в качестве w0 подставить желаемый диаметр пятна, то формула дает наименьший диаметр линзы.

1) если мы имеем стандартный CO2 лазер (  не знаю какой он там по диаметру),  мощностью от 100 ватт- какого диаметра и из каких материалов( по возможности дешевле) - должна быть линза или линзы, чтобы сфокусировать конечный луч в точку диаметром таким, какой обычно бывает у ЧПУ станков для раскроя фанеры, металла и т.д. Вобщем, чтобы максимально эффективно задействовать мощность луча. В целом, я думаю миллиметр- два мне было бы достаточно...Правда я не знаю какой диаметр у станков..
У станков - "волосок", меньше 0.1 мм.

Чтобы было "как у станка" на расстоянии 10 метров, нужна линза диаметром 35 сантиметров. А если хочется на 20 метрах, тогда уже 70 сантиметров. В ИДЕАЛЬНОМ СЛУЧАЕ. В реальности и с учетом всех погрешностей надо в полтора-два раза больше.

Если "1 мм достаточно", тогда "всего-навсего" 3.5 и 7 сантиметров соответственно. Тоже в идеальном случае.

Это ограничение физическое. Его нельзя обойти никаким образом.

Цитировать
2) из каких материалов должна быть линза ( линзы?)
Селенид цинка, сульфид цинка, можно чистый германий. Теоретически можно было бы еще монокристалл соли, но во-первых хрен такой монокристалл так просто вырастишь, а во-вторых он от влаги воздуха сдохнет сразу. Другие материалы для лазера на CO2 непрозрачны.

Линзы с таким фокусным расстоянием, как вам надо, дешево купить не удастся. Они есть только в мелкосерийном проиводстве у компаний вроде "Newport". Ориентируйтесь на цены от $200 до $1000 за линзу диаметром 25 мм из селенида цинка. Германий примерно вдвое дороже.

С такой линзой вы сможете на 20 метрах получить хреновенькое пятнышко 1 мм диаметром. Чтобы сфокусировать получше, готовьтесь заказывать линзу по цене хорошего автомобиля.
« Последнее редактирование: 19 Сентябрь 2015, 22:34:48 от Gall »

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
хороший подробный расклад! Спасибо! Ну - мне на самом деле и 1мм -за глаза. Так как у меня дистанция "всего" около 10-12 метров. К тому же, я полагаю что лазер мощностью от 100 ватт будет сильно страшен в диаметре 1 мм...и его хватит для меня с головой. Полагаю, и наверное не сильно ошибусь, если скажу что ватт 150 будут резать фанеру 5мм на 10 метрах...так?

Линза наверное греться будет...интересно, как их охлаждают в промышленных установках? Потому что слышал что зеркала отражающие -вроде как охлаждаются водой в металлорежущих станках...

P.S. 200-500$ за линзу для работы на 10 метрах-меня устроит полностью.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
хороший подробный расклад! Спасибо! Ну - мне на самом деле и 1мм -за глаза. Так как у меня дистанция "всего" около 10-12 метров. К тому же, я полагаю что лазер мощностью от 100 ватт будет сильно страшен в диаметре 1 мм...и его хватит для меня с головой. Полагаю, и наверное не сильно ошибусь, если скажу что ватт 150 будут резать фанеру 5мм на 10 метрах...так?

Сильно ошибетесь. Луч диаметром 1 мм такую фанеру будет резать с черепашьей скоростью, 0.1 мм/с или около того. Скорее всего, он вообще не сможет разрезать фанеру, он вместо этого ее подожжет. (Попробуйте "разрезать" фанеру горящей спичкой - это будет примерно то же самое).

Цитировать
Линза наверное греться будет...интересно, как их охлаждают в промышленных установках? Потому что слышал что зеркала отражающие -вроде как охлаждаются водой в металлорежущих станках...
Будет. И это будет еще одной проблемой, очень серьезной.

Цитировать
P.S. 200-500$ за линзу для работы на 10 метрах-меня устроит полностью.
Это при условии, что вы вообще ее найдете. И это только одна из линз системы. Если линзы не будет в каталогах (а линзы с фокусным расстоянием 10 метров вполне может не быть в каталогах), то это будет спецзаказ, а для спецзаказа смело приписывайте к цене еще нолик.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Вы для вашей конструкции, чем бы она ни была, выбрали, наверное, самый неудачный тип лазера из всех возможных. Длина волны 10.6 мкм делает тонкую фокусировку почти невозможной. Выберите другой лазер.

И еще. Будет гораздо лучше, если вы не будете гонять луч на 10 метров по воздуху, а подведете его куда надо оптоволокном. Это во-первых безопаснее, а во-вторых избавит от всякого геморроя с фокусировкой на больших расстояниях. Всякие схемы фокусировки на 10 метрах только на бумаге хороши, на практике им нужен сложный механизм автофокусировки, чтобы хоть как-то заставить их работать.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
Вы для вашей конструкции, чем бы она ни была, выбрали, наверное, самый неудачный тип лазера из всех возможных. Длина волны 10.6 мкм делает тонкую фокусировку почти невозможной. Выберите другой лазер.

И еще. Будет гораздо лучше, если вы не будете гонять луч на 10 метров по воздуху, а подведете его куда надо оптоволокном. Это во-первых безопаснее, а во-вторых избавит от всякого геморроя с фокусировкой на больших расстояниях. Всякие схемы фокусировки на 10 метрах только на бумаге хороши, на практике им нужен сложный механизм автофокусировки, чтобы хоть как-то заставить их работать.

Это конечно все хорошо...НО! где найти лазер от 100 ватт -полупроводникового типа (или какого иного-не CO2)- и чтобы он стоил как китайская трубка 100ваттная на алиэкспресс(или близко к этому) - 20тыс.руб(без доставки)! Вся эта полупроводниковая веселость выйдет при таких мощностях вообще в страшный ценник...


Про подводку по оптоволокну. Это не подходит никак....Только воздух.
« Последнее редактирование: 19 Сентябрь 2015, 22:40:24 от SEEK »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Это конечно все хорошо...НО! где найти лазер от 100 ватт -полупроводникового типа (или какого иного-не CO2)- и чтобы он стоил как китайская трубка 100ваттная на алиэкспресс(или близко к этому) - 20тыс.руб(без доставки)!

А толку от дешевой 100-ваттной трубки, если вы (а) по дороге всю мощность профукали из-за плохой фокусировки, и (б) у вас уже линза дороже самой трубки стоит? Ну фигня же получается, не видите разве?

100-ваттная трубка с линзой в 3 см на расстоянии в 10 метров будет резать фанеру примерно так же, как типичный синий лазер мощностью 1 Вт, сфокусированный объективом от старого советского фотоаппарата.

Важна не мощность, важна ПЛОТНОСТЬ луча, мощность на единицу площади. 1-ваттный лазер, сфокусированный в пятно 0.1 мм, равноценен 100-ваттному лазеру, сфокусированному в пятно 1 мм. Они одинаково режут. Если вы хотите резать фанеру пятном 1 мм так же хорошо, как это делает лазерный резак, вам потребуется мощность лазера 10000 Вт. Либо уменьшайте пятно до 0.1 мм, но тогда вам потребуется линза диаметром полметра. Иначе никак.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
Это конечно все хорошо...НО! где найти лазер от 100 ватт -полупроводникового типа (или какого иного-не CO2)- и чтобы он стоил как китайская трубка 100ваттная на алиэкспресс(или близко к этому) - 20тыс.руб(без доставки)!

А толку от дешевой 100-ваттной трубки, если вы (а) по дороге всю мощность профукали из-за плохой фокусировки, и (б) у вас уже линза дороже самой трубки стоит? Ну фигня же получается, не видите разве?

100-ваттная трубка с линзой в 3 см на расстоянии в 10 метров будет резать фанеру примерно так же, как типичный синий лазер мощностью 1 Вт, сфокусированный объективом от старого советского фотоаппарата.

Важна не мощность, важна ПЛОТНОСТЬ луча, мощность на единицу площади. 1-ваттный лазер, сфокусированный в пятно 0.1 мм, равноценен 100-ваттному лазеру, сфокусированному в пятно 1 мм. Они одинаково режут. Если вы хотите резать фанеру пятном 1 мм так же хорошо, как это делает лазерный резак, вам потребуется мощность лазера 10000 Вт. Либо уменьшайте пятно до 0.1 мм, но тогда вам потребуется линза диаметром полметра. Иначе никак.

Окей! я ведь просто излагаю свою точку зрения...озвучиваю так сказать мысли.... Я открыт к любым советам! :-) и вовсе не зациклен на CO2. Ок...если мы говорим о продолжительной работе (десятки минут непрерывно), какой другой лазер и подход порекомендуете (с более -менее человеческим ценником)?

Я много читал на тему переделок из "громко анонсированных" :-) лазерных указок по 10 ватт и т.д. На деле получается пшик....
Находил даже на али - диод, который используется в медицинских лазерах...10 или 30 ватт вроде... там у него уже место под охлаждение предусмотрено. Пытался сейчас сохраненную ссылку найти- чего то не нашел...давно дело было.
« Последнее редактирование: 19 Сентябрь 2015, 23:08:12 от SEEK »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Ну вот смотрите. Если мы поставим задачу так: есть прибор с линзой диаметром 3-4 см, собирающий луч в точку на расстоянии 10 м. На этом расстоянии от прибора стоит лист фанеры. Прибор прожигает фанеру насквозь. За какое время он это сделает?

То получим мы вот такой результат. Лазер CO2 на 100 Вт, лазер Nd:YAG на 1 Вт и синий диодный лазер на 300 мВт прожгут эту фанеру насквозь за одинаковое время.

А все потому, что уменьшение точки в 10 раз равноценно увеличению мощности лазера в 100 раз. Например, вот был у нас лазер 100 Вт, был он сфокусирован в точку 1 мм. Решили мы увеличить точку до 2 мм. Какая мощность лазера потребуется? Думаете, 200 Вт? Фигушки - 400! И наоборот, если мы уменьшим точку до 0.5 мм, тогда вместо 100 Вт достаточно будет взять 25 Вт. Вот от чего все зависит, а вовсе не от мощности.

И все же, какая практическая цель всего этого? Выжечь слово из трех букв на фанере, которой заколочено окно второго этажа, стоя при этом на земле?

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
И все же, какая практическая цель всего этого? Выжечь слово из трех букв на фанере, которой заколочено окно второго этажа, стоя при этом на земле?
Ну- примерно так  :smile: :yes:

А теперь если говорить по стоимости...наверное  диодный будет проще всего...Ну и линза ему пойдет практически любая я так понимаю(по материалу) -раз видимая длина волны?

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Качество и диаметр линзы важны. Как вы уже поняли, все зависит только от того, насколько маленькую точку удастся сделать. Чем больше диаметр линзы и чем выше качество самой линзы, тем лучше все получится.

Качество лазера, в принципе, тоже важно. Хотя синий лазер фокусируется теоретически лучше красного, практически скорее всего примерно одинаково или даже хуже. Обычно DPSS-лазер лучше диодного, красный или фиолетовый лучше синего. Но это уже вторично.

С линзой в таком случае все яснее ясного - объектив от зеркального фотоаппарата. Лучше длиннофокусный. Какой-нибудь объектив от "Зенита" или от "Киева", можно даже от фоторужья. Максимально большого диаметра. Закрепите лазерный диод там, где полагается быть фотопленке, и вы получите возможность тончайшей фокусировки. Вы можете даже использовать саму тушку фотоаппарата: зеркальная система позволит вам точно навести фокус при выключенном лазере.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
В общем, сегодня общался с конторой  - http://sinteclaser.ru/ - мне как влупили ценник в 900 000 руб за 25ватт синий лазер - мне сразу как то погрустнело  :blink: :D :'(

И я сразу с теплотой посмотрел опять в сторону CO2-потому как за 40 тыс. руб. (драйвер  и трубка) - мне 100 ватт ну никак иначе не раздобыть похоже :-). Как вариант можно попробовать переделать лазерную указку - которая ватт на 10-20-30. Но, как я понял по попыткам людей- лажа получается. Не стоит оно того(если подразумевать многочасовую непрерывную работу лазера)...

Вот и думаю -как быть...
« Последнее редактирование: 22 Сентябрь 2015, 14:29:14 от SEEK »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
А не надо жадничать. Вы все еще считаете ватты?..

25 Вт синего лазера равноценны примерно 600 ваттам CO2.

При ПРАВИЛЬНО сделанной оптике вам хватит 0.1 Вт. При неправильно сделанной - и киловатта не хватит.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
А не надо жадничать. Вы все еще считаете ватты?..

25 Вт синего лазера равноценны примерно 600 ваттам CO2.

При ПРАВИЛЬНО сделанной оптике вам хватит 0.1 Вт. При неправильно сделанной - и киловатта не хватит.

Ок...тогда такой вопрос: на ваш взгляд- можете навскидку(может опираясь на опыт людей с форума) - сказать, какой из максимальных по мощности, полупроводниковых лазеров можно раздобыть за вменяемые деньги (5-10-20-30 тыс. руб) для моей задачи и может быть ссылку дать? Я не наглею-прошу понять правильно: многократно сталкивался с таким, что когда сам шел и что то брал-потом оказывалось, что это -выброшенные на ветер деньги...Если можете чем то помочь  в данном деле- буду рад!

Почему хотелось бы помощнее- потому что нет никакой уверенности, что хватит мощи. Поэтому хотелось бы с запасом...
« Последнее редактирование: 22 Сентябрь 2015, 19:10:59 от SEEK »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Думать надо о том, хватит ли ФОКУСИРОВКИ.

Мощность зависит от того, какое количество материала лазер должен сжечь. Чем тоньше вы делаете луч, тем меньше будет объем материала, который придется обработать для достижения эффекта. Это как острый и тупой нож: не сила важна, а заточка.

Дело в том, что уменьшение диаметра луча вдвое увеличивает эффективность ВЧЕТВЕРО. Вы гораздо больше выгадаете за счет улучшения фокусировки, чем за счет повышения мощности. Тупой нож плохо режет, даже если на него очень сильно давить.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
Сегодня говорил опять с той конторой-позвонили сами. Говорят - раз вам "дорогонах" :-))))  -за 800 тыщ. -у нас есть эксклюзивное предложение для вас! :-) инфракрасный лазер с длиной волны что то в районе 800 нм. 300 ватт за 200тыс. руб . Все равно "дорогонах" :-). Но говорят из-за длины волны- он существенно лучше фокусируется...Предложение в целом интересное конечно...но стоимость... Что думаете по поводу его физических свойств?

Кстати, попутно задам еще один интересный вопрос  :-). Если Делать для собственного удовольствия и домашнего применения -мощный маленький лазерный ЧПУ -для резки фанеры  5 мм и гравировки-какие варианты излучателя возможны? За скромные деньги? Только CO2?
« Последнее редактирование: 30 Сентябрь 2015, 01:04:49 от SEEK »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Фокусируется он ТЕОРЕТИЧЕСКИ хорошо, всего-то вдвое хуже, чем синий. ПРАКТИЧЕСКИ - черт его знает, на такой мощности это точно линейка. У него в фокусе будет не точка, а ряд мелких точек, и неизвестно, насколько большой. (Фокусирующая линза тут сработает примерно как объектив кинопроектора, даст увеличенное во много раз изображение линейки). Я вообще подозреваю, что на таких расстояниях альтернатив неодиму нет. (Экзотику не рассматриваем).

Для резки фанеры для дома - только CO2. И основной проблемой будет дым. Я очень не советую делать это в жилом помещении. Даже если у резака хорошая вытяжка, все равно топор вешать можно. А других проблем вообще нет: линзы, зеркала, механика - все есть в продаже. Примерно за $1000 можно купить неплохой китайский резак и доработать напильником. У него один недостаток: рабочее поле маленькое.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
ладно...значит неодим так неодим...надо будет думать от чего донора взять или из чего собрать...

Оффлайн AlexDark

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 133
  • Репутация: +12/-0
Сразу изобретайте реактор Тони Старка, ибо жрать оно будет киловатт 5 минимум, выдавая на выходе пару десятков ватт в лучшем случае.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
Ну это не страшно :-) - главное чтобы арбайтало :-)

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Вы просто не сможете отвести от кристалла столько тепла, сколько он выделит при работе. Вам охлаждающий пруд потребуется, как старым ламповым радиостанциям.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
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...

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
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.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
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  ::)

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
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?
« Последнее редактирование: 05 Январь 2018, 20:14:14 от SEEK »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
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.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
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  :D !

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

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.
« Последнее редактирование: 07 Январь 2018, 01:39:40 от SEEK »

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
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.
« Последнее редактирование: 07 Январь 2018, 14:13:35 от Gall »

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
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?
« Последнее редактирование: 07 Январь 2018, 14:29:07 от SEEK »

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
Кстати..такая еще бредовая мысль появилась: раз свет имеет электромагнитную природу...для фокусировки не искать хитрую оптику-а фокусировать электромагнитным полем :D -мысль здравая, только энергии потребуются наверное порядков черной дыры... ::)

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
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.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
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  ::)

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
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.

Цитировать
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.

Цитировать
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.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
В общем думаю...Насчет безопасности -вообще нет проблем.
насчет остального-одни проблемы  :D...
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...

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Потому что как раз аргоновый - это стандартный источник хорошего излучения в сине-зеленой области на несколько Вт. Как и большинство газовых, он легко выводится на TEM00. До появления зеленых DPSS-лазеров это был основной лазер для лазерных шоу.

Зеленый DPSS-лазер тоже подойдет, но именно DPSS, а не диод. Неодим с удвоителем. Или не DPSS, а просто неодим, с ламповой накачкой можно. Но это очень дорогое удовольствие, цены у них порядка 1000 долларов за Вт.

То, что у китайцев для косметологии - оно обычно вообще не аргон, они просто ключевые слова напихивают, чтобы в поиске вылезало.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
понимаю...хороший расклад! спасибо, что потратили время на объяснения! Если что еще нового надумаю-напишу сюда...Сильно не серчайте за вопросы... ;)

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 123
  • Репутация: +15/-1
Я бы порекомендовал поискать на e-bay медицинскую установку Laserscope KTP-532. Это мощный лазер на гранатае с неодимом и ламповой накачкой и удвоением частоты с непрерывным излучением. Выдает параллельный пучок довольно малого диаметра на длине волны 532 нм. мощность достигает 40 Вт в уже зелёном пучке. Мощность на исходной частоте 1064 нм порядка 100 Вт. Иногда этот аппарат попадался буквально за пару сотен долларов.  https://www.ebay.com/itm/LASERSCOPE-KTP-532-100-273-H-YAG-SURGICAL-LASER-SYSTEM/152631843922?hash=item2389911c52:g:WAkAAOSwB9JZcTWf  Вот, например,  хотя попадалось и дешевле.

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
Хорошо, погляжу! Спасибо!

Оффлайн SEEK

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 42
  • Репутация: +0/-0
Я бы порекомендовал поискать на e-bay медицинскую установку Laserscope KTP-532. Это мощный лазер на гранатае с неодимом и ламповой накачкой и удвоением частоты с непрерывным излучением. Выдает параллельный пучок довольно малого диаметра на длине волны 532 нм. мощность достигает 40 Вт в уже зелёном пучке. Мощность на исходной частоте 1064 нм порядка 100 Вт. Иногда этот аппарат попадался буквально за пару сотен долларов.  https://www.ebay.com/itm/LASERSCOPE-KTP-532-100-273-H-YAG-SURGICAL-LASER-SYSTEM/152631843922?hash=item2389911c52:g:WAkAAOSwB9JZcTWf  Вот, например,  хотя попадалось и дешевле.

Учитывая, что это рухлядь и они сами(в описании) не гарантируют что это работает , на мой взгляд, почему то мне кажется надо идти так-строить на CO2. Все остальное уж слишком дорого и экзотика.

Скорее всего я не прав конечно, с точки зрения:

     красоты решения;
     эффективности;

Зато прав, с точки зрения:

    распространенности и доступности мощных компонентов(CO2 на 100-150 ватт купить -как делать нечего);


Может быть с точки зрения красоты замысла и имеет смысл взять DPSS или что то вроде...А может проще взять, заморочиться, заказать хитрую линзу для CO2-причем даже не просто линзу, а линзу Френеля! И все...Дорого? да, дорого. Но зато результат....

Подискутируем?
   
   

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
В видимом диапазоне с оптикой легче. На 10.6 мкм линзы хоть сам шлифуй.

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 123
  • Репутация: +15/-1
У меня кстати лежат линзы из селенида цинка вплоть до 5 см диаметром. Но короткофокусные -- от лазерных резаков. Теоретически, можно перешлифовать на другое фокусное расстояние.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Такие перешлифовывать плохо, толщина края маленькая. Либо линза получится очень тонкая, либо придется обрезать край. Проще стартовать с плоского окна достаточной толщины, если удастся его где-то найти.

Сама процедура шлифовки нехитрая, но очень долгая и муторная. Тренироваться надо будет на стекле, а потом еще по интерференции по чуть-чуть выводить поверхность на идеальную форму. Ну если совсем нечем заняться больше, тогда...

Оффлайн V. Frankenstein

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 123
  • Репутация: +15/-1
У этих линз (по крайней мере у моих) толщина с краю около сантиметра, конструкция самой линзы -- менисковая. Фокусное расстяоние -- 5 дюймов. Для увеличения фокусного расстояния нужно по идее одну поверхность сделать с большим радиусом кривизны, толщины должно хватить с лихвой. Кроме того селенид цинка СИЛЬНО мягче стекла. 

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2736
  • Репутация: +172/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Мягкость при шлифовке скорее недостаток, запороть легче. Чем тверже, чем медленее сошлифовывается, тем легче выводить ровную поверхность. Дольше, но легче.

 



SimplePortal 2.3.3 © 2008-2010, SimplePortal