Тема: фокусировка

[casus]

Добрый день! Делаю пушку для отстрела летающих насекомых, но немогу сфокусировать луч в точку на цель.
Проблема в следущем: если фокусирую на растояние 10см в "точку"(на самом деле короткая линия), то на растоянии 2 метра вижу жирную линию сантиметров 20. Если фокусирую на два метра, то вблизи опять линия, шириной в сантиметр.
Система навидения дифференциальная, поэтому прикрутить автофокус не получится.
Диод C-mount 15Вт 808нм, поверхность 1х400 мкм, расходимость 10х32 градусов. Линза 12.7мм.
Что можно придумать?
 

[Gall]

Ничего. Это нерушимые законы оптики. Никакой луч света не может иметь форму прямого тонкого цилиндра. То, как рисуют луч лазера на картинках - неправильно. В действительности форма луча лазера всегда такова:



Луч лазера расходится тем меньше, чем он толще. Лучи, используемые в лазерных шоу, имеют пару миллиметров в толщину, поэтому их расходимость невооруженным глазом незаметна. Вы же пытаетесь фокусировать луч до микронного диаметра, вблизи дифракционного предела, а это значит, что расходиться луч будет сильно.

Для "лазерной пушки" следует использовать толстый луч. Тогда его толщина будет примерно одинакова по всей длине. Любой тонкий луч сильно расфокусируется из-за дифракции на самом себе.

[casus]

мне нужен луч шириной в милиметр или тоньше, на расстоянии 0.1-5м.
стоит ли пытаться выпрямить луч вблизи диода, пока луч не разошелся больше милиметра?

P.S. микронные размеры мне не нужны. пушка на микробов не наводится.
а жахать сантиметровым пучком можно не прицеливаясь, только на стенах проявится контур сбитых насекомых.

[avrerum]

наверняка диод без микролинзы вам продали нужно было перед покупкой уточнять, тогда-б и пятно было-б равномерной "точкой" а не "полоской", да и 400микрон многовато, 100-200 было-б нормально!!!
2.попробуйте выровнять цилиндрической оптикой или призмами в равносторонний квадрат а потом сколлимировать в 5мм, может что и выйдет...

[Gall]

мне нужен луч шириной в милиметр или тоньше, на расстоянии 0.1-5м.

Миллиметр уже заметно расходится, если что. Впрочем, больше 2-3 миллиметров в 5 метрах не будет.

стоит ли пытаться выпрямить луч вблизи диода, пока луч не разошелся больше милиметра?

Да. Во-первых, надо поправить астигматизм луча - цилиндрической линзой, клиньями или призмами (или использовать модуль, в котором астигматизм уже поправлен микролинзой). Во-вторых, быть готовым к тому, что одной линзой отделаться не удастся - потребуется система, что-то вроде телескопа, чтобы слишком широкий луч сузить обратно. Дело в том, что шансов плймать правильную толщину луча первой же линзой невелики, линза для этого должна быть довольно маленькой и короткофокусной, что не всегда конструктивно возможно. Проще сначала сделать как получится, а потом сузить. Заодно можно отфильтровать TEM00, чтобы луч был ровнее.

P.S. микронные размеры мне не нужны. пушка на микробов не наводится.
а жахать сантиметровым пучком можно не прицеливаясь, только на стенах проявится контур сбитых насекомых.

А мощности хватает, с толстым-то лучом? Фокусируют ведь для того, чтобы жгло сильнее. Насекомое в полете лазером сбить трудно, хитин - вещь прочная.

[Gall]

P.S. Аккуратнее с 808. Это самый мерзкий с точки зрения техники безопасности лазер. Совершенно незаметно травмирует (т.е. можно вообще не понять, а чего это с глазом случилось). При 15 Вт таким свойством будет обладать и рассеянный свет тоже.

[casus]

Ок. Спасибо буду считать, искать линзы и переделывать коллиматор. Про мощность: обжег руку отражением от CD диска. Решил на коробке от компакт диска проверить боевые способности, и не убедился в том что диск внутри отсутствует. Естественно пластик моментом прогорел. Пока питание не сделал, давал ему 4.8Вт от лабораторного БП.
Очки в пути, настраиваю через камеру.

А мощности хватает, с толстым-то лучом? Фокусируют ведь для того, чтобы жгло сильнее. Насекомое в полете лазером сбить трудно, хитин - вещь прочная.

Изначально расчитывал тратить на комара 360-400мДж чтобы крылья отпилить. На деле комары загорались в воздухе, а значит энергия поглощаемая насекомым больше 2500мДж,  это при 4.8Вт. (исправил)
Еще бы придумать как за падающими огоньками безболезненно наблюдать.

[Охотник]

по-моему тут круче был бы импульсный лазер с ламповой накачкой и модуляцией добротности, наносекундный импульс на десятки МЕГАватт мощности, крылья точно испарятся и долго следить за целью не надо.

[casus]

Согласен. Но линейные проще в настройке. И самое главное его на камеру видно. Лазеры только начинаю осваивать.

[Gall]

По поводу "видно" - я бы поступил, как в лазерных резаках делают: продублировал бы луч видимым. По камере убедился бы, что они совпадают. Невидимые лучи, свободно летающие по пространству, запрещены по ТБ неслучайно. Правила безопасности требуют, чтобы лазер в таких случаях был закреплен, а луч огражден. Это требование еще и противопожарное. В лабораториях несчастные случаи бывают двух видов: "снял очки на секундочку" и "нечаянно уронил отвертку". Лучшее, что можно сделать в вашей ситуации - это сделать луч видимым для невооруженного глаза.

С импульсными лазерами такой прием даже проще реализуется - можно прицельным лазером светить прямо сквозь тот же кристалл и сквозь ту же оптику. И сразу знаешь, куда стреляешь.

[casus]

Прицельных лазера там два: горизонтальная и вертикальная полоска.
горизонтальная справа от ИК, вертикальная снизу, под ИК. По задумке точка ИК лазера должна находится на пересечении линий.
Сделать видимым я только за. Но ценник за Nd:YVO4 + KTP нужной мощности не гуманный, и  секса мнного.

Нашел линзы под заказ:
http://www.altechna.ru/product_details.php?id=59&product_name=Отрицательные+цилиндрические+линзы

попросил их же посчитать какая линза мне нужна чтобы исправить астигматизм.
Размер линзы 10х10, фокусное растояние минимальное. Попросил на выходе квадрат. Этого достаточно или им еще чтонить добавить?

[avrerum]

Возможно человек хочет сделать или портэйбел или что-б электричество не кушал девайс много, тогда у вас один выход думаю это ДПСС, в вашем случае нужен ванадат приличных размеров и зеркало на 90% отражения 1064, желательно сферик ибо юстировать будет проще, из ваших 15Вт 808нм если все будет в идеале то 7-7,5Вт думаю выжмите!

[casus]

ДПСС однозначно. Нужен компактный и легкий.
P.S. Меня также мучает вопрос, ответа на который пока не нашел. Что вреднее для зрения: 50% модуляция полной мощности высокой частоты или линейная половина мощности?

[avrerum]

для зрения вредно любое излучение выше 50мВт (точно не помню уже) поэтому рекомендую без очков не включать и что-б рядом никого не было!!! 2. если хотите без очков то нужно закрепить стационарно и что-б луч бил на черный матовый металлический экран! Если хотите от москитов то целесообразней будет купить готовый девайс что электричеством их гасит, если свой собрать хотите, то полу-закрытом корпусе а в центре приманку соорудить...3.если для баловства то соблюдайте ТБ очки и отсутствие посторонних рядом!

[Gall]

для зрения вредно любое излучение выше 50мВт (точно не помню уже)

Выше ОДНОГО милливатта, а не 50!!!

Условно разрешается для видимых лазеров делать 5 мВт, поскольку опасность попадания такого луча напрямую в глаз невелика, а отражения не будут превышать безопасного 1 мВт. Любой лазер больше 5 мВт без очков - русская рулетка.