Полупроводниковый лазер как замена He-Ne

VladimirLM · Post by **VladimirLM** » Mon Feb 09, 2009 1:17 am

Думается, перспектива замены гелий-неонового лазера на полупроводниковый в профессиональной голографии врядли кого то не обрадует. Однако ряд технических трудностей делают непростой и не дешевой задачу создания надежного полупроводникового излучателя в красном спектре. Особые требования к стабильности температурных и электрических параметров питания, нестабильность параметров самих диодов между экземплярами и изменение их во времени. Эллиптическая форма луча с негауссовым распределением яркости после коллимации. Известные и обсуждаемые в том числе на форуме решения, позволяют в общем получать голограммы при помощи полупроводниковых ЛД (в основном любителями и методом Денисюка). Но цельного, законченного решения, профессионально решающего задачу замены газового лазера никем не предлагается. Давайте здесь обсудим самые последние наработки в этой сфере, сравним готовые устройства решающие задачу.
Так, например сейчас я использую в установке лазерный диод из ДВД. Выдает около 50 мВт при токе 125 мА. Форма луча почти круглая сама по себе (1:1,5 эллиптичности), на объекте совсем становится круглой из-за угла падения, так что стоит обычная линза от лазерного модуля. Самая ценная вещь это источник питания: специально разработанная схема, с термостатом на Пельтье и регулированием по ПИД закону, и прецизионным источником тока со всеми возможными защитами. Представляет собой одну плату небольших размеров с СМД компонентами и питанием от 5В. Адаптирована для наших нужд специально для меня совместно с разработчиком (фирма Элтрон). В настоящее время несколько экземпляров в процессе изготовления, через пару месяцев должны быть готовы. Стоимость одной платы ожидается около 14 т.р. Это немало, но электроника поставленную задачу решает на ура, да и стоимость ее существенно ниже зарубежных аналогов. Заинтересованным лицам предлагаю присоединиться к заказу, пишите в личку или agensyvvv@mail.ru. Также пишите все, что имеете касательно подобных и альтернативных решений. Например, оптимальная конструкция охлаждающего блока и оптики еще в процессе. Мне уже удалось сделать небольшой блок со встроенным механическим затвором от цифрового фотоаппарата, на очереди блок с питанием полностью внутри и регулируемым диаметром пучка.
Сергей Воробьев, в частности, предполагает использование специальных диодов для одночастотного режима, вообще бех специальных схем термостабилизации, да и источник питания примитивный. Однако, до серийного производства голограмм таким прибором дело не дошло. Кто много работал на подобной конструкции, поделитесь опытом, насколько стабилен спектр во времени, каковы усилия по поддержанию устойчивой записи голограмм?

_Pirra · Post by **_Pirra** » Wed Feb 11, 2009 3:25 pm

Доброго времени суток.

Очень любопытно, что из себя представляет "плата" устройства питания ЛД.

Вы можете например выложить схему с неуказаннымим наминалами компонентов. Или просто словами изложить какие блоки туду входят, и в чём их индивидуальные особенности.

Заранее извиняюсь, если просьбу сочтут не этичной.

VladimirLM · Post by **VladimirLM** » Wed Feb 11, 2009 5:06 pm

Не располагаю схемами устройства питания ЛД так как не являюсь их автором и не обладаю правами. Вот ссылка на исходное устройство и производителя:
http://www.eltron-company.com/oem-ldd-01.htm
Были заказаны опытные образцы, исследованы на предмет применения их в нашей сфере и выявлены недостатки. В результате взаимодействия с производителем разработаны некоторые модификации улучшающие адаптацию к нашим условиям, в частности установлен преобразователь для питания цифровой измерительной головки, номиналы настраиваемых элементов приведены в соответствие с тепловыми характеристиками используемых термоблоков, и некоторые другие изменения. Модификации несколько увеличили стоимость приборов, но с ними использовать будет проще и отпадает необходимость в перепайке СМД компонентов. В настоящее время ожидаю образцы модифицированных источников. Ввиду большой длительности исполнения заказов (мой уже в процессе) и большей стоимости приборов при единичном заказе, я собственно и предлагаю желающим присоединиться ко мне а не обращаться напрямую к разработчику (чему собственно нет никаких препятствий). Собраны устройства в России но на импортной элементной базе не имеющей наших аналогов чем и объясняется довольно высокая стоимость. За подробными техническими консультациями обращайтесь пожалуйста к разработчику, я могу лишь описать свои впечатления от использования продукта и аналогичных ему.

_Pirra · Post by **_Pirra** » Thu Feb 12, 2009 3:41 pm

Спасибо за ссылку.
Весьма интерестный продукт. Есть над чем подумать.

kir · Post by **kir** » Mon Feb 16, 2009 11:33 am

Да... неубиенно желание отечественных компаний подзаработать на незнании соотечественниками рынка...

Для тех коллег, кто хочет съэкономить и получить при этом лучшие характеристики источника тока и термостата зайдите, например, сюда:
http://www.analogtechnologies.com. Для ориентировки приведу лишь 2 цены.
драйвер диода LDA1-CP2-D: $119
прецизионный контроллер TEC: $85
Итого: $204 (а вовсе не 14000р)
А если уж очень хочется зелененькую печатную плату - еще $100 накинуть можно (если десяток делать, то обойдется в разы дешевле). Все равно не 14000...
Там же можно прикупить и элементы пельтье, хотя , наверное можно и дешевле найти. Извините, если маркетинг испортил

Лично я собрал источник тока для 500mW диода из дешевых компонентов (один операционник, транзистор и кучка резисторов/конденсаторов, схему взял с Sam's Laser FAQ). А, вот, с термостатом чуть сложнее - есть отличная микросхема MAX1978 ($25), но ее без специальной паяльной станции не припаяешь...

VladimirLM · Post by **VladimirLM** » Mon Feb 16, 2009 5:26 pm

Спасибо за сссылку, также интересный вариант. Однако, давайте подискутируем аргументированно, ибо все в этом заинтересованны. Предложенный мной вариант конечно не претендует на панацею, и все же.

kir wrote:Да... неубиенно желание отечественных компаний подзаработать на незнании соотечественниками рынка... ...

Так же неубиенно как желание некоторых показать себя умнее других.

kir wrote:Для тех коллег, кто хочет съэкономить и получить при этом лучшие характеристики источника тока и термостата зайдите, например, сюда:
http://www.analogtechnologies.com. Для ориентировки приведу лишь 2 цены.
драйвер диода LDA1-CP2-D: $119
прецизионный контроллер TEC: $85
Итого: $204 (а вовсе не 14000р)
А если уж очень хочется зелененькую печатную плату - еще $100 накинуть можно (если десяток делать, то обойдется в разы дешевле). Все равно не 14000...

Ну давайте сравнивать. Плата отечественного контроллера без модификаций стоит 11500 руб. Это уже практически Ваши 204 доллара (вспомним курс!)+ 100 теоретических доллара (а кто это считал? навесные компоненты, плата, пайка, лично Вы готовы это сделать для меня за указанную стоимость?). Плюс все это надо заказать, оплатить, доставить из-за бугра. И спаять. Сколько это займет еще времени и денег? Уже явно не дешевле. У нашего производителя мы получаем техподдержку, и готовый продукт на одной плате. Далее, по какому алгоритму работает ТЕС по ссылке выше? В даташите ничего нет. Как Вы его будете настраивать, будет ли он вообще работать на конкретной тепловой системе? Как правило, такие контроллеры на микросборках предназначены для использования в оптических линиях связи, там кристалл диода прямо на Пельтье и совсем другая динамика системы. А то что за 2500 р сверху оригинала я получаю несколько модификаций (я их отчасти описывал) весьма полезных для использования по методу подключил-и-работай, так лично для меня оно того стоит. Довести схему до ума мне тоже стоило усилий и денег - пришлось покупать еще настраиваемый контроллер для определения параметров компонентов, и потом перепаивать мелкоту. Впрочем, знай я их заранее мне наверное впаяли бы их за ту же цену.

kir wrote:Для тех коллег, кто хочет съэкономить и получить при этом лучшие характеристики источника тока и термостата:)...

Какие именно характеристики показались Вам лучше? Укажите, действительно тинтересно.

kir wrote:Там же можно прикупить и элементы пельтье, хотя , наверное можно и дешевле найти. Извините, если маркетинг испортил ...

Так что на мой взгляд какая уж порча маркетинга! Наоборот хорошая реклама!

kir wrote:Лично я собрал источник тока для 500mW диода из дешевых компонентов (один операционник, транзистор и кучка резисторов/конденсаторов, схему взял с Sam's Laser FAQ)....

Ну так я вообще уже давно работаю на стабилизаторе напряжения на LM317 в плавном включении. Однако стабилизатор тока мне нравится больше, со всякими защитами...после убийства диодов по 200дол за шт. Может быть это перестраховка. Но паять уже откровенно надоело, за время возни с платами и тп. я могу заработать на много таких драйверов. Надежных и с гарантией от производителя.

kir wrote:А, вот, с термостатом чуть сложнее - есть отличная микросхема MAX1978 ($25), но ее без специальной паяльной станции не припаяешь...

А Вы ее эту микросхему в руках держали? Ее еще купить надо суметь. Термостат я вообще собирал на промышленном контроллере, и выход на Пельтье сам к нему придумывал. И других массу регуляторов пробовал. Можно и Мерседес выточить самому. Прошу не считать меня человека не работающего руками и головой. Однако, исходя из опыта последнее решение мне понравилось, и я жалею что не нашел его раньше.
В общем, контроль за диодом меня весьма интересует. Готов приобрести готовое устройство, не уступающее по характеристикам тому что я получаю за 14 т.р., скажем не дороже чем за 12 т.р. И сравнить их реальную работу. Рассмотрю любые предложения!

kir · Post by **kir** » Tue Feb 17, 2009 12:58 am

VladimirLM, извините если что не так сказал - не хотел вызывать дискуссию. Дело не в конкретном контроллере, я сам делел мелкие партии электроники на заказ и знаю как это не просто, особенно когда встает вопрос о цене

. Честно говоря идея написать этот пост возникла после Вашего ответа на "Очень любопытно, что из себя представляет "плата" устройства питания ЛД". Не люблю, знаете ли, покупать кота в мешке... Уже сто раз обжигался на этом! Еще раз извините, если что-то звучит некорректно.

Теперь к делу. Вы правы, за слова надо отвечать - отвечу по порядку.
Чем плата хуже:
1. "Термоконтроллер обеспечивает регулировку рабочей температуры лазера от 18оС до 32оС."
Почему до 18? Я месяц назад купил полваттный диод в Roithner - по паспорту дает 812нм при 25оС. Учитывая сдвиг 0.4 нм на градус, мне нужно опустить температуру на 10 град, чтобы получить 808нм, т.е. 15оС. Получается, что плата не подходит...
2. "Уровень шума источника тока: 0.2%"
У зарубежного конкурента - 0.05%. Согласитесь, это может быть критично в некоторых задачах.
3. "Ток лазера .. до 500мА"
У зарубежного конкурента - до 2А. Зачем такой большой ток, спросите Вы, и будете правы. Не нужен. Однако, скорее всего, уровень шума и нестабильности , указанные в паспорте, измеряется по макс току, а это значит, что даже при одинаковых процентных значениях, у двухамперного будут лучше параметры на 1/4 от макс мощности.

Теперь пару слов о том, чем предложенная Вами плата ЛУЧШЕ:
1. "Обратная связь по оптической мощности". Для некоторых задач это может оказаться огромным преимуществом, хотя, скажем, для моей задачи - накачки неодимового лазера это неприменимо.
2. Плата, предложенная вами является более законченным вариантом - купил, припаял провода и ... поехали! Если бюджет позволяет - это однозначно весомое преимущество.

И в заключении немного конкретики. Микросхему MAX1978 можно заказать в Митраконе (mitracon.ru) в Москве или свободно купить по почте в Digikey.com, что я обычно и делаю. С ней есть, как я упоминал, другая проблема - дебильный корпус. Припаять можно только воздухом на термопасте. Если есть такая паяльная станция - то это по-видимому лучший выбор. По поводу печатной платы за $100 - предлагаю Вам сотрудничество. Если я найду способ припаять эту МАХ-овою железку, то разведу и закажу платы для себя и для вас, а расходы поделим пополам. Выйдет гораздо дешевле!

Вообще-то, мне нужен только ТЕС, но можно туда и источник тока засунуть - на цену платы это почти не повлияет.

VladimirLM · Post by **VladimirLM** » Tue Feb 17, 2009 7:36 am

kir wrote:... предлагаю Вам сотрудничество. Если я найду способ припаять эту МАХ-овою железку, то разведу и закажу платы для себя и для вас, а расходы поделим пополам. Выйдет гораздо дешевле! Вообще-то, мне нужен только ТЕС, но можно туда и источник тока засунуть - на цену платы это почти не повлияет.

Да я обеими руками за! Пишите мне лично, договоримся. Мой бюджет эксперименты позволяет. Если сможем предложить коллегам продукт дешевле и не хуже, я буду только счастлив. На посты отвечу, для остальных читателей. По поводу границ температуры - определяется только номиналом регулировочного резистора. Можно легко расширить этот диапазон. Однако, для поддержания более низкой температуры нужен более мощный Пельтье, следовательно больший радиатор. С учетом что вентиляторы нельзя использовать из-за вибрации, габариты радиатора имеют разумные пределы. Хотя, видимо до +10 или даже +5 градусов еще можно охладить. По шумам источника тока - соглашусь, но не факт что заявленная величина будет оставаться и на начале токового диапазона. При малых токах ШИМ управление увеличивает пульсации. Кстати, мне как раз нужен более мощный источник для экспериментов с накачиваемыми лазерами, так что большой ток не помешает. По ценам сориентирую. Только термоконтроллер (настраиваемый) стоит 6500 руб на 20 ваттный пельтье и 7800 руб на 50 ваттный. В общем, нет ничего плохого особо если источник тока и контроллер температуры разделены, просто это будет больше корпус, больше проводов и внешней разводки, и если заказывать платы на заводе по отдельности дороже будет.

_Pirra · Post by **_Pirra** » Sat Feb 21, 2009 1:33 pm

Доброго времени суток.
А подскажите какой нибудь приличный термистор, для стабилизации по температуре.

Заранее благодарна.

VladimirLM · Post by **VladimirLM** » Sat Feb 21, 2009 6:11 pm

_Pirra wrote:Доброго времени суток.
А подскажите какой нибудь приличный термистор, для стабилизации по температуре.

Заранее благодарна.

Терморезистор B57861-3 103-F40 10 кОм при 25 гр. ТКЕ 4.4%/гр, точность 1%. В чип и дипе 160 руб.