Wie Laser streuen?

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Hallo,

ich versuche jetzt schon länger herauszufinden, wie ein Laser „gestreut“ werden kann, damit er ähnlich einer normalen Taschenlampe genutzt werden kann. Es gibt da diese Marke Laser Genetics (einfach mal googlen…), und die haben diese „Taschenlampen“ für Outdoor, Hiking, Jagd etc.

Die Taschenlampen basieren auf einem grünen Laser, der a) einerseits ähnlich wie ein Laser Pointer funktionieren kann, aber b) andererseits indem man an dem Ring um die Taschenlampe dreht, kann man das ganze auch etwas „streuen“ und somit z.B. einen 50-80cm breiten Strahl erzeugen (fast wie eine normale Taschenlampe).

Wie funktioniert das?

Ich habe viel recherchiert aber leider sind meine Physikkenntnisse recht beschränkt. In einem Patent auf Google Patents, was die Laser Genetics Produkte sogar namentlich erwähnt, ist die Rede von einem „optical collimator“, der hier die Streeung einer kohärenten Lichtquelle (Laser) bewirken könnte. Jetzt steht aber überall (Wikipedia etc.) genau das Gegenteil: Nämlich, dass ein „Collimator“ eine inkohärente Lichtquelle (normales Licht) zu parallelen Strahlen anordnet und somit sozusagen konzentriert/bündelt.

In dem Patent steht:
„coherent light source [meine Anmerkung: der grüne Laser] could be used in combination with an optical collimator capable of increasing the diameter of a coherent light beam to generate a suitable divergent illuminator-style light beam [= eine Leuchte/Taschenlampe].“

Also wie ist das jetzt? Wie kriegen die das hin, dass der Laser gestreut wird? Kann ein Kollimator nicht nur wie Wikipedia behauptet bündeln sondern auch irgendwie so gebaut werden, dass er streut? Falls ja, wie muss ich mir das vorstellen?

#2

Das geht ganz einfach mit jeder Zerstreuungslinse. Vielleicht hast Du ein Brillenglas mit einer negativen Dioptrienzahl, das ist nämlich so eine Zerstreuungslinse. Halte sie vor einen Laserpointer und Du wirst sehen, wie der Strahl verbreitert wird.

Grüße
Gunter

#3

Hallo,

ich bin mir nicht sicher, ob ich die Frage richtig verstanden habe. Wenn nicht, korrigieren Sie mich.
Es handelt sich zunächst um ein Produkt von „Laser Genetics“, das einen Laser beinhaltet und seinen mehr oder weniger parallelen Laserstrahl verstreuen kann, so dass das Gerät wie eine Taschenlampe funktioniert. Wiederum, wenn ich es richtig verstanden habe.
Ich vermute, dass in diesem Gerät eine Starke Laserdiode integriert ist, denn für ein von Akkus betriebenes Gerät wäre ein echter Laser „zu schwer“. Auch was als Laser verkauft wird, ist meistens ein Gerät aus einer Laserdiode und einem integrierten optischen System.
Die Laserdioden liefern jedoch keinen absolut parallelen Strahl und haben immer einen in der Dokumentation festgelegten Öffnungswinkel. Mit anderen Worten ist das Licht dieser Lichtquelle bereits „verstreut“. In den Laserpointer für Waffen oder Präsentationen (http://blog.easy-merch.com/2010/02/09/laserpointer/) wird daher dieser Lichtstrahl immer mit mindestens einer Linse (in einfachster Version - mit einer Sammellinse oder Kollimatorlinse http://de.wikipedia.org/wiki/Konkave_Linse#Verschied…) oder mit einem Objektiv (http://www.sukhamburg.com/produkte/Laser-Kollimation…) parallel gerichtet.

Um einen parallelen Strahl zu bekommen ist es sehr wichtig, den Abstand zur Lichtquelle zu fixieren. Wird dieser Abstand geändert, bzw. die Linse dejustiert, wird das Licht „verstreut“. Diese Justiereinrichtung („optical collimator“) ist, wie ich vermute, nichts anderes, als ein einfaches mechanisches System aus der Linse in einem Halterungsring mit einer Gewinde, der durch drehen zu oder von der Lichtquelle bewegt wird. Dadurch vergrößert oder verringert sich der Abstand zur Lichtquelle und dadurch kann man aus einem parallelen Laserstrahl einen verstreuten machen.

Auch selbst kann man natürlich diesen Kollimator machen, was jedoch umständlich ist und davon abhängt, ob Sie die Justiereinrichtung in ein vorhandenes Gerät einbauen möchten, oder sehen die Möglichkeit, diese „Taschenlampe“ komplett selbst herzustellen.

Wenn Sie selbst etwas bauen möchten, dann ist es zuerst zu entscheiden, welche Lichtquelle, bzw. welche Laserdiode Sie nehmen. Dann braucht man die Batterien und die Ansteuerung, das Gehäuse und nun einen Kollimator. Sie können jedoch auch einen bereits vorhanden Laserdiode mit seiner Ansteuerung nehmen (http://www.conrad.de/ce/de/product/142301/SMD-Laserd…) und diese in ein neues Gehäuse mit einer Justiereinrichtung einbauen.
Haben Sie jedoch vor, den selbst gemachten Kollimator in ein Gehäuse einbauen, ohne die ganze Elektronik zu berühren, dann sollte u. U. das komplette optische System geändert werden, denn Sie brauchen eine mit Gewinden vorgesehene Justierung, die sich vielleicht in das vorhandene Gehäuse nicht einbetten lässt.

#4

Hallo,
also die Divergenz eines Lichtstrahls zu ändern – das machen Linsen. Mit einem entsprechenden optischen System aus mehreren Linsen kann man einen parallelen Lichtstrahl in ein Divergierenden Lichtstrahl umformen und zurück ggf. auch variable (Fokussierung).

Dabei ist egal ob das Licht kohärent oder inkohärent ist. Das ist Optik/Physik Grundwissen. Sich erst einmal mit den Grundlagen der Optik zu beschäftigen (einfache Physikbuch) hilft hier viel mehr als abgefahrene Artikel auf Wikipedia.

Der Unterschied zwischen den in- und kohärenten Fall besteht darin, dass die Lichtquelle aus einem unendlich kleinen Punkt kommt (fast) und deshalb nur ein definierter Winkel auftret in den gebrochen wird. (Mit Streunung hat das nichts zu tun) und durch die Kohärenz auf dem Beleuchteten Fleck „Speckel“ also Interferenz entsteht.

„Streung“ ist der falsche Ausdruck. Hier meint der Optiker mit, das Licht z.B. durch eine Milchglasscheibe oder einem Diffraktiven Element zu schicken. Diese „streut“ das Licht in viele Richtungen… und reduziert Speckle.

P.S. Vielfach sind Laser schon Divergend wenn man sie kauft.

Der Unterschied

#5

Hallo
Diese Frage kann ich leider nicht beantworten.
mfg Peter Güttenberger

#6

Kennst Du eigentlich Google ??!

Einfache Erklärung und Beispiele hier :
-> http://lp.uni-goettingen.de/get/text/917

Gruss

#7

Hallo,
Sie haben geschrieben:

ich versuche jetzt schon länger herauszufinden, wie ein Laser
„gestreut“ werden kann, damit er ähnlich einer normalen
Taschenlampe genutzt werden kann.
Die Taschenlampen basieren auf einem grünen Laser, der a)
einerseits ähnlich wie ein Laser Pointer funktionieren kann,
aber b) andererseits indem man an dem Ring um die Taschenlampe
dreht, kann man das ganze auch etwas „streuen“ und somit z.B.
einen 50-80cm breiten Strahl erzeugen (fast wie eine normale
Taschenlampe).

Wie funktioniert das?

Eine Strahlaufweitung funktioniert genau umgekehrt wie ein zweilinsiges Teleskop.
Erst mal zur Info ein paar Links:

http://de.wikipedia.org/wiki/Fernrohr
https://de.wikipedia.org/wiki/Teleskop
noch besser ist der Link
http://www.der-kosmos.de/teleskope.htm
oder
http://lp.uni-goettingen.de/get/text/7265
http://www.kepler-gesellschaft.de/Kepler-Foerderprei…
oder
http://www.seeing1.de/2a_telecrashkurs.html

Hier sehen Sie, neben der Bezeichnung „Funktionsweise eines Refraktors (Linsenteleskop)“ Dass bei einem Teleskop vorne an der großen Linse ein breites, paralleles Strahlenbündel eintritt und auf der Seite der kleinen Linse ein schmale, ebenfalls paralleles Strahlenbündel austritt. Das heißt, wenn man das Prinzip umdreht, machen Sie aus einem schmalen Laserstrahl einen breiten.
Wenn Sie die Linsen ein bisschen Verschieben, können Sie dafür sorgen, das der Strahl divergent wird, sich also mit wachsender Entfernung verbreitert.

Ich hoffe, ich konnte helfen.

Viele Grüße,
PH

#8

Hallo,

was du suchst heisst „Strahlaufweitung“.
http://www.newport.com/store/gencontent.aspx?id=1411…
Funktioniert wie ein umgekehrtes Galilei-Fernrohr:
http://de.wikipedia.org/wiki/Fernrohr#Galilei-Fernrohr

Der Name „collimator“ sollte hier nicht wörtlich verstanden werden, sondern eher als Linse/Linsensystem für eine nichtabbildende Optik (hier also für Beleuchtungsoptik).

grüße