Спектроскопия в стиле гетто: Исследуем спектр и (без)опасность лазеров

[@Alexeyslav]

У меня тоже есть две призмы и несколько зеркал из древнего считывателя оптических дисков под большие машины ЕС-ЭВМ. Год назад на работе разбирали хлам от больших машин…
Где бы достать крепления для призм, зеркал и коллиматоры для более точного считывания спектров излучателей?

[@BarsMonster]

Приклеить горячим клеем да и все )

А коллиматоры — подозреваю можно взять объективы для камер наблюдения, вот например на 50мм.

[@Alexeyslav]

Горячий клей это как-то по колхозному… да к стеклу он пристает неохотно. Линзовый коллиматор к сожалению не катит… особенно китайский. Плохо у них со спектром пропускания вообще. Ультрафиолет режут, с ИК прозрачностью — тоже непонятно. Остается только пассивный. И матрицу-линейку фотодетекторов где-то раздобыть, желательно ССД с крупными чувствительными ячейками чтобы и УФ взяли и ИК не побрезговали. Кто знает, может с того же зеленого лазера струячит и на удвоенной частоте — 250нм.
Где-то слышал что для этих целей используют микрометровый коллиматор и ФЭУ для увеличения разрешающей способности спектроскопа, но машинка получится совсем уж адская.

[@BarsMonster]

Я как раз недавно интересовался линейными датчиками, и они вполне доступны. Вот например TCD1201D, 2048 пикселей, от 350 до 1100нм видит.

[@Alexeyslav]

Круто! Хочу! сколько, где?

[@Alexeyslav]

Ага, нашел. И-Бей 4$ за штучку.

[@BarsMonster]

Если поискать по «Linear CCD» можно и круче найти, по 7к элементов, с большими ячейками и проч… :-)
Я искал на aliexpress.com

[@ErgoZru]

Есть пара линейных датчиков, готов отдать безвозмездно, какие именно не помню. Пишите в ЛС

[@Timka21213]

Уже получилось подключить?

[@BarsMonster]

Именно этого у меня тогда не было, я нашел с бОльшим количеством пикселей.
И в итоге не смог найти даташит.

electronics.stackexchange.com/questions/110752/need-help-finding-datasheet-or-pinout-for-toshiba-tcd2907dg

А недавно прислали TCD1201, со временем буду ковырять.

[@Timka21213]

Понятно! У меня ILX-511 forum.arduino.cc/index.php?PHPSESSID=j543qsnjd8ugrntln5tg8i0go4&topic=136921.0

[@EricRed]

Можно использовать Poxipol. Сейчас много промышленных лазеров выпускается с элементами на клею и припоях.

[@BarsMonster]

Стоп-стоп-стоп, я требую грязные подробности про считыватели оптических дисков для ЕС-ЭВМ :-)

[@Alexeyslav]

К сожалению, вынести не удалось и фоток сделать тоже. Внешне он похож на проигрыватель пластинок. Сверху ставится оптический диск размером с пластинку(в глаза я их не видел! и как сказали, привод сей использовали только один раз при его наладке). Там оптическая система очень сложная и почему-то состоит из 8-ми зеркал которые юстируются при помощи микрометра входящего в комплект и тестового диска. Вобщем шайтан-машина.

[@VIK52]

А вот как, интересно, вы определили, что инфракрасные составляющие в 20 раз меньше «предела обнаружения вашего ПВИМ»? У кого-то был более чувствительный пальчик?

[@BarsMonster]

А там написано «в 20 и более раз меньше» :-)
Но надо будет со временем собрать измеритель мощности — по температуре для больших мощностей и на фотодиоде для маленьких.

[@Alexeyslav]

Фотодиод не катит. У него чувствительность не равномерна и диапазон узок.
Тот спектрометр что я видел обладал чувствительным блоком именно на фоторезисторе и охватывал весь диапазон спектрометра — от 100нм до 1200нм. Конечно, преимущество заводского прибора в том что там все в комплекте — и чувствительный блок, и коллиматор с переменным отверстием и набор ламп на разные спектры…
Но фотодиод… нет, уж лучше сразу использовать фоторезистор.

[@enclis]

У фоторезисторов низкая чувствительность, вкупе с высоким уровнем шума не позволяет добиться приличного динамического диапазона. А еще они жутко медленные. Если говорить о каких-то медленных точных абсолютных измерениях на большой входной мощности излучения — наверное фоторезистор подойдет. Ну а так кремниевый фотодиод имеет диапазон от 300нм до 1200нм, но при этом обладает намного большой чувствительностью и скоростью нежели чем фоторезистор.

[@Alexeyslav]

А равномерность? шум фоторезистора убирается достаточно легко. Измерение ведется ведь не за одну наносекунду, в «ручном» исполнении есть запас в комфортные 20...50мс — очень много времени чтобы сделать тысячи измерений и усреднить.
А фотодиод же, крайне нелинейная штука… чувствительность по всему диапазону может отличаться на порядки.

[@enclis]

При снижении мощности — остается только одна частота. Можно писать голограмму!

Я из фотографий так и не понял какая получилась ширина спектра. Но даже если она около 0.1нм (примерно 100ГГц @532нм) — длина когерентности получается всего 3мм. Не уверен, что такое излучение можно использовать для голографии, только если вы не собираетесь собрать всю систему в пределах этих 3мм.

В полевых условиях, имея только CD-диск — вполне реально посмотреть спектр излучения лазера в масштабе 0.1нм и увидеть, работает ли лазер в одночастотном режиме.

Я бы не стал такого утверждать, поскольку в 100ГГц (0.1нм @532нм) может уложиться множество других частот лазера.

[@BarsMonster]

В ~0.1-0.2нм укладываются все частоты 532нм лазеров, работающих в многомодовом режиме (т.е. вся картина черточек — это 0.1-0.2нм), а когда мы видим одну черточку — стало быть должно быть лучше 0.01.

Из-за маленького резонатора (доли миллиметра) — и получается, что не может других частот там уместится (если я ничего не упускаю конечно).

[@enclis]

Вы уверены, что у вас получилось 10пм на такой установке? Ну пусть даже 10пм (10ГГц @532нм) — длина когерентности 30мм, тоже особо не разгуляешься. В голографии обычно используются лазеры с шириной спектра не более 100МГц. Не достаточно добиться одночастотного режима работы, чтобы использовать источник для голографии.

Да, в случае таких простых резонаторов как резонатор Фабри-Перо, уменьшение их размера увеличивает расстояние между резонансными частотами, но при этом обычно увеличивается ширина резонансного пика. Чем меньше размер резонатора тем меньше длина когерентности излучения, а соответственно тем больше ширина спектра. Хотя бы так. Можно еще к добротности резонатора привязаться. Добротность резонатора есть отношение частоты резонанса к его полуширине. С увеличением размера резонатора увеличивается его добротность. Вот тут даже калькулятор есть.

[@BarsMonster]

Конечно же я НЕ уверен, в том что получается 10пм. Можно лишь сказать что результат получился меньше предела обнаружения, но насколько именно — неизвестно. Даже 30мм — для начала может быть достаточно, и явно лучше изначальных 1.5-3мм.

По поводу добротности — полностью с вами согласен. Естественно

[@BarsMonster]

Вот кстати товарищ измерял 532нм с правильной установкой: spectroscopy.wordpress.com/2013/04/02/building-a-spectroscopy-high-resolution-experiment/

[@enclis]

Спасибо за интересную ссылку. В статье удалось добиться разрешающей способности R=140000, или разрешения в 4пм для 532нм. Еще раз задам вопрос — вы действительно уверены, что у вас получилось добиться разрешения 10пм на свой установке?

[@Sevlyar]

Если не ошибаюсь, инфракрасное излучение скорее опасно для слизистой глаза и наружных покровов, чем для сетчатки. Конечно, ожог роговицы так же опасен. Википедия

[@BarsMonster]

Это скорее о дальнем ИК, для которого глаз непрозрачен.

[@Triang3l]

День зелёного на Хабре.

Неужели Zelenyikot приземлился?
Пойду поплюсую комментарии и посты.

[@Zelenyikot]

Нет, я по прежнему витаю в межзвездных облаках :)

[@vvzvlad]

[@Greendq]

А можно использовать кусочек оргстекла в качестве фильтра? Оно вроде бы непрозрачно для ИК?

[@enclis]

Поликарбонат не подойдет

[@Greendq]

Оргстекло в моём понимании — это именно акриловые стёкла, а не поликарбонат. В вики утверждают, что оно ИК отражает.

[@enclis]

Отражает в каком-нибудь дальнем ИК

[@enclis]

не туда ответил, извиняюсь…

[@enclis]

Полиметилметакрилат тоже, взято отсюда.

[@enclis]

А какой фотоаппарат использовался, что получить изображения пятна на длине волны 1064нм? Выглядит как будто интенсивность на 1064нм такая же что и на 808нм.

[@BarsMonster]

Это обычная дешевая Web-камера за 15$, с выдранным ИК фильтром.

Вот эта:

[@enclis]

Если была задача оценить ширину спектра, то проще было собрать интерферометр и по нему найти длину когерентности (ширину спектра).