Laserdioden Kollimator M9 x 0.5 mit grosser Apertur und hoher Effizienz
Colli-LA: kurzbrennweitiger Laserdioden-Kollimator (M9 × 0,5) mit großer Apertur ca. 5 mm für sehr hohe Effizienz. AR 420–680 nm.
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Produktnummer:
Colli-LA
Beschreibung
Laserdioden Kollimator M9 x 0.5 mit grosser Apertur und hoher Effizienz
Kollimator Colli-LA M9, große Apertur: Kurzbrennweitiger Glaskollimator (Brennweite ca. 4,05 mm, Apertur ca. 5 mm): Die Linse sitzt sehr nah an der Laserdiode, was eine besonders hohe Durchgangseffizienz ergibt. Messinggehäuse, AR-Beschichtung 420–680 nm.
- Große Apertur ca. 5 mm, Brennweite ca. 4,05 mm
- Sehr hohe Durchgangseffizienz
- M9-×-0,5-Gewinde, Glas-Einzellinse, AR 420–680 nm
Technische Daten:
| Aussengewinde: | M9 x 0,5 |
| Material: | Messing |
| 1-Linsenelement: | aus Glas |
| AR Coating: | 420 - 680 nm |
| Focuslänge: | ca. 4.05 mm |
| Gesamtapertur: | ca. 5 mm |
Glas-Optik vs. Acryl-Optik – welche wann?
Acryl-Optik (PMMA-Kunststoff): preisgünstig, leicht, formstabil. Optisch in der Standardanwendung sehr gut, aber temperaturempfindlich – die Brechzahl ändert sich mit der Temperatur, was bei Schwankungen über ±5 °C die Fokussierung verschiebt. Für Innenraum-Anwendungen mit stabilen Bedingungen völlig ausreichend. Glas-Optik: schwerer, teurer, aber temperaturstabil. Die Brechzahl bleibt über große Temperaturhübe nahezu konstant. Ideal für: Außenmontage, ungeheizte Hallen, Maschinen mit großen Temperaturhüben (Schweißen, Sägewerk im Sommer/Winter), Anwendungen mit hoher Wiederholgenauigkeit über lange Zeiträume. Bei unseren KLM- und LLM--Modulen ist Glas-Optik als optionale Upgrade-Variante verfügbar.
Dielektrische Spiegel vs. metallische Spiegel – Unterschiede?
Metallische Spiegel (Alu, Silber, Gold): Reflexion über eine dünne Metallschicht. Typisch bis zu >98 % Reflexion im sichtbaren Bereich. Vorteile: breitbandig (von UV bis IR), preisgünstig. Nachteile: geringere maximale Leistungsfähigkeit, oxidationsanfällig (vor allem Silber), Reflexion abhängig vom Einfallswinkel. Dielektrische Spiegel: Reflexion über vielschichtige Glas-Beschichtungen, die durch Interferenz reflektieren. Typisch > 99 % Reflexion im optimierten Spektralbereich. Vorteile: extrem hohe Reflexion, hohe Belastbarkeit (Hochleistungslaser), keine Oxidation. Nachteile: schmalbandig (für eine bestimmte Wellenlänge optimiert), teurer. Unser LS 50 ist ein dielektrischer Spiegel mit > 96–98 % Reflexion im 400–700 nm Bereich.
Was ist die Apertur einer Optik?
Die Apertur ist der nutzbare Öffnungsdurchmesser einer Optik – also der Bereich, durch den Licht in die Linse eintreten kann. Gemessen in Millimetern. Eine größere Apertur sammelt mehr Licht aus der Quelle – bei Laserdioden besonders wichtig für Hochleistungs-Dioden mit großem Emitter (z. B. Nichia NDG7575). Unser Colli-LA-Kollimator hat 5 mm Apertur und sammelt damit deutlich mehr Licht als typische 3-mm-Kollimatoren. Praktischer Effekt: hellerer, gleichmäßigerer Ausgangsstrahl, weniger Lichtverlust an der Diodenkante. Verwandter Kennwert: die Numerische Apertur (NA) beschreibt das Verhältnis von Apertur zu Brennweite und damit den Einfangs-Öffnungswinkel der Optik.
Was bedeutet die Brennweite einer Optik?
Die Brennweite ist die Distanz von der Hauptebene einer Linse bis zum Brennpunkt, an dem parallel einfallende Lichtstrahlen sich kreuzen. Gemessen in Millimetern (z. B. f = 4 mm bei unserem Colli-LA). Bei Kollimatoren bestimmt die Brennweite, in welchem Abstand von der Laserdiode die Linse montiert sein muss, um den Strahl zu kollimieren – idealerweise emittiert die Diode genau aus der Brennebene. Kürzere Brennweiten (3–4 mm): hohe Apertur, gute Lichtsammlung, kompakt – ideal für 12-mm-Module. Längere Brennweiten (8–20 mm): geringere Apertur, weniger Lichtsammlung, dafür schmalere kollimierte Strahlen – für Distanzanwendungen.
Was ist eine AR-Beschichtung (Anti-Reflex)?
Eine AR-Beschichtung (Anti-Reflex-Coating) ist eine dünne, mehrschichtige Beschichtung auf optischen Glasoberflächen, die Reflexionen reduziert und Transmission erhöht. An einer unbeschichteten Glas-Luft-Grenze gehen typisch 4–8 % des Lichts durch Reflexion verloren. Eine moderne AR-Beschichtung reduziert das auf < 0,5 % pro Grenzfläche. Bei einer Linse mit zwei Grenzflächen sind das also 92 % Transmission unbeschichtet vs. > 99 % beschichtet. Vorteile: höhere optische Effizienz, weniger Streulicht, geringere Belastung der Laserdiode durch Rückreflexionen. AR-Beschichtungen sind wellenlängenspezifisch – eine Beschichtung für 532 nm wirkt bei 650 nm anders. Daher Spektralbereich der Optik beachten.
Was ist ein Kollimator und was macht er?
Ein Kollimator ist eine optische Linse oder ein Linsensystem, das einen divergenten Lichtstrahl in einen parallelen Strahl umwandelt. Bei Laserdioden essenziell: die nackte Diode emittiert einen stark aufgefächerten Strahl, der Kollimator macht daraus einen gebündelten, parallelen Strahl. Aufbau: meist asphärische Glaslinse mit M9-x-0,5- oder M12-Gewindefassung. Hochwertige Kollimatoren haben eine AR-Beschichtung (Anti-Reflex) für minimale Lichtverluste an den Grenzflächen. Wichtige Kennwerte: Brennweite (typ. 3–6 mm), Apertur (typ. 4–8 mm), Spektralbereich der AR-Beschichtung (z. B. 420–680 nm für sichtbares Licht). Glaskollimatoren sind temperaturstabiler als die günstigeren Acryllinsen.
Welche bekannten Hersteller von Laserdioden gibt es?
Die führenden Hersteller von Industrie-Laserdioden: Nichia (Japan) – Marktführer für grüne und blaue Laserdioden, höchste Effizienz und Lebensdauer; bekannte Modelle NDG7575 (1 W Grün, 520 nm), NUBM-Serie (Blau). Sharp (Japan) – starker zweiter Anbieter für sichtbare Wellenlängen; Modelle wie GH05C01B9G (1 W Grün). Osram Opto Semiconductors (Deutschland) – breites Portfolio von 405 bis 850 nm. Sony – vor allem für Display- und Show-Anwendungen. Ushio – industrielle Hochleistungs-Dioden. Bei roten und infraroten Dioden ist die Auswahl breiter, bei Grün und Blau sind Nichia und Sharp die wichtigsten Quellen.
Wie funktioniert die Strahlformung (Kollimation) einer Laserdiode?
Eine bare Laserdiode emittiert einen stark divergenten, elliptischen Strahl – die nackte Diode produziert keinen brauchbaren Lichtfleck, sondern eher einen aufgefächerten Lichtkegel. Für nutzbare Anwendungen muss der Strahl kollimiert werden – also in einen parallelen, gerichteten Strahl umgeformt. Standard-Lösung: ein Kollimator-Linsenelement direkt vor der Diode, montiert in einer M9-x-0,5-Fassung (Messing oder Aluminium). Eine einlinsige Optik wandelt den divergenten Strahl in einen näherungsweise parallelen Strahl um. Bei hochwertigen Kollimatoren (z. B. unser Colli-LA): asphärische Glaslinse mit AR-Beschichtung, Apertur 5 mm, Brennweite ca. 4 mm. Für besonders runde Strahlprofile zusätzlich Korrekturoptiken nach dem Kollimator.
Warum braucht eine Laserdiode einen Kühlkörper?
Laserdioden setzen typisch 50–70 % der elektrischen Leistung als Wärme frei – nur ein Bruchteil wird zu Licht. Bei einer 1-W-Laserdiode entstehen also 1,5–2 W Verlustwärme im Halbleiter-Chip. Ohne Kühlkörper steigt die Junction-Temperatur des Halbleiters innerhalb von Sekunden auf kritische Werte – die Diode verstirbt thermisch. Konsequenzen: drastische Wellenlängenverschiebung (rotverschoben), Effizienzeinbruch, irreversible Zerstörung der Diode. Faustregel: für jede 10 °C höhere Junction-Temperatur halbiert sich die Lebensdauer. Praxis: Diode in massive Metallfassung montieren (Messing oder Aluminium), Fassung auf Kühlkörper mit Wärmeleitpaste, bei > 1 W zusätzlich Lüfter oder thermische Strömung.
Was ist ein Konstantstrom-Treiber für Laserdioden?
Ein Konstantstrom-Treiber ist eine Elektronik, die den durch die Laserdiode fließenden Strom auf einen exakten Wert regelt – unabhängig von Eingangsspannung und Temperaturveränderungen. Das ist nötig, weil die Lichtleistung einer Laserdiode linear vom Strom abhängt, aber nicht von der Spannung. Eine simple Spannungsversorgung würde bei kleinen Temperatur- oder Versorgungsschwankungen zu starken Strom- und damit Lichtleistungsänderungen führen – im schlimmsten Fall zur Zerstörung. Gute Treiber bieten: Konstantstrom-Regelung, Soft-Start, Übertemperatur-Schutz, ESD-Schutz, oft auch Modulationsfähigkeit (Analog/TTL) für Pulsbetrieb. Wir bieten passende Treiber in der Kategorie „Lasertreiber".
Wie wird eine bare Laserdiode richtig betrieben?
Eine bare Laserdiode benötigt einen Konstantstrom-Treiber – nicht eine einfache Spannungsversorgung. Grund: die Diode hat eine sehr steile Strom-/Lichtleistungs-Kennlinie. Bereits 5 % Stromänderung können die Diode zerstören. Konkrete Anforderungen: 1. Konstantstrom-geregelte Versorgung mit dem im Datenblatt spezifizierten Betriebsstrom (z. B. 1,6 A für Nichia NDG7575). 2. Sanfter Soft-Start (kein abrupter Strom-Sprung). 3. Schutz vor Spannungsspitzen auf der Versorgungsseite. 4. Adäquate Wärmeabfuhr über Kühlkörper (typisch < 30 °C Junction-Temperatur). 5. ESD-Schutz beim Handling – bare Dioden sind extrem ESD-empfindlich.
Was ist eine TO-9-Laserdiode?
TO-9 ist ein standardisiertes Gehäuseformat für Laserdioden – ein zylindrisches Metallgehäuse mit 9 mm Durchmesser. Das Gehäuse enthält den Laser-Halbleiter-Chip, eine Schutzkappe mit Austrittsfenster und elektrische Anschlüsse (typisch 3 Pins). Vorteile: einheitliche mechanische Schnittstelle, gute Wärmeabfuhr über das Metallgehäuse, einfache Integration in Fassungen und Kühlkörper. TO-9 ist neben TO-5 (5,6 mm) und TO-18 (5,6 mm, älter) das gängigste Format für Hochleistungs-Laserdioden mit > 200 mW. Beispiele: Nichia NDG7575 (1 W Grün), Sharp GH05C01B9G (1 W Grün). Eine bare TO-9-Diode ist eine reine Komponente ohne Kollimator und ohne Treiber.