Expanseur et réducteur de faisceau laser

[invitebcf26b85]

Bonjour à tous !

je cherche le moyen de dimensionner un système de lentille pour agrandir un faisceau laser 532nm de 2mm de diamètre avec une divergence inférieur à 1,5mrad en un faisceau de diamètre 60mm aussi bien colimaté que possible sur une longueur de 200mm environ.

Après quoi, il me faut focaliser le faisceau dans une fibre optique pour l'envoyer vers un photodétecteur.

Le but de la manoeuvre est de mesurer la vitesse de fermeture d'un obturateur.

Quelqu'un peut il me donner des informations pratiques pour réaliser ses deux fonctions (surtout l'agrandissement) ? Je sais qu'il existe des systèmes tout fait pour agrandir les faisceaux mais les diamètres des lentilles et facteur d'agrandissement sont trop faibles (x10 diam 20 en sortie).

Merci pour votre aide
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[mécano41]

Bonjour,

Juste pour ma culture ; peux tu m'expliquer en deux mots comment tu mesures la vitesse de fermeture de l'obturateur à l'aide de ce faisceau unique et quel est le principe de l'obturateur (iris, rideau...)?

Merci d'avance

Cordialement

[Jeanpaul]

Effectivement on ne sait pas grand chose du projet. Juste une question : est-il important que l'intensité du faisceau soit homogène ? Je penserais que oui si on veut faire ce qui est au fond de la photométrie. Mais alors un faisceau laser n'est pas forcément le meilleur choix.

[ketchupi]

Bonjour à tous !

je cherche le moyen de dimensionner un système de lentille pour agrandir un faisceau laser 532nm de 2mm de diamètre avec une divergence inférieur à 1,5mrad en un faisceau de diamètre 60mm aussi bien colimaté que possible sur une longueur de 200mm environ.

Après quoi, il me faut focaliser le faisceau dans une fibre optique pour l'envoyer vers un photodétecteur.

Le but de la manoeuvre est de mesurer la vitesse de fermeture d'un obturateur.

Quelqu'un peut il me donner des informations pratiques pour réaliser ses deux fonctions (surtout l'agrandissement) ? Je sais qu'il existe des systèmes tout fait pour agrandir les faisceaux mais les diamètres des lentilles et facteur d'agrandissement sont trop faibles (x10 diam 20 en sortie).

Merci pour votre aide

Ton faisceau est faiblement divergent, l'expanseur suffit donc. Pour cela une convergente plan convexe et une divergente suffisent. il faut ainsi juxtaposer le plan focal (objet pour la convergente, image pour la divergente) de chaque lentille, puis prendre un rapport f1/f2 = 30. Par exemple f1 = 1200 mm et f2 = -40. En revanche, tu auras une taille de système optique gigantesque (faut compter plus du mètre), car évidemment, il n'est pas simple de passer de 2 mm à 6 cm avec un système compact.
Ensuite, tu utilises une convergente pour refocaliser le faisceau exactement sur le coeur de fibre. Il te faut alors regarder l'ouverture numérique de ta fibre, ce qui te donnera la focale à choisir. Une fois cela fait, il faut calculer le beam waist. Question : est-ce un laser pulsé ? si oui, il faudrait également connaître la durée d'impulsion et calculer l'irradiance sur le coeur de fibre, pour savoir si le seuil d'endommagement est atteint.

[A voir en vidéo sur Futura]

[ketchupi]

Effectivement on ne sait pas grand chose du projet. Juste une question : est-il important que l'intensité du faisceau soit homogène ? Je penserais que oui si on veut faire ce qui est au fond de la photométrie. Mais alors un faisceau laser n'est pas forcément le meilleur choix.

Tout dépend. Il peut travailler à l'image de masque sur une partie homogène du faisceau.

[LPFR]

Bonjour Tzaoo, et bienvenu au forum.
Je suis, comme Mécano et Jeanpaul, intrigué par votre manip.
Et je trouve le montage plutôt compliqué (laser, fibre optique, expanseur...) pour faire ce type de mesure. Mais vous avez sans doute des raisons et ce sont elles que nous aimerons connaître.
D'autant plus qu'il semble que l'obturateur soit un obturateur central et non pas à rideau.
Au revoir.

[mécano41]

Je n'y avais pas pensé mais ... ce peut être également un obturateur à cristaux liquides, auquel cas la vitesse à mesurer est la vitesse de modification du flux lumineux...

Cordialement

[invitebcf26b85]

Bonjour,

Merci pour vos réponses et commentaires.

L'obturateur est un systeme à compression magnétique qui fait intervenir des champs EM relativement important d'où l'utilité d'une mesure optique. Ensuite l'obturateur implose sur son axe (pas comme un iris ou un rideau).

On peut estimer que l'intensité lumineuse reçue par le photodétecteur sera proportionnelle à l'aire d'ouverture à condition que la densité de puissance du faisceau soit suffisament homogène. Et c'est la que j'ai un doute. Vos avertissements sont les bienvenus...

Ketchupi,

Merci pour ta réponse concernant le choix des focales. Peux-tu préciser ce qu'est le "beam waist". Le laser n'est pas pulsé.

Salutations !

[LPFR]

Bonjour.
Tiens! C'est le système "d'obturateur" utilisé pour les mesures lors des explosions atomiques (pendant le début de l'explosion). Bien sur, en plus d'autres, plus lents mais plus résistants, en série.
C'est pour mesurer quoi (si ce n'est pas secret militaire)?
Effectivement, je ne pense pas qu'un laser soit une bonne idée. Le faisceau n'est pas uniforme en intensité (c'est plutôt une gaussienne). Quel est le niveau lumineux nécessaire? Car je pense que l'obturation est très rapide.
Je me demande si un flash électronique "classique" avec une optique de système d'éclairage "normal" n'est pas plus adapté.
Au revoir.

[Jeanpaul]

Le beam waist c'est la taille du faisceau (au sens du tour de taille), c'est la zone rétrécie près du foyer qui n'a pas un diamètre infiniment petit pour cause de diffraction.
A vue de nez, si l'obturateur implose avec un diamètre de 60 mm, le pourtour va se propager à quelques km/s donc le temps de pose sera de l'ordre de quelques microsecondes.
Avec un laser continu, tu ne vas pas ramasser grand'chose, il vaudrait mieux, comme dit LPFR envisager une source intense genre flash, à synchroniser évidemment, tu gagneras 3 ou 4 ordres de grandeur sur l'intensité et l'homogénéité.