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Wissenswertes zu Lasermodulen

Lasermodule sind elektrische Bauteile, die Laserstrahlen als optisches Licht abgeben. Ein Laser-Modul besteht aus der Laserdiode als Leuchtkomponente und einer Anschlusseinheit. In unserem Shop finden Sie Lasermodule mit unterschiedlichen Laserklassen, Fokussiereigenschaften und Farben passend für Ihren Einsatzzweck.

Was sind Lasermodule?

Laserdioden sind Halbleiterelemente, die Laserstrahlung erzeugen. Laser steht für „light amplification by stimulated emission of radiation”. Zu Deutsch bedeutet dies Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung.

Laserlicht unterscheidet sich von anderen Beleuchtungen vor allem durch die scharfe Bündelung des Strahls. Dadurch ist eine präzise Fokussierung möglich. Weitere Eigenschaften von Laserstrahlung sind ein sehr enger Frequenzbereich und eine grosse Koheränzlänge. Zudem sind über die elektronische Steuerung intensive Strahlpulse mit exakter Wiederholfrequenz möglich.

Unser Praxistipp:

Laserstrahlung ist elektromagnetische Strahlung. Sie kann sowohl als Lichtstrahl im für menschliche Augen sichtbaren Bereich als auch als unsichtbare Strahlung, beispielsweise in Form von Mikrowellen-, Infrarot- oder Röntgenstrahlung, erzeugt werden.

Ein Lasermodul besteht aus einer Laserdiode, der zugehörigen Steuerelektronik und gegebenenfalls noch einem Linsensystem zur Fokussierung. Sie müssen das Modul nur noch an eine Spannungsquelle anschliessen — fertig ist Ihr Laserstrahl!.

Ein Lasermodul besteht aus:

  • Laserdiode
  • Steuerelektronik sowie elektrischen Anschlüssen
  • bei einigen Modellen einem Linsensystem für die Fokussierung

Der Anschluss von Lasermodulen erfolgt an den elektrischen Kontaktstellen. Bei Dioden muss auf die richtige Zuordnung der Pole geachtet werden.

Die Lebensdauer moderner Lasermodule liegt in der Grössenordnung von 3.000 bis 10.000 Stunden. Das entspricht einem Dauereinsatz von etwa einem Jahr.

Hinweis: Bei den Produkten handelt es sich um Laserdioden mit elektrischen Steuereinheiten und Anschlüssen in Form von offenen Kabelenden. Diese sind nur dann geeignet, wenn Sie über elektrische Fachkenntnis für die Installation und den Umgang mit Lasern verfügen.

Das gibt es bei der Auswahl von Lasermodulen zu beachten

Laser werden unterschiedlichen Laserklassen zugeordnet. Darüber hinaus sind sowohl optische Eigenschaften wie die Farbe und Fokussierbarkeit, als auch elektronische Parameter für die Integration in einen Schaltkreis entscheidende Faktoren bei der Auswahl eines Lasermoduls.

Laserklassen

Laser werden je nach ihrer Gefährlichkeit für den Menschen in unterschiedliche Laserklassen eingeteilt. Die Klassifizierung erfolgt gemäss DIN EN 60825-1.

Die Tabelle zeigt die Bedeutung der einzelnen Laserklassen:

Laser-Klasse Beschreibung
1 Die zugängliche Laserstrahlung ist ungefährlich oder der Laser befindet sich in einem geschlossenen Gehäuse (wodurch die Laserstrahlung unzugänglich ist).
1C Die zugängliche Laserstrahlung ist ungefährlich für das Auge, aber eventuell gefährlich für die Haut.
1M Die zugängliche Laserstrahlung ist ungefährlich, solange keine optischen Instrumente (Lupen, Ferngläser) zum Einsatz kommen.
2 Die zugängliche Laserstrahlung liegt nur im sichtbaren Spektralbereich. Bis zu einer Bestrahlungsdauer von bis 0,25 Sekunden ist sie für das Auge ungefährlich.
2M Gleiche Einordnung wie Klasse 2, solange keine optischen Instrumente verwendet werden.
3R Die zugängliche Laserstrahlung ist gefährlich für das Auge.
3B Die zugängliche Laserstrahlung ist gefährlich für das Auge und in besonderen Fällen auch für die Haut.

Sicherheitshinweise zum Umgang mit Laserdioden

Vorsicht: In einem Laserstrahl ist extrem viel Energie gebündelt!

  • Beachten Sie unbedingt die entsprechenden Sicherheitsvorschriften.
  • Blicken Sie niemals direkt in den Laserstrahl, denn das könnte zu Schäden an der Netzhaut Ihrer Augen führen.
  • Kinder sollten nie unbeaufsichtigt mit Lasertechnik spielen.

Optische Eigenschaften

Arbeitsabstand und Abstrahl-Charakteristik

Bedingt durch die Bauweise des Lasermoduls kann das Laserlicht nur durch einen bestimmten Öffnungswinkel austreten. Dieser bestimmt die Abstrahlcharakteristik: Je nachdem, wie gross und in welcher Form der Bildpunkt des Lasers auf der Projektionsfläche erscheinen soll, ergibt sich ein maximaler Arbeitsabstand gemäss der folgenden Abbildung.

Tipp: Der Arbeitsabstand der angebotenen Laser ist sehr unterschiedlich und reicht von wenigen Millimetern bis zu 150 m. Neben den weitverbreiteten Punkt-Lasern gibt es auch Lasermodule, die durch ihre Abstrahl-Charakteristik beispielsweise eine Linie oder ein Kreuz als sichtbaren Lichtstrahl erzeugen.

Farben und Wellenlängen

Ein weiteres Auswahlkriterium für Lasermodule ist die Wellenlänge. Die Frequenz der Lichtstrahlen bestimmt über die Farbe des emittierten Laserlichts. Folgende Optionen sind erhältlich:

  • Blau (Wellenlängen etwa 450 nm)
  • Grün (Wellenlängen etwa 530 nm)
  • Rot (Wellenlängen etwa 650 nm)
  • Infrarot (Wellenlängen etwa 800 nm)

Unser Praxistipp:

Grüne Laser sind generell teurer als andere Farben, denn die Herstellung der entsprechenden Halbleitermaterialien ist noch schwierig. Für viele Anwendungen genügt es aber, preiswertere Laser mit kurzwelligem blauem Licht zu verwenden und damit geeignete Leuchtstoffe im langwelligeren grünen Bereich anzuregen.

Abbildung: Unterschiedliche Fokussierungsarten für Laser

Fokussier-Eigenschaften

Aufgrund ihrer geringen Strahldivergenz lassen sich Laserstrahlen sehr gut fokussieren. Dadurch lässt sich eine hohe Leistungsdichte erzeugen.

Entsprechend der Bauteile, die zur Bündelung des Laserstrahls eingesetzt werden, lassen sich zwei Fokussier-Eigenschaften für Lasermodule unterscheiden:

  • Bei der Fokussierung werden die Strahlen auf einen bestimmten Punkt, den Brennpunkt, gebündelt (rechtes Bild).
  • Bei der Kollimation werden die Lichtstrahlen parallelgerichtet (zum Beispiel mithilfe einer Kollimatorlinse, siehe linkes Bild).

Neben fokussierbaren und justierbaren Lasermodulen gibt es solche mit einem Fix-Fokus als fest definierter Strecke. Diese sind wegen ihrer einfachen Bauweise günstiger als Laserdioden mit verstellbarem Fokus.

Neben fokussierbaren und justierbaren Lasermodulen gibt es solche mit einem Fix-Fokus als fest definierter Strecke. Diese sind wegen ihrer einfachen Bauweise günstiger als Laserdioden mit verstellbarem Fokus.

Unser Praxistipp:

Auch die beste Fokussierungsoptik kann nicht verhindern, dass der Durchmesser eines Laserstrahls mit wachsender räumlicher Entfernung von der Lichtquelle zunimmt. Ein Maß für diese Zunahme ist die Strahldivergenz. Sie wird in der Einheit Milliradiant (mrad) angegeben.

Elektronische Parameter

Leistung

Die Leistung eines Lasermoduls wird in mW angegeben. Sie bestimmt, wie viel Power der Laser hat. Das Spektrum reicht von wenigen Milliwatt (zum Beispiel für Ausrichtungs- und Positionierungsaufgaben) bis hin zu Leistungen im Kilowattbereich (zum Beispiel als Pumpquellen).

Lasermodule in DVD- und Blu-ray-Laufwerken haben typischerweise eine Leistung im Bereich von 100 bis 500 mW.

Betriebsspannung

Die Betriebsspannung eines Lasermoduls liegt üblicherweise bei 3 V bis 15 V. Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, das Modul mit Spannung zu versorgen:

  • Bei manchen Lasermodulen ist ein Netzteil enthalten, das die herkömmliche Netzspannung auf die notwendige Betriebsspannung transformiert.
  • Viele Lasermodule enthalten lediglich ein Anschlusskabel für die Spannungsversorgung.

Unser Praxistipp:

Laserdioden sind nicht für den direkten Anschluss an eine Steckdose mit Netzspannung geeignet, denn ihre zulässige Betriebsspannung beträgt nur einen kleinen Bruchteil der üblichen 230 V.

Achten Sie bei der Auswahl der Spannungsquelle auf die Einhaltung der zulässigen Betriebsspannung für das Lasermodul. Beispielsweise können Sie die Spannung für eine kleine Laserdiode durch eine Batterie beziehen oder die Stromversorgung aus einer Netzanschlussdose mithilfe diverser Vorwiderstände realisieren.

Häufige Fragen zu Lasermodulen

Warum gibt es keine Lasermodule mit weissem Licht?

Die Farbe Weiss ist aus einer breiten Palette von Spektralfarben verschiedenster Wellenlängen aufgebaut. Eine Laserdiode kann aber nur Licht in einem eng umgrenzten Wellenlängenbereich emittieren. Darum ist die Erzeugung weissen Laserlichts mit nur einer Laserdiode nicht möglich. Es gibt aber vielversprechende Forschungsansätze für den Bau eines „weissen Lasers“, der gleichzeitig rotes, grünes und blaues Licht abstrahlt. Durch additive Farbmischung lässt sich das emittierte Licht zu weissem Licht zusammenfügen.

Was ist ein DOE-Lasermodul?

Die Abkürzung DOE steht für „diffraktives optisches Element“, das heisst ein optisches Element zur Formung eines Lichtstrahls. DOE-Lasermodule enthalten ab Werk kein optisches Bündelungselement, dafür aber eine Vorrichtung, in die sich Standard-DOEs einsetzen lassen. So kann der Anwender das Lasermodul seinen Bedürfnissen anpassen, indem er separat ein (oder mehrere) DOEs erwirbt.

Was sagt die Linienbreite bei einem Lasermodul aus?

Bei einem Lasermodul sorgt die Angabe der Linienbreite bisweilen für Verwirrung. Grundsätzlich steht die Linienbreite einer Laserdiode dafür, wie eng der Wellenlängenbereich des von ihr emittierten Lichts ist. Hierbei handelt es sich also um eine Linienbreite im „Frequenzraum“. Bei Lasermodulen taucht jedoch auch eine ganz konkrete räumliche Linienbreite auf, nämlich die Breite der durch die Optik erzeugten Laserlinie beziehungsweise des Laserpunkts. Diese Linienbreite wird meist in der Form „(3 m) 1 mm“ angegeben, was bedeutet, dass die Linie in einem Arbeitsabstand von drei Metern einen Millimeter breit erscheint. Anhand der beispielhaften Angaben wird jedoch deutlich, dass in der Praxis keine Verwechslungsgefahr besteht. Schliesslich liegen herkömmliche (Wellenlängen-)Linienbreiten einer Laserdiode im Nanometerbereich.

Was ist ein Sternenprojektor?

Ein Sternenprojektor ist ein Lasermodul, an dessen Ausgang unzählige Gravuren aufgebracht wurden. Die Gravuren sind exakt so angeordnet, dass sich das Bild des Sternenhimmels (inklusive der Sternbilder) ergibt, wenn man das Laserlicht auf eine (bis zu 200 m2 grosse) Fläche projiziert. So holen Sie sich sternklare Nächte direkt ins Wohnzimmer.

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