Aumentando el haz de láser sin aumentar la potencia (y posiblemente violando la ley)

Question

Recientemente compré unos diodos láser en ebay que se anunciaban como de 5mw y se ven como en la imagen mostrada:

Para cumplir con la ley, lo conecté a una batería de 9V con una resistencia de 22K.

Hice un simple detector con un amplificador operacional LM324 de la siguiente manera

Conecté la entrada inversora a la salida a través de una resistencia de 4.7M. La salida está conectada al cátodo del LED a través de una resistencia de 1K. La entrada no inversora está polarizada con una resistencia de 1M y polarizada negativamente por el detector de fotodiodo de lente transparente de 3mm conectado en sentido contrario.

El detector funciona bien si el rayo láser brilla directamente sobre él (que es lo que quiero), pero encuentro que con una potencia tan baja, tengo que ser súper preciso en dirigir el rayo directamente al detector para que responda. Si me desvío incluso un milímetro, el detector no responderá.

He leído acerca de un tipo especial de vidrio (¿o algo así?) que se supone que dispersa la luz de un rayo láser al impactar con él, pero no estoy 100% seguro de cómo se llama o si comúnmente existe. ¿Puede alguien arrojar algo de luz sobre esto? Básicamente quiero que mi detector responda si está en una caja transparente y cualquier parte de la caja transparente que esté frente a la parte de componentes del circuito recibe un impacto de un rayo láser.

¿Alguien puede sugerirme qué debo hacer? y aumentar la potencia no es una opción ya que las leyes prohíben los láseres más potentes que 5mw.

Answer 1

En primer lugar, la normativa pertinente requiere que los láseres emitan menos de 5mW de radiación. Esto no es lo mismo que tener 5mW de potencia eléctrica:

21 CDR 1040.11(b) y 1040.11(c), limitan los productos láser de medición, nivelación y alineación, y de demostración a la Clase IIIa. Esto significa que los punteros están limitados a una potencia de salida de 5 milivatios en el rango de longitud de onda visible de 400 a 710 nanómetros.

La eficiencia de LD es de aproximadamente el 30% para los mejores láseres, el que has comprado probablemente tiene alrededor del 10%. Por lo tanto, puedes multiplicar de manera segura la potencia que aplicas por al menos 3.

Empieza midiendo la caída de voltaje \$V_D\$ en el LD con la resistencia que ya tienes, y también mide la corriente (caída de voltaje en la resistencia multiplicada por su resistencia: \$I_D=\frac{V_R}R=\frac{9-V_D}R\$). Tu objetivo es tener \$P=V_D*I_D=0.005*3=0.015\$. Reduce gradualmente la resistencia hasta obtener la potencia adecuada.

En segundo lugar, en lugar de aumentar el umbral para encender tu detector, considera disminuir el umbral para que se apague. Cubre tu detector con un trozo de vidrio/plástico transparente con un color cercano al de tu haz láser. Debería dejar pasar la mayor parte de la luz láser, mientras rechaza una parte significativa de la luz ambiental.

Por último, si necesitas una superficie de detección más grande, considera instalar una lente de ese tamaño y coloca el detector enfocado detrás de la lente. En ese caso, un haz láser que golpee en cualquier lugar de la superficie de la lente a lo largo de su eje óptico terminará en el detector:

Answer 2

Primero, ejecuta el láser a su corriente nominal (consulta la hoja de datos).

Si quieres que el detector detecte sobre un área más amplia, entonces necesitarás un difusor, luego óptica para concentrar la luz del difusor en el sensor. Por ejemplo, un tubo con cristal mate en un extremo, y una lente en el otro, enfocada en el detector.

Puedes extender la longitud del tubo hacia adelante para hacer un parasol.

Luego, lo más inteligente es hacer que tu detector sea más sensible:

• Filtrar las longitudes de onda no deseadas.

Puedes usar un detector de banda estrecha que sea sensible solo a la longitud de onda óptica del láser, o usar un filtro óptico (plástico de color simple, o algo más avanzado que bloquee mejor las longitudes de onda no deseadas).

• Usar modulación

Al modular tu láser (es decir, hacerlo parpadear a, por ejemplo, 40kHz) y utilizar un detector con un filtro analógico de banda estrecha y alta Q sintonizado a esta frecuencia, te desharás de la iluminación constante (luz solar) y otras fuentes de luz modulada (luces LED o CFL intermitentes, etc).

Así es como funcionan los receptores IR para controles remotos.