UWAGA ::: Zanim zaczniesz przeglądać treść strony przeczytaj -> disclaimer ::: UWAGA

   

Fioletowy laser BluRay / HD DVD

   Zwiększenie gęstości zapisu na dysku optycznym wymaga użycia światła o mniejszej długości fali. Dlatego w napędach współpracujących z płytami HD DVD oraz BluRay użyte są diody laserowe emitujące światło o długości fali 405nm (dla DVD i CD jest to odpowiednio 650 i 780nm), czyli widzialne światło o kolorze fioletowym. Diodę taką można wydłubać z napędu przeznaczonego do komputera bądź z konsoli Play Station 3 lub z dodatkowego napędu do konsoli Xbox360. Opisane tutaj lasery pochodzą z konsoli PS3 (czytnik BluRay) oraz z napędu do Xbox-a (czytnik HD DVD). Poniżej zdjęcia pokazujące kolejne kroki wydobywania diody z napędu oraz jej uruchomienia. Po lewej konsola PS3 a po prawej napęd HD-DVD do Xbox-a 360.

                               

   Napędy te oprócz płyt BluRay i HD DVD odczytują też płyty CD i DVD, dlatego w każdym tak właściwie znajdują się trzy diody laserowe. W przypadku PS3 wszystkie trzy diody są zamknięte w jednej 5-pinowej obudowie, natomiast w napędzie od Xbox-a diody 650 i 780nm są w jednej 4-pinowej obudowie a dioda 405nm jest oddzielnie w standardowej obudowie 3-pinowej o średnicy 5,6mm (te wcześniejsze też mają taką średnicę). Wiedząc ,że w PS3 znajdują się fioletowa i czerwona dioda laserowa w jednej obudowie, do głowy przychodzi pomysł dwukolorowego wskaźnika laserowego. Niestety struktury obu tych diod nie są w tym samym miejscu (na dobrą sprawę to dość oczywiste :P), więc do odpowiedniego skolimowania światła czerwonego i fioletowego jest potrzebne inne ustawienie soczewki. Nawet w module laserowym z napędu znajduje się mała soczewka przesuwana za pomocą silniczka, prawdopodobnie właśnie po to żeby zmieniać położenie ogniska zależnie od tego jaka płyta jest w napędzie.

   W napędach HD DVD do Xbox-ów spotkać można dwa rodzaje modułów lasera. Ich symbole to DT0811 i PHR-803T, ten drugi jest starszy i rzadko spotykany, dioda w nim użyta ma większą moc niż dioda z DT0811. Na zdjęciach poniżej pokazane są obie wersje modułów lasera siedzące w tych napędach.

   Spośród diod wyjętych z DT0811, z którymi miałem do czynienia, maksymalny prąd poprawnej pracy nie przekraczał 130mA, przy czym w większości było to między 100 a 110mA (powyżej tego prądu niektóre obszary struktury diody przestają laserować, co jest oznaką "jazdy na krawędzi"). Tym czasem jedna z dwóch diod z PHR-803T, które mi się trafiły pracuje normalnie nawet przy prądzie nieco ponad 300mA (więcej nie próbowałem) a druga padła od razu przy próbie zasilenia z 250mA lub już wcześniej została jakoś ukatrupiona (np. przez ESD, chociaż staram się unikać takich przypadków jak mogę). Z pomiarów dokonanych przez innych "leserowców" zza granicy wynika, że moc emitowana przez te diody jest podobna co do wartości do prądu diody. To oznacza, że dioda zasilana prądem 100mA może oddawać nawet 100mW światła. Biorąc pod uwagę to, że przy takim prądzie i kolimacji soczewką akrylową dioda ta zapala zapałki, a po skierowaniu wiązki światła na skórę wyraźnie czuć ciepło, można uznać tą moc za prawdopodobną. Poniżej filmik pokazujący jak dioda z modułu DT0811 przy prądzie nieco ponad 100mA zapala zapałki.

   Napięcie pracy tych diod jest na poziomie 5-6V. Jest to sporo w porównaniu z diodami od DVD (około 3V) lub podczerwonymi (2-2,5V) - emisja światła o tak krótkiej fali jak 405nm wymaga większej przerwy energetycznej w półprzewodniku, więc wyższego spadku napięcia złącza.

   Dioda z PS3 charakteryzuje się najmniejszą mocą, bo jej maksymalny prąd jest na poziomie 50mA (tej wartości nie ustaliłem sam tylko znalazłem w internecie). Światło o długości fali 405nm jest odbierane przez ludzkie oko jako kolor fioletowy. Jest ono dość słabo widoczne, bo aż 200x słabiej widoczne od światła zielonego oraz 20x słabiej od czerwieni 650nm. Zależność czułości ludzkiego oka w zależności od długości fali światła, czyli funkcja V(λ), przedstawiona jest poniżej. Umieściłem na wykresie kropki w miejscach odpowiednich dla niektórych typów laserów.

   Na zdjęciach trudno jest oddać ten kolor, bo aparat odbiera takie światło po prostu jako niebieskie (piksel matrycy CCD składa się z sensorów składowych RGB, na światło 405nm reaguje tylko sensor od składowej niebieskiej). Na lewym zdjęciu poniżej widać pracę diody z PS3 i z Xbox-a przy takim samym prądzie zasilania wynoszącym 50mA (połączone szeregowo) - nie widać żadnej różnicy. Płytka którą widać na tym zdjęciu to dwukanałowe regulowane źródło prądowe które zbudowałem specjalnie do zasilania diod laserowych, jest opisane TUTAJ Na prawym zdjęciu wiązka światła z diody z DT0811, którą widać w nocy nawet w czystym, co prawda słabo ale jednak.

   Światło z tych laserów widać jako jasno niebieskie przy oświetlaniu białej kartki. Dzieje się tak za sprawą wybielacza używanego przy produkcji papieru, który to fluoryzuje na niebiesko pod wpływem ultrafioletu. Światło z opisywanych laserów ma na tyle krótką długość fali, że pobudza owy wybielacz, który część promieniowania pochłania a następnie oddaje w postaci światła bardziej niebieskiego niż fioletowego, więc lepiej odbieranego przez ludzkie oko, przez co plamka jest znacznie jaśniejsza. Podobnie sprawa ma się z jaskrawymi naklejkami, np. pomarańczowymi naklejkami z ceną, tylko zależnie od koloru naklejki światło powstające w wyniku fluorescencji również ma inny kolor.
   Efekt ten widać na prawym zdjęciu poniżej - jest to żółta naklejka oświetlana diodą z PHR-803T przy prądzie 250mA. Jak widać światło jest bardzo jasne. Zdjęcie lewe przedstawia laser czerwony dla porównania (dioda z nagrywarki DVD, prąd 250mA), obok niego laser z diodą z modułu PHR-803T zasilaną prądem również 250mA oraz cztery lasery z diodami z DT0811 zasilane prądem około 100mA. Tym razem do zasilania każdej diody użyłem małych driverków z przetwornicami typu buck pracującymi w konfiguracji stabilizacji prądu - ten układ jest opisany TUTAJ.

   Poniżej dwa zdjęcia makro struktury diody laserowej z modułu DT0811.

   Zdjęcie po lewej zostało wykonane przez filtr czerwony, dzięki czemu zablokowane zostało światło fioletowe które bez większych problemów wypaliłoby mi dziurę w matrycy aparatu :) Na tym zdjęciu widać wyraźnie drucik doprowadzający prąd do struktury diody. Prawe zdjęcie przedstawia tą samą diodę laserową ale zostało zrobione przez szybkę z maski spawalniczej. Taka szybka ogólnie silnie tłumi światło. Na tym zdjęicu widać ,że efekt laserowy zachodzi tak właściwie tylko w bardzo małym obszarze w rogu struktury. Takie małe rozmiary tego obszaru są konieczne aby emitowane światło dało się skupić do małej wielkości plamki, a o to przecież chodzi w optycznym zapisie danych, żeby ta plamka była jak najmniejsza.

   Poniżej kilka zdjęć przedstawiających światło lasera zbudowanego w oparciu o diodę z modułu DT0811 w towarzystwie czerwonego lasera z diodą laserową z nagrywarki DVD oraz zielonego lasera DPSS (wskaźnika laserowego 5mW). Na zdjęciach tych jest też fioletowy wskaźnik laserowy który zmajstrowałem z użyciem diody od HD DVD. Pudełko które posłużyło za obudowę niestety jest różowe, ale innego nie miałem! więc proszę się nie śmiać :P Wewnątrz jest bateria 9V i wspomniany wcześniej driverek impulsowy.

   

   

   Na następnych trzech zdjęciach efekt mieszania poszczególnych kolorów na białej kartce. Na pierwszym zdjęciu oddzielna plamka niebieska i zmieszane zielona z czerwoną, co daje kolor żółty. Na drugim plamka zielona jest oddzielna, a zmieszane są czerwona z niebieską. Na trzecim zmieszane są wszystkie trzy co daje światło białe.

   

   Mając takie trzy lasery, 650, 532 i 405nm, można by zbudować ładny laserek prawie RGB. Prawie, bo światło "niebieskie" byłoby tak właściwie fioletowym, jednak jeśli padałoby na odpowiedni ekran to za sprawą fluorescencji można by uzyskać prawdziwe RGB. Do połączenia wiązek światła w trzech kolorach potrzeba odpowiednich filtrów dichroicznych i duuużo cierpliwości na ustawienie tego wszystkiego. Powstałą wiązkę światła można skierować na skanery galvo, za pomocą których można sterować wiązką i wyświetlać np. na ścianie różne wzory czy inne efekty. Takie skanery niedawno udało mi się nabyć drogą kupna wraz ze sterownikiem po okazyjnej cenie, tym bardziej okazyjnej ,że bez specjalnych problemów udało mi się doprowadzić to do działania, ale to już materiał na kolejny artykuł na stronę :) Teraz pokażę tylko dwa zdjęcia i filmik przedstawiające współpracę tych skanerów z laserem zrobionym z modułu PHR-803T. W roli ekranu jest biała kartka papieru, dlatego obrazki mają taki ładny jaskrawo-niebieski kolor zamiast fioletowego.



   Światło o długości fali 405nm to już prawie ultrafiolet, dlatego zjawisko fluorescencji jest bardzo wyraźne. Wiązkę opisywanego lasera bardzo dobrze widać w wodzie zabarwionej jaskrawym markerem do podkreślania. Farby świecące w ciemności (fosforescencja) również reagują na takie światło, dzięki czemu takim laserem można "pisać" np. po świecących w ciemności znakach BHP. Na zdjęciach poniżej widać właśnie te dwa efekty.

   W kuwetce na zdjęciu po lewej jest słaby roztwór płynu do chłodnic, który jak się akurat okazało bardzo ładnie świeci na zielono pod wpływem ultrafioletu. Wiązka światła wprowadzana jest pod takim kątem, że kąt jej padania na powierzchnię cieczy i dno naczynia jest większy od kąta CWO, co powoduje ,że całe światło odbija się od granicy ośrodków. Na takiej właśnie zasadzie działają światłowody wielomodowe. Na prawym zdjęciu natomiast jest duch namalowany farbą świecącą w ciemności, a na nim widać ślad zostawiony przez wskaźnik laserowy który był pokazany na jednym ze zdjęć wyżej. Taki ślad zostaje widoczny przez kilka minut.

   Tutaj dwie strony z opisem podobnego lasera, z diody z konsoli PS3:

  • http://www.fineartradiography.com/hobbies/lasers/blu-ray/
  • http://ledmuseum.candlepower.us/eighth/blu-ray.htm

       DODANO, 2.09.2009

       Jak nie trudno było się domyślić, na rynku pojawiły się niedawno fabryczne wskaźniki laserowe 405nm. Oczywiście nie obyło się bez zakupienia kilku sztuk w celu sprawdzenia cóż to za cudo :D

       Poniżej zdjęcia tych wskaźników. Obudowa jest taka sama jak ta od najtańszych chińskich wskaźników zielonych. Te oczywiście też są chińskie.

       Optyka tutaj nie jest niczym szczególnym, bo jest to zwykły laser diodowy, a nie DPSS jak to jest w przypadku wskaźników zielonych. Ciekawostką natomiast jest driver zasilający diodę laserową. Wskaźnik zasilany jest dwiema bateriami AAA, więc napięciem 3V. Tym czasem spadek napięcia diod laserowych 405nm jest na poziomie 5V. Dlatego driver jest wyposażony w przetwornicę BOOST podwyższającą napięcie baterii. Niestety zdjęć drivera nie pokażę, bo nie udało mi się wydobyć bebechów lasera z obudowy, a nie chcę jej niszczyć.

       Moc tych wskaźników, wg producenta, nie przekracza 5mW... Choć z drugiej strony były tutaj robione jakieś przekręty, co widać na zdjęciach poniżej :P Naklejka bezpieczeństwa mówi, że moc nie przekracza 10mW, jednak ta wartość została zakryta karteczką mówiącą "<5mW" :P Nie wiem o co tutaj chodziło, ale śmiesznie to wygląda. Trzecie zdjęcie pokazuje natomiast pomiar miernikiem mocy, który z kolei wskazuje nieco ponad 40mW...

       Na koniec kilka ładnych zdjęć w zadymieniu oraz porównanie jednego z opisanych wskaźników ze wskaźnikiem zielonym 50mW oraz czerwonym 100mW pokazanym TUTAJ na końcu.

       

       DODANO, 31.01.2010

       Niedawno przy wyjmowaniu diody laserowej z modułu laserowego PHR-803T postanowiłem rozebrać moduł na części pierwsze, żeby się pobawić i zobaczyć co tak właściwie w nim siedzi. Pierwsze ze zdjęć zamieszczonych poniżej przedstawia wszystkie te elementy oraz ich opis.

       Chyba najciekawszymi elementami są siatki dyfrakcyjne (10 i 11) oraz panelik LCD (3). Siatki są wykorzystywane do wygenerowania dodatkowych wiązek światła po bokach wiązki głównej. Te dodatkowe wiązki wspomagają układ ogniskowania światła na powierzchni płyty. Jest to dość nietypowe zastosowanie dla siatki dyfrakcyjnej, bo zazwyczaj stosuje się je do rozszczepiania światła na składowe widmowe. Ten system występuje też w modułach laserowych z napędów DVD, ale nie we wszystkich. Stałe sietek d (mówiące o odstępie między prążkami w siatce) obliczyłem prosto świecąc wskaźnikiem laserowym i mierząc odległości między wiązką zerowego i pierwszego rzędu oraz siatką a ekranem.

       Mały panel LCD jest elementem dużo bardziej zagadkowym. Coś takiego występuje też w module lasera z konsoli PS3 (czytnik BluRay), czyli w modułach pracujących z długościami fali 405nm. Nie ma tego natomiast w napędach płyt DVD czy CD. Po chwili poszukiwań trafiłem na dwie strony wyjaśniające co to takiego (ta i ta). Jest to sam panel z ciekłym kryształem, który w odróżnieniu do wyświetlacza LCD nie ma nałożonych polaryzatorów światła. Przez to amplituda fali nie zostaje zmieniona, a jedynie zależnie od napięcia przyłożonego do danej komórki powoduje ona przesunięcie fazowe fali. Panel jest podzielony na obszary, które są oddzielnie sterowane. Umożliwia to korekcję aberracji frontu falowego, czyli po prostu wyrównania fazy fali w przekroju wiązki. Prawdopodobnie trzeba stosować takie sztuczki z powodu sporego pasma pracy tego układu (od 405nm dla HD DVD lub BluRay do 780nm dla CD). Trzy z poniższych zdjęć przedstawiają opisywany panel. Po umieszczeniu panelu między dwoma skrzyżowanymi polaryzatorami (z czego jeden to był ten wbudowany w ekran notebooka ;) ) zaczynają być widoczne komórki z ciekłym kryształem, tylko te, które włączyły się z niewiadomych przyczyn (pewnie jakieś ładunki elektrostatyczne z moich palców zadziałały). Warto też zwrócić uwagę na mały układ scalony do sterowania panelem, który siedzi sobie na tasiemce połączeniowej :)

       Ostatnie zdjęcia to dioda laserowa 405nm. Wyszły całkiem ładne więc zamieszczam ;) Co ciekawe takie zdjęcia udało mi się zrobić bez żadnego super sprzętu tylko za pomocą starego dobrego kompaktu Canon PowerShot A700, którego zresztą szczerze polecam :)








  • Webdesign ©2006 c4r0 ::: Contents ©2006-2015 c4r0