Dit is m'n allereerste project (begin 2008, eerste jaar van mijn TN studie), het plakbandgehalte zal nog wel hoog zijn. Maar het is wel het begin geweest van een serie verdere projecten en experimenten

Doel van het experiment

Met een gewone optische microscoop zijn de lijntjes en putjes van een CD niet zichtbaar omdat gewoonlijk het preparaat van onderen verlicht wordt en er van boven bekeken wordt. Een CD speler weet wel prima de putjes te vinden. Het zou dus niet moeilijk moeten zijn om met de optica uit een CD speler de lijntjes ook daadwerkelijk te zien of op camera vast te leggen. Hiermee is het project begonnen, de eerste poging is direct de optica uit een CD speler.

Een CD speler gebruikt een laserdiode van 780nm en schijnt op de lijntjes die 1.6um uit elkaar liggen. De lijntjes zelf bestaan uit putjes die 100nm diep zijn, 500nm breed en 850 tot 350um lang. Door de intensiteit van het gereflecteerde licht te meten met een fotodiode zijn de putjes te onderscheiden. Ik ben hetzelfde van plan, maar dan met zichtbaar licht en met een camera in plaats van een fotodiode. Omdat de structuur van de lijntjes zo klein is, zal ik uiteindelijk een afbeelding gelimiteerd door de golflengte van het licht moeten krijgen. En dat is de uitdaging.

Met dank aan Wikipedia voor de informatie over de CD

Poging 1

Dit is m'n eerste opstelling. Van een rood stuk plastic heb ik een mini DIY optische tafel gemaakt en met een paar aluminium profielen een soort rail. Met plakband is er een laserpointer op bevestigd. Het plakband duwt ook het knopje in zodat ik tenminste constant licht heb.

De allereerste opstelling

Dit schijnt op een beamsplitter uit de CD speler het licht gaat er doorheen en valt op de lens, ook uit een CD speler gesloopt. Deze bundelt het licht op een klein stukje van een CD. Een hele CD is te groot, dus werd het een klein stukje.

De CD, lens en beamsplitter

Omdat de focus vlak bij het oppervlak van de CD zit, zal de gereflecteerde bundel bijna dezelfde weg terug volgen. Na de reflectie divergeert het licht maar wordt het gecollimeerd door dezelfde lens van de CD speler als waar het door gefocust werd. Nu zal een deel van het licht weerkaatsen op de beamsplitter en op het witte papiertje komen. In theorie geeft dit beeld. Maar praktijk is vaak toch anders. Ik heb geprobeerd van het resulterende beeld een foto te maken, maar dat is niet goed gelukt.

Een foto in het donker

Poging 2

De volledige opstelling

Nu heb ik ook de verdere optica uit de CD speler gesloopt. Linksboven heb ik weer een laserpointer, dit keer aan een voeding om niet met lege batterijen te eindigen. Het licht gaat daarna door een grating. Zat in de CD speler, dus houd ik het er in.

De laser, grating en spiegel

Dit valt linksonder op een spiegeltje. Daarna zorg ik dat er met een wit stukje plastic maar 1 bundel overblijft waarmee ik werk. Deze bundel gaat door de beamsplitter heen en komt dan bij de lens. Ook hier wordt het licht gefocust op de CD en door dezelfde lens weer opgevangen.

Van de spiegel naar de CD

Op de terugweg weerkaatst het licht op de beamsplitter en gaat dan door een negatieve lens om het beeld te vergroten.

En verder naar achteren op een wit vel papier

En dan beeld ziet zeker gestreept uit. Maar of dit de lijntjes van de cd zijn weet ik niet. De beamsplitter is niet voor 650nm gemaakt, en reflecteerde intern behoorlijk. Het kan dus best zijn dat ik een interferentiepatroon zie tussen de reflecties vanuit de beamsplitter.

Het resulterende beeld

Poging 3

Ik maak nu gebruik van m'n eerste helium-neon laser in de hoop dat deze beter beeld geeft. Helium-neon laser hebben een veel betere bundelkwaliteit dan een diodelaser, dus ik hoop nu minder ruis en verstoringen in het uiteindelijk beeld te hebben. Ik laat de laser direct op de beamsplitter schijnen.

De volledige opstelling

Het scherp stellen bleek wat lastig, dus ik heb het stukje van een CD op een kleine luidspreker geplakt. Een variabele voeding zou dan de scherpstelling precies moeten kunnen regelen. Ik heb er nooit veel gebruik van gemaakt omdat ik geen goede voeding had en er andere problemen waren

De CD op een speaker en de lens er vlak voor

Dit gaf een ongeveer gelijk resultaat, nog steeds niet echt wat ik zocht. Er zit al wel minder ruis in het patroon, maar waarschijnlijk kijk ik nog steeds naar de interferentie tussen twee bundels, niet naar de lijntjes van de cd.

Het resulterende beeld

Poging 4

Ik gebruik nu weer een simpele laserpointer, dit werkt iets makkelijker op zo'n kleine opstelling. Een andere verandering is dat ik nu de collimatielens van een laserpointer gebruik als lens in plaats van de lens van een CD speler, in de hoop dat een iets grotere lens minder problemen geeft.

De opstelling

Het resultaat ziet er redelijk strak uit nu. Ik gebruik nog steeds dezelfde beamsplitter, dus dat kan een probleem zijn.

Het resultaat

Poging 5

Nu zijn er grote wijzigingen doorgevoerd. Ik bouw nu op een grotere zelfgemaakte "optische tafel", ongeveer 50x50cm groot. Dat was 361 gaten boren en schroefdraad tappen. Verder heb ik nu een 5mw Melles Griot laser, de bundelkwaliteit van m'n eerste helium-neon laser was niet zo netjes, en een betere laser is altijd leuk. Ook gebruik ik nu een cube beamsplitter zodat er nauwelijks interne reflecties zijn die vervelend kunnen doen. De gebruikte lens is nog steeds van een laserdiode afkomstig. Het scherpstellen kan nu met een linear stage, wat een veel hogere precisie geeft dan voorheen.

De opstelling

Het licht gaat nu weer vanuit de laser door de beamsplitter naar de lens. Die focus het licht op de CD en vangt het gereflecteerde licht weer op. Dat gaat terug naar de beamsplitter om vervolgens naar de negatieve lens te gaan die een afbeelding maakt op een stuk papier.

De opstelling van dichterbij

Het resultaat