Termenul „laser” înseamnă „amplificarea luminii prin emisie stimulată de radiații”. Primul laser, care a folosit ca rezonator un cilindru de rubin acoperit cu argint, a fost dezvoltat în 1960 la laboratoarele de cercetare Hughes din California. Astăzi, laserele sunt utilizate pentru o varietate de lucruri, de la măsurare până la citirea datelor criptate și există mai multe moduri de fabricare a laserelor, în funcție de buget și capacități.
Etapa
Partea 1 din 2: Înțelegerea modului în care funcționează laserele
Pasul 1. Furnizați o sursă de energie
Laserele funcționează sau „lasere”, stimulând electronii să emită lumină cu o anumită lungime de undă. (Procesul a fost sugerat pentru prima dată în 1917 de Albert Einstein.) Pentru a emite lumină, electronii trebuie mai întâi să absoarbă energie pentru a fi propulsați pe o orbită superioară și apoi să elibereze acea energie ca lumină la întoarcerea pe orbita lor originală. Această sursă de energie se numește „pompă”.
- Lasere mici, cum ar fi cele din playere CD și DVD și indicatoare laser, utilizează un circuit electric pentru a furniza curent electric unei diode, care acționează ca o pompă.
- Laserul cu dioxid de carbon este pompat de un curent electric pentru a stimula electronii.
- Laserele cu excimeri obțin energie din reacțiile chimice.
- Laserele din cristal sau sticlă utilizează o sursă puternică de lumină, cum ar fi o lampă cu arc sau o lampă flash.
Pasul 2. Canalizează energia prin mediul de amplificare
Mediul amplificator, sau mediul laser activ, amplifică energia eliberată de fascicul datorită electronilor stimulați. Mediul de armare poate fi unul dintre următoarele:
- Semiconductori din materiale precum arsenura de galiu, arsenura de aluminiu și galiu sau arsenura de indiu și galiu.
- Cristalul ca un cilindru de rubin folosit în primul laser realizat de laboratoarele Hughes. Au fost folosite și safire și rodii, precum și fibre optice de sticlă. Sticla și cristalele sunt tratate cu ioni de metale ale pământului rar.
- Ceramica, care este, de asemenea, pretratată cu ioni metalici de pământuri rare.
- Lichide, de obicei coloranți, deși laserele cu infraroșu sunt produse folosind un gin-tonic ca mediu de amplificare. De asemenea, desertul cu gelatină (Jell-O) a fost folosit cu succes ca mediu de întărire.
- Gazele, cum ar fi dioxidul de carbon, azotul, vaporii de mercur sau un amestec de heliu-neon.
- Reactie chimica.
- Spot de electroni.
- Materia nucleară. Primul laser cu uraniu a fost creat în noiembrie 1960, la șase luni după ce a fost creat primul laser cu rubin.
Pasul 3. Reglați oglinzile pentru a se potrivi cu lumina
Oglinda sau rezonatorul reține fasciculul în camera laser până când atinge nivelul de energie dorit pentru descărcare, fie printr-o mică deschidere într-una din oglinzi, fie printr-un obiectiv.
- Cea mai simplă configurare a rezonatorului, rezonatorul liniar, folosește două oglinzi plasate una față de cealaltă în camera laser. Această setare produce un singur fascicul de lumină.
- Un aranjament mai complicat, rezonatorul inelar, folosește trei sau mai multe oglinzi. Acest aranjament poate produce un singur fascicul, cu ajutorul unui izolator optic, sau un fascicul dublu.
Pasul 4. Folosiți un obiectiv de focalizare pentru a direcționa fasciculul prin mediul de amplificare
Împreună cu oglinda, obiectivul ajută la focalizarea și direcționarea luminii, astfel încât mediul amplificator să devină cât mai multă lumină posibil.
Partea 2 din 2: Realizarea laserelor
Prima metodă: realizarea unui laser dintr-un dispozitiv laser
Pasul 1. Găsiți un magazin care vinde dispozitive laser
Puteți merge la un magazin electric sau puteți căuta pe internet un „dispozitiv laser”, „modul laser” sau „diodă laser”. Dispozitivul laser trebuie să includă:
- circuitul controlerului. (Această piesă este uneori vândută separat de alte componente.) Căutați un circuit de control care să vă permită să reglați intensitatea.
- Diodele laser.
- Obiectiv, sticlă sau plastic, care poate fi reglat. De obicei, dioda și lentilele sunt ambalate împreună într-un tub mic. (Aceste componente sunt uneori vândute separat de circuitul controlerului.)
Pasul 2. Asamblați circuitul controlerului
Multe dispozitive laser necesită construirea propriului circuit de controler. Acest tip de dispozitiv include o placă de circuite și piese conexe și trebuie să le lipiți împreună, conform schemei furnizate împreună cu dispozitivul. Cu toate acestea, există și alte dispozitive care au un circuit de control încorporat.
- De asemenea, puteți proiecta singur circuitul controlerului, dacă aveți expertiza electronică în acest sens. Circuitul controlerului LM317 este un șablon excelent pentru proiectarea propriului dvs. circuit. Asigurați-vă că utilizați un circuit de rezistență-condensator, astfel încât energia generată să nu radieze impulsuri excesive.
- După construirea circuitului controlerului, testați-l conectându-l la o diodă emițătoare de lumină (LED). Dacă LED-ul nu se aprinde imediat, reglați potențiometrul. Dacă problema persistă, verificați dublu circuitul și asigurați-vă că toate piesele sunt conectate corect.
Pasul 3. Conectați circuitul controlerului cu dioda
Dacă aveți un multimetru digital, conectați-l la circuit pentru a monitoriza curentul primit de diodă. Majoritatea diodelor pot găzdui o gamă de 30-250 miliamperi (mA), în timp ce o gamă de 100-150 mA va produce un fascicul destul de puternic.
Deși un fascicul mai puternic din diodă va produce un laser mai puternic, curentul suplimentar necesar pentru a crea fasciculul va arde și va deteriora dioda mai repede
Pasul 4. Conectați sursa de alimentare (bateria) la circuitul controlerului
Dioda ar trebui să strălucească acum.
Pasul 5. Reglați obiectivul pentru a focaliza fasciculul laser
Dacă doriți să evidențiați un perete, reglați-l până când apare un punct luminos frumos.
După ce ați setat corect obiectivul, așezați un chibrit în traseul laser și reglați obiectivul până când capul de chibrit începe să fumeze. De asemenea, puteți încerca să aruncați baloane sau să faceți găuri în hârtie cu un laser
Metoda a doua: Realizarea de lasere din diode folosite
Pasul 1. Obțineți un DVD sau un Blu-Ray
Căutați o unitate cu o viteză de scriere de 16x sau mai mare. Unitatea are o diodă cu o putere de ieșire de 150 de miliwați (mW) sau mai mare.
- DVD writer are o diodă roșie cu o lungime de undă de 650 nanometri (nm).
- Scriitorul Blu-Ray are o diodă albastră cu o lungime de undă de 405 nm.
- Scriitorul de DVD-uri ar trebui să fie suficient de capabil să scrie discuri, deși nu trebuie să aibă succes. (Cu alte cuvinte, dioda ar trebui să funcționeze în continuare).
- Nu utilizați un cititor de DVD, un CD writer sau un cititor de CD-uri pentru a înlocui CD DVD. Cititoarele de DVD-uri au diode roșii, dar nu la fel de puternice ca scriitorele de DVD-uri. Diodele CD writer sunt destul de puternice, dar emit lumină în domeniul infraroșu, deci trebuie să căutați fascicule pe care nu le puteți vedea.
Pasul 2. Luați dioda de pe dispozitivul de scriere DVD / Blu-Ray
Flip dispozitiv. Există patru sau mai multe șuruburi care trebuie scoase înainte ca dispozitivul să poată fi deschis și dioda să poată fi scoasă.
- Odată ce dispozitivul este deschis, vor exista o pereche de cadre metalice ținute pe loc de șuruburi. Cadrul deține componentele laser. După îndepărtarea șuruburilor, puteți scoate cadrul și scoate componentele laser.
- Diodele sunt mai mici decât monedele. Dioda are trei picioare metalice și poate fi încastrată într-un strat metalic, cu sau fără fereastră de protecție transparentă, sau poate fi deschisă.
- Trebuie să luați dioda din componenta laser. Pentru a ușura lucrurile, scoateți mai întâi radiatorul de pe componenta laser înainte de a încerca să scoateți dioda. Dacă aveți o curea de mână antistatică, purtați-o când ridicați dioda.
- Manipulați dioda cu grijă, chiar mai atent dacă este o diodă deschisă. Pregătiți o carcasă antistatică pentru a stoca diodele până când sunteți gata să fabricați laserul.
Pasul 3. Obțineți un obiectiv de focalizare
Fasciculul diodei trebuie să treacă prin lentila de focalizare pentru a produce un laser. Puteți face acest lucru într-unul din următoarele două moduri:
- Folosiți o lupă ca focalizare. Mutați lupa până găsiți locul potrivit pentru a produce fasciculul laser, iar acest lucru ar trebui făcut de fiecare dată când doriți să utilizați laserul.
- Obțineți un kit de tuburi pentru lentile cu o diodă laser de mică putere, cum ar fi 5 mW, și înlocuiți dioda cu o diodă de pe un DVD writer.
Pasul 4. Obțineți sau construiți un circuit de control
Pasul 5. Conectați dioda la circuitul controlerului
Conectați cablul pozitiv al diodei la cablul pozitiv al circuitului controlerului și cablul negativ la cel negativ. Amplasarea pinilor diodei variază în funcție de faptul dacă utilizați o diodă roșie de la un DVD writer sau o diodă albastră de la un Blu-Ray writer.
- Țineți dioda cu picioarele orientate spre dvs., rotindu-l astfel încât bazele picioarelor să formeze un triunghi îndreptat spre dreapta. La ambele diode, piciorul superior este piciorul pozitiv.
- Pe dioda roșie a DVD-ului, piciorul din mijloc, care formează vârful triunghiului, este piciorul negativ.
- Pe dioda albastră a scriitorului Blu-Ray, piciorul inferior este piciorul negativ.
Pasul 6. Conectați sursa de alimentare la circuitul controlerului
Pasul 7. Reglați obiectivul pentru a focaliza fasciculul laser
sfaturi
- Cu cât focalizarea razei laser este mai mică, cu atât laserul va fi mai puternic, dar va fi eficient doar la acea distanță focală. Dacă este focalizat la o distanță de 1 m, laserul este eficient numai la o distanță de 1 m. Când nu doriți să utilizați laserul, dispersați focalizarea obiectivului până când fasciculul laser are aproximativ diametrul unei mingi de ping pong.
- Pentru a vă proteja dispozitivul laser, depozitați-l într-o priză, cum ar fi o lanternă LED sau un suport pentru baterie, în funcție de cât de mic este circuitul controlerului dvs.
Avertizare
- Nu străluciți laserul pe o suprafață care reflectă lumina. Laserele sunt grinzi de lumină și pot fi reflectate la fel ca grinzile nefocalizate, numai cu consecințe mai mari.
- Purtați întotdeauna ochelari de protecție specifici lungimii de undă a razei laser cu care lucrați (în acest caz, lungimea de undă a diodei laser). Ochelarii cu laser sunt fabricate în culori care echilibrează culoarea fasciculului laser: verde pentru laserul roșu de 650 nm, roșu-portocaliu pentru laserul albastru de 405 nm. Nu utilizați căști de sudură, ochelari cu nervuri sau ochelari de soare în locul ochelarilor cu laser.
- Nu priviți în sursa fasciculului laser și nu străluciți laserul în ochii oamenilor. Laserele de clasa IIIb, tipul de laser discutat în acest articol, pot deteriora ochiul, chiar și cu utilizarea ochelarilor cu laser. Strălucirea fără discriminare a unui fascicul laser este, de asemenea, o încălcare a legii.
