Cuvântul „laser” este un acronim pentru „amplificarea luminii prin emisie stimulată de radiații”. Primul laser, folosind 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 în scopuri variind de la măsurare până la citirea datelor codificate și există mai multe moduri de a face un laser, în funcție de bugetul și abilitățile dvs.
Pași
Partea 1 din 2: Înțelegerea modului în care funcționează un laser
Pasul 1. Furnizați o sursă de energie
Laserii funcționează sau „lasă”, stimulând electronii să emită lumină cu o anumită lungime de undă. (Acest proces a fost propus pentru prima dată în 1917 de Albert Einstein.) Pentru ca electronii să emită lumină, trebuie mai întâi să absoarbă energie pentru a-i mări pe o orbită superioară, apoi să descarce acea energie sub formă de lumină la întoarcerea pe orbita lor inițială. Aceste surse de energie sunt cunoscute sub numele de „pompe”.
- Lasere mici, cum ar fi cele din playere CD și DVD și indicatoare laser, utilizează circuite electronice pentru a furniza curent electric diodelor, care servește ca pompă.
- Laserele cu dioxid de carbon sunt pompate cu descărcări electrice pentru a-și excita electronii.
- Laserele cu excimer își obțin energia din reacții chimice.
- Laserele construite în jurul cristalelor sau al ochelarilor utilizează surse puternice de lumină, cum ar fi lămpile cu arc sau bliț.
Pasul 2. Canalizează energia printr-un mediu de câștig
Un mediu de câștig sau mediu laser activ amplifică puterea luminii emise de electronii stimulați. Câștigul media poate fi oricare dintre următoarele elemente:
- Semiconductori din materiale precum arsenura de galiu, arsenura de aluminiu și galiu sau arsenura de indiu și galiu.
- Cristale precum cilindrul de rubin utilizat în laserul Hughes Laboratories. De asemenea, s-au folosit safir și granat, precum și fibrele de sticlă optică. Aceste pahare și cristale sunt tratate cu ioni de elemente de pământ rar
- Ceramica, care a fost tratată și cu ioni de pământuri rare.
- Lichide, de obicei coloranți, deși un laser cu infraroșu a fost produs prin utilizarea unui gin-tonic ca mediu de câștig. De asemenea, desertul cu gelatină (Jell-O) a fost folosit cu succes ca mediu de câștig.
- Gazele, cum ar fi dioxidul de carbon, azotul, vaporii de mercur sau un amestec de heliu-neon.
- Reacții chimice.
- Fascicole de electroni.
- Materiale nucleare. Un laser cu uraniu a fost produs pentru prima dată în noiembrie 1960, la șase luni după primul laser cu rubin.
Pasul 3. Configurați oglinzile pentru a conține lumina
Aceste oglinzi sau rezonatoare păstrează lumina în camera laser până când se acumulează până la nivelul dorit de energie pentru eliberare, 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 pe laturile opuse ale camerei laser. Produce un singur fascicul de ieșire.
- O configurare mai complicată, rezonatorul inelar, folosește trei sau mai multe oglinzi. Poate crea un singur fascicul, cu ajutorul unui izolator optic, sau a mai multor fascicule.
Pasul 4. Folosiți un obiectiv de focalizare pentru a direcționa lumina prin mediul de câștig
Împreună cu oglinzile, obiectivul ajută la concentrarea și direcționarea luminii astfel încât mediul de câștig să primească cât mai mult posibil.
Partea 2 din 2: Construirea unui laser
Prima metodă: Construirea unui laser dintr-un kit
Pasul 1. Găsiți un comerciant cu amănuntul
Puteți merge la un magazin de electronice sau puteți căuta online „kit laser”, „modul laser” sau „diodă laser”. Trusa laser trebuie să includă următoarele:
- Un circuit șofer. (Acest lucru este vândut uneori separat de celelalte componente.) Căutați un circuit driver care vă permite să reglați curentul.
- O diodă laser.
- O lentilă reglabilă fie din sticlă, fie din plastic. De obicei, dioda și lentila sunt ambalate împreună într-un tub mic. (Aceste componente sunt uneori vândute separat de circuitul driverului.)
Pasul 2. Asamblați circuitul driverului
Multe truse laser necesită asamblarea circuitului șoferului. Aceste kituri includ o placă de circuite și piese conexe și necesită să o lipiți împreună, urmând schema anexată. Alte kituri pot avea circuitul deja asamblat.
- De asemenea, vă puteți proiecta propriul circuit de conducător auto, dacă aveți abilitățile electronice pentru a face acest lucru. Circuitul driverului LM317 oferă un șablon bun pentru proiectarea propriului dvs. Asigurați-vă că utilizați un circuit de rezistență-condensator (RC) pentru a proteja puterea de ieșire de vârfuri.
- Odată ce ați asamblat circuitul driverului, îl puteți testa conectându-l la o diodă emițătoare de lumină (LED). Dacă LED-ul nu se aprinde imediat, reglați potențiometrul. Dacă acest lucru nu rezolvă problema, verificați din nou circuitul pentru a vedea dacă totul este conectat corect.
Pasul 3. Conectați circuitul driverului la diodă
Dacă aveți un multimetru digital, îl puteți conecta la circuit pentru a monitoriza curentul pe care îl primește dioda. Majoritatea diodelor pot găzdui o gamă de 30 până la 250 miliamperi (mA), în timp ce o gamă de 100 până la 150 mA va produce un fascicul suficient de puternic.
În timp ce un fascicul mai puternic din diodă va produce un fascicul mai puternic, curentul suplimentar necesar pentru a genera acel fascicul va arde dioda mai repede
Pasul 4. Conectați sursa de alimentare (bateria) la circuitul driverului
Dioda ar trebui să strălucească acum.
Pasul 5. Reglați obiectivul pentru a focaliza raza laser
Dacă vizați un perete, reglați până când apare un punct frumos și luminos.
După ce ați ajustat obiectivul până aici, așezați un chibrit în linie cu raza și reglați obiectivul până când vedeți că chibritul începe să fumeze. De asemenea, puteți încerca să scoateți baloane sau să ardeți găuri în hârtie
Metoda a doua: Construirea unui laser cu o diodă găsită
Pasul 1. Obțineți un DVD sau un Blu-Ray
Căutați o unitate cu o viteză de scriere de 16x sau mai mare. Aceste unități au diode cu o putere de ieșire de 150 de miliwați (mW) sau mai bună.
- Un DVD writer are o diodă roșie cu o lungime de undă de 650 nanometri (nm).
- Un scriitor Blu-Ray are o diodă albastră cu o lungime de undă de 405 nm.
- Scriitorul de DVD-uri trebuie să fie suficient de funcțional pentru a scrie discuri, deși nu neapărat cu succes. (Cu alte cuvinte, dioda trebuie să fie funcțională.)
- Nu înlocuiți un cititor de DVD, un CD writer sau un CD reader cu DVD writer. Un cititor de DVD are o diodă roșie, dar nu la fel de puternic ca un DVD writer. Dioda CD writer este suficient de puternică, dar emite lumină în domeniul infraroșu, tentându-vă să căutați un fascicul pe care nu îl puteți vedea.
Pasul 2. Scoateți dioda din ea
Întoarceți unitatea. Veți vedea patru sau mai multe șuruburi pe care va trebui să le deșurubați înainte de a putea separa unitatea și recolta dioda.
- Odată ce ați separat unitatea, veți vedea o pereche de șine metalice ținute pe loc cu șuruburi. Acestea susțin ansamblul laser. Când deșurubați șinele, le puteți scoate și scoate ansamblul laser.
- Dioda va fi mai mică decât un bănuț. Are trei știfturi metalice și poate fi închis într-o jachetă metalică, cu sau fără fereastră transparentă de protecție, sau poate fi expus.
- Va trebui să scoateți dioda din ansamblul laser. Este posibil să vă fie mai ușor să scoateți radiatorul din ansamblu înainte de a încerca să extrageți dioda. Dacă aveți o bandă antistatică pentru încheietura mâinii, utilizați-o în timp ce scoateți dioda.
- Manipulați dioda cu grijă, cu atât mai mult dacă este o diodă expusă. Poate doriți să aveți un recipient anti-static pentru a introduce dioda până când vă puteți asambla laserul.
Pasul 3. Obțineți un obiectiv de focalizare
Va trebui să treceți fasciculul diodei printr-un obiectiv de focalizare pentru al utiliza ca laser. Puteți face acest lucru în două moduri:
- Folosiți o lupă ca focar. Va trebui să mutați sticla pentru a găsi locul potrivit pentru a produce un fascicul laser și va trebui să faceți acest lucru de fiecare dată când utilizați laserul.
- Obțineți o diodă laser cu putere redusă, cum ar fi 5 mW, ansamblul tubului obiectivului și înlocuiți-vă dioda DVD writer cu dioda ansamblului.
Pasul 4. Obțineți sau asamblați un circuit driver
Pasul 5. Conectați dioda la circuitul driverului
Conectați pinul pozitiv la cablul pozitiv din circuitul driverului și pinul negativ la cablul negativ. Locația pinului diferă în funcție de faptul dacă lucrați cu o diodă roșie DVD sau cu o diodă albastră Blu-Ray.
- Țineți dioda cu știfturile îndreptate spre dvs., rotite astfel încât vârfurile să formeze un triunghi care să indice spre dreapta. Pe ambele diode, pinul din partea de sus este pinul pozitiv.
- Pe dioda roșie DVD writer, pinul cel mai central, care formează vârful triunghiului, este pinul negativ.
- Pe dioda albastră Blu-Ray, pinul inferior este pinul negativ.
Pasul 6. Conectați sursa de alimentare la circuitul driverului
Pasul 7. Reglați obiectivul pentru a focaliza fasciculul laser
sfaturi
- Cu cât concentrați mai mult fasciculul laser, cu atât va fi mai puternic, dar va fi eficient doar la distanța pe care îl focalizați. Dacă focalizați fasciculul la o distanță de 1 m, acesta va fi eficient doar la 1 m. Atunci când nu utilizați laserul, dez-focalizați obiectivul până când fasciculul pe care îl produce are aproximativ diametrul unei mingi de ping pong.
- Pentru a vă proteja laserul asamblat, veți dori să îl păstrați într-un fel de carcasă, cum ar fi o lanternă cu LED-uri sau un suport pentru baterie, în funcție de cât de mic este circuitul dvs. de conducător auto.
Avertizări
- Nu străluciți laserul pe o suprafață reflectorizantă. Un laser este un fascicul de lumină și poate fi reflectat la fel ca un fascicul de lumină nefocalizat, numai cu consecințe mai mari.
- Purtați întotdeauna ochelari de protecție evaluați pentru lungimea de undă a fasciculului laserului cu care lucrați (în acest caz, lungimea de undă a diodei laser). Ochelarii cu laser au culoarea complementară a fasciculului: verde pentru un laser roșu de 650 nm, portocaliu-roșu pentru un laser albastru de 405 nm. Nu înlocuiți o mască de sudură, sticlă afumată sau ochelari de soare cu ochelari cu laser.
- Nu priviți în fasciculul laser sau străluciți-l în ochii altcuiva. Laserele de clasa IIIb, de tipul laserului descris în acest articol, pot deteriora ochiul, chiar și atunci când purtați ochelari cu laser. De asemenea, este ilegal să indicați laserele de acest fel fără discriminare.
