Ako vyrobiť laser?

Môžete ísť do obchodu s elektronikou alebo online vyhľadať výraz „laserová súprava“, „laserový modul“ alebo „laserová dióda“.

Slovo „laser“ je skratka pre „zosilnenie svetla stimulovanou emisiou žiarenia“. Prvý laser využívajúci ako rezonátor strieborný rubínový valec bol vyvinutý v roku 1960 v kalifornskom Hughes Research Laboratories. V súčasnosti sa lasery používajú na účely od merania po čítanie kódovaných údajov a existuje niekoľko spôsobov, ako vytvoriť laser, v závislosti od vášho rozpočtu a schopností.

Časť 1 z 2: Pochopenie toho, ako funguje laser

1
Poskytnite zdroj energie. Lasery fungujú alebo „lasujú“ stimuláciou elektrónov, aby vyžarovali svetlo konkrétnej vlnovej dĺžky. (Prvýkrát tento proces navrhol Albert Einstein v roku 1917.) Aby elektróny emitovali svetlo, musia najskôr absorbovať energiu, aby sa dostali na vyššiu obežnú dráhu, a potom túto energiu vybiť ako svetlo, keď sa vrátia na pôvodnú obežnú dráhu. Tieto zdroje energie sú známe ako „čerpadlá“.
- Malé lasery, ako sú prehrávače diskov CD a DVD a laserové ukazovátka, používajú elektronické obvody na dodávanie elektrického prúdu diódam, ktoré slúžia ako čerpadlo.
- Lasery na oxid uhličitý sú čerpané elektrickými výbojmi, aby excitovali ich elektróny.
- Excimerové lasery získavajú energiu z chemických reakcií.
- Lasery postavené okolo kryštálov alebo skiel používajú silné zdroje svetla, ako sú oblúkové alebo zábleskové žiarovky.
2
Usmernite energiu cez zosilňovacie médium. Ziskové médium alebo aktívne laserové médium zosilňuje silu svetla vydávaného stimulovanými elektrónmi. Ziskom médií môže byť ktorákoľvek z nasledujúcich položiek:
- Polovodiče vyrobené z materiálov, ako je arzenid gália, arzenid hliníka a gália alebo arzenid india a gália.
- Kryštály, ako napríklad rubínový valec používaný v lasere Hughes Laboratories. Použitý bol tiež zafír a granát, rovnako ako vlákna z optického skla. Tieto okuliare a kryštály sú ošetrené iónmi prvkov vzácnych zemín
- Keramika, ktorá bola tiež ošetrená iónmi vzácnych zemín.
- Kvapaliny, zvyčajne farbivá, hoci infračervený laser bol vyrobený s použitím ginu a tonika ako média na získanie. Želatínový dezert (Jell-O) sa tiež úspešne používa ako zisk.
- Plyny, ako napríklad oxid uhličitý, dusík, ortuťové pary alebo zmes hélia a neónu.
- Chemické reakcie.
- Elektrónové lúče.
- Jadrové materiály. Uránový laser bol prvýkrát vyrobený v novembri 1960, šesť mesiacov po prvom rubínovom laseri.
3
Nastavte zrkadlá tak, aby obsahovali svetlo. Tieto zrkadlá alebo rezonátory udržujú svetlo v laserovej komore, kým sa nevytvorí na požadovanú úroveň energie na uvoľnenie, a to buď malou dierkou v jednom zo zrkadiel, alebo šošovkou.
- Najjednoduchšie nastavenie rezonátora, lineárny rezonátor, používa dve zrkadlá umiestnené na protiľahlých stranách laserovej komory. Vytvára jediný výstupný lúč.
- Zložitejšie nastavenie, prstencový rezonátor, používa tri alebo viac zrkadiel. Môže vytvárať jeden lúč pomocou optického izolátora alebo viac lúčov.
4

Pomocou zaostrovacieho objektívu nasmerujte svetlo cez zosilňovacie médium. Objektív spolu so zrkadlami pomáha koncentrovať a nasmerovať svetlo tak, aby médium zisku získalo čo najviac.

Časť 2 z 2: zostrojenie lasera

PRVÁ METÓDA: STAVBA lasera zo súpravy

1
Nájdite predajcu. Môžete ísť do obchodu s elektronikou alebo online vyhľadať výraz „laserová súprava“, „laserový modul“ alebo „laserová dióda“. Vaša laserová súprava by mala obsahovať nasledujúce položky:
- Okruh vodiča. (Niekedy sa predáva oddelene od ostatných komponentov.) Hľadaj obvod vodiča, ktorý ti umožní nastaviť prúd.
- Laserová dióda.
- Nastaviteľný objektív zo skla alebo plastu. Dioda a šošovka sú spravidla zabalené v malej trubičke. (Tieto komponenty sa niekedy predávajú oddelene od obvodu ovládača.)
2
Zostavte obvod vodiča. Mnoho laserových súprav vyžaduje, aby ste zostavili obvod ovládača. Tieto sady obsahujú dosku s plošnými spojmi a súvisiace diely a vyžadujú, aby ste ich spájkovali dohromady podľa priloženej schémy. Ostatné súpravy môžu mať obvod už zostavený.
- Môžete tiež navrhnúť vlastný obvod vodiča, ak na to máte znalosti elektroniky. Obvod ovládača LM317 poskytuje dobrú šablónu na navrhovanie vlastných. Na ochranu výstupného napätia pred hrotmi určite používajte obvod odpor-kondenzátor (RC).
- Akonáhle ste zostavili obvod vodiča, môžete ho otestovať pripojením k svetelnej dióde (LED). Ak sa LED dióda nerozsvieti ihneď, nastavte potenciometer. Ak sa tým problém nevyrieši, znova skontrolujte obvod a zistite, či je všetko správne zapojené.
3
Pripojte obvod vodiča k dióde. Ak máte digitálny multimeter, môžete ho zapojiť do obvodu a sledovať prúd, ktorý dióda prijíma. Väčšina diód môže mať rozsah 30 až 250 miliampérov (mA), zatiaľ čo rozsah 100 až 150 mA vytvorí dostatočne silný lúč.
- Zatiaľ čo silnejší lúč z diódy bude produkovať silnejší lúč, dodatočný prúd potrebný na generovanie tohto lúča diódu vypáli rýchlejšie.
4

Pripojte zdroj napájania (batériu) k obvodu vodiča. Dióda by teraz mala jasne svietiť.
5
Upravte šošovku tak, aby zaostrovala na laserový lúč. Ak mierite na stenu, upravujte ju, až kým sa nezobrazí pekná, jasná bodka.
- Akonáhle ste nastavili šošovku tak ďaleko, umiestnite zápalku do súladu s lúčom a upravujte šošovku, kým neuvidíte, ako zápalná hlava začína dymiť. Môžete sa tiež pokúsiť vyskočiť balóniky alebo vypáliť diery v papieri.

Uránový laser bol prvýkrát vyrobený v novembri 1960, šesť mesiacov po prvom rubínovom laseri.

METÓDA DRUHÁ: BUDOVA Laser s nájdenou diódou

1
Získajte starú napaľovačku diskov DVD alebo Blu-ray. Vyhľadajte jednotku s rýchlosťou zápisu 16 -krát alebo vyššou. Tieto jednotky majú diódy s výkonom 150 miliwattov (mW) alebo vyšším.
- Zapisovačka diskov DVD má červenú diódu s vlnovou dĺžkou 650 nanometrov (nm).
- Zapisovačka diskov Blu-Ray má modrú diódu s vlnovou dĺžkou 405 nm.
- Zapisovačka diskov DVD musí byť dostatočne funkčná na zápis diskov, aj keď nie nevyhnutne úspešne. (Inými slovami, jeho dióda musí byť funkčná.)
- Nenahrádzajte DVD napaľovačku, napaľovačku CD alebo CD čítačku. Čítačka diskov DVD má červenú diódu, ale nie takú veľkú silu ako napaľovačka diskov DVD. Dióda na zapisovanie diskov CD je dostatočne výkonná, ale vyžaruje svetlo v infračervenom rozsahu a láka vás hľadať lúč, ktorý nevidíte.
2
Odstráňte z neho diódu. Otočte pohon. Uvidíte štyri alebo viac skrutiek, ktoré budete musieť odskrutkovať, kým budete môcť oddeliť pohon a odobrať diódu.
- Po oddelení disku uvidíte dvojicu kovových koľajníc prichytených skrutkami. Podporujú laserovú zostavu. Keď odskrutkujete koľajnice, môžete ich odstrániť a vybrať laserovú zostavu.
- Dióda bude menšia ako cent. Má tri kovové kolíky a môže byť uzavretý v kovovom plášti, s ochranným priehľadným okienkom alebo bez neho, alebo môže byť odhalený.
- Budete musieť vypáčiť diódu z laserovej zostavy. Pred vybratím diódy môže byť jednoduchšie odstrániť chladič zo zostavy. Ak máte antistatický náramok, používajte ho pri odstraňovaní diódy.
- S diódou manipulujte opatrne, o to viac, ak ide o exponovanú diódu. Možno budete chcieť mať antistatickú nádobu na vloženie diódy, kým nebudete môcť zostaviť laser.
3
Zaobstarajte si zaostrovací objektív. Aby ste ho mohli použiť ako laser, budete musieť prejsť lúčom diódy cez zaostrovaciu šošovku. Môžete to urobiť jedným z dvoch spôsobov:
- Na zaostrovanie použite lupu. Budete musieť pohnúť sklom, aby ste našli správne miesto na výrobu laserového lúča, a budete to musieť urobiť vždy, keď použijete laser.
- Zaobstarajte si laserovú diódu s nízkym výkonom, ako je 5 mW, zostavu trubice objektívu, a nahraďte diódu tejto zostavy zapisovacou diódou DVD.
4

Získajte alebo zostavte obvod vodiča.
5
Pripojte diódu k obvodu vodiča. Kladný kolík pripojíte k kladnému vodiču z obvodu vodiča a záporný kolík k zápornému vodiču. Umiestnenie pinov sa líši v závislosti od toho, či pracujete s červenou diódou zapisovacej jednotky DVD alebo modrou zapisovacou diódou Blu-Ray.
- Držte diódu tak, aby kolíky smerovali k vám, otočené tak, aby špendlíkové hlavičky tvorili trojuholník, ktorý smeruje doprava. Na oboch diódach je kolík v hornej časti kladný.
- Na červenej dióde zapisovacej jednotky DVD je stredný kolík, ktorý tvorí vrchol trojuholníka, záporný kolík.
- Na modrej zapisovacej dióde Blu-Ray je spodný pin záporný.
6

Pripojte zdroj napájania k obvodu vodiča.
7

Upravte šošovku tak, aby zaostrovala na laserový lúč.

Prečítajte si tiež: Ako pripojiť prehrávač DVD k projektoru?

Tipy

Čím menší laserový lúč budete sústreďovať, tým bude výkonnejší, ale bude účinný iba vtedy, ak ho zameriate. Ak lúč zaostríte na vzdialenosť 1 m, bude účinný iba na 1 m. Ak laser nepoužívate, rozostrte jeho šošovku, kým lúč, ktorý vytvára, bude mať priemer približne pingpongovej loptičky.
Aby bol váš zostavený laser chránený, budete ho chcieť mať v nejakom prípade, napríklad v baterke LED alebo držiaku batérie, v závislosti od toho, ako malý je váš obvod vodiča.

Druh laseru popísaného v tomto článku — Lasery triedy IIIb, druh laseru popísaného v tomto článku, môžu poškodiť oko, aj keď máte nasadené laserové okuliare.

Varovania

Nesvietite laserom na reflexný povrch. Laser je lúč svetla a môže sa odrážať rovnako ako nesústredený lúč svetla, iba s väčšími dôsledkami.
Vždy noste ochranné okuliare určené pre vlnovú dĺžku lúča lasera, s ktorým pracujete (v tomto prípade pre vlnovú dĺžku laserovej diódy). Laserové okuliare sú v doplnkovej farbe lúča: zelená pre červený 650 nm laser, oranžovo-červená pre modrý 405 nm laser. Laserové okuliare nenahrádzajte zváračskou maskou, dymovým sklom alebo slnečnými okuliarmi.
Nepozerajte sa do laserového lúča a nesviette mu do očí niekoho iného. Lasery triedy IIIb, druh laseru popísaného v tomto článku, môžu poškodiť oko, aj keď máte nasadené laserové okuliare. Je tiež nezákonné bez rozdielu ukazovať lasery tohto druhu.

Vymeňte svoju zapisovaciu DVD diódu za montážnu diódu — Získajte laserovú diódu s nízkym výkonom, napríklad 5 mW, zostavu trubice objektívu a vymeňte svoju zapisovaciu DVD diódu za montážnu diódu.

Veci, ktoré budete potrebovať

Laserová súprava alebo samostatný obvod ovládača a zostava trubice/diódy objektívu
Zapisovacia dióda DVD alebo Blu-Ray dióda (voliteľné)
Spájkovačka (pri montáži obvodu vodiča)
Spájka (pri montáži obvodu vodiča)
Skrutkovač (ak rozoberáte napaľovačku diskov DVD)
Kliešte alebo pinzeta (ak rozoberáte napaľovačku diskov DVD)
Vypínač (voliteľné)
Cievky drôtu (na pripojenie diódy k obvodu vodiča a obvodu vodiča k zdroju energie)
Batérie (odporúča sa najmenej 6 voltov)