Терминът "лазер" всъщност означава "усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на радиация". Първият лазер, който използва рубинов цилиндър със сребърно покритие като резонатор, е разработен през 1960 г. в калифорнийските изследователски лаборатории Хюз. Днес лазерите се използват за различни неща, от измерване до четене на криптирани данни, и има няколко начина за производство на лазери, в зависимост от бюджета и възможностите.
Стъпка
Част 1 от 2: Разбиране как работят лазерите
Стъпка 1. Осигурете източник на енергия
Лазерите работят или „лазери“, като стимулират електроните да излъчват светлина с определена дължина на вълната. (Процесът е предложен за първи път през 1917 г. от Алберт Айнщайн.) За да излъчват светлина, електроните първо трябва да поглъщат енергия, за да бъдат изтласкани на по -висока орбита, и след това да освободят тази енергия като светлина, когато се върнат на първоначалната си орбита. Този източник на енергия се нарича „помпа“.
- Малките лазери, като тези в CD и DVD плейъри и лазерни показалки, използват електрическа верига за подаване на електрически ток към диод, който действа като помпа.
- Лазерът с въглероден диоксид се изпомпва от електрически ток, за да стимулира електроните.
- Ексимерните лазери получават енергия от химични реакции.
- Лазерите, изработени от кристал или стъкло, използват силен източник на светлина, като например дъгова лампа или светкавица.
Стъпка 2. Канализирайте енергията през усилващата среда
Усилващата среда или активната лазерна среда усилва енергията, отделена от лъча поради стимулираните електрони. Подсилващата среда може да бъде една от следните:
- Полупроводници, изработени от материали като галиев арсенид, алуминиев галиев арсенид или индий галиев арсенид.
- Рубиновият цилиндричен кристал, използван в първия лазер, направен от Hughes Laboratories. Използвани са също сапфири и нар, както и оптични стъклени влакна. Стъклото и кристалите се обработват с йони на редкоземни метали.
- Керамика, която също е предварително обработена с йони на редкоземни метали.
- Течности, обикновено багрила, въпреки че инфрачервените лазери се произвеждат като джин и тоник като усилваща среда. Желатиновият десерт (Jell-O) също се използва успешно като подсилваща среда.
- Газове, като въглероден диоксид, азот, живачни пари или смес от хелий-неон.
- Химическа реакция.
- Електронен прожектор.
- Ядрена материя. Първият уранов лазер е създаден през ноември 1960 г., шест месеца след създаването на първия рубинен лазер.
Стъпка 3. Настройте огледалата, за да приспособите светлината
Огледалото или резонаторът задържа лъча в лазерната камера, докато достигне желаното енергийно ниво за разреждане, било през малък отвор в едно от огледалата, било през леща.
- Най -простата настройка на резонатора, линейният резонатор, използва две огледала, разположени едно срещу друго в лазерната камера. Тази настройка произвежда единичен лъч светлина.
- По -сложното разположение, пръстеновият резонатор, използва три или повече огледала. Това подреждане може да произведе единичен лъч с помощта на оптичен изолатор или двоен лъч.
Стъпка 4. Използвайте фокусираща леща, за да насочите лъча през усилващата среда
Заедно с огледалото, обективът помага за фокусиране и насочване на светлината, така че усилващата среда да получи възможно най -много светлина.
Част 2 от 2: Изработване на лазери
Метод първи: Изработване на лазер от лазерно устройство
Стъпка 1. Намерете магазин, който продава лазерни устройства
Можете да отидете в магазин за електротехника или да потърсите в интернет „лазерно устройство“, „лазерен модул“или „лазерен диод“. Лазерното устройство трябва да включва:
- верига на контролера. (Тази част понякога се продава отделно от другите компоненти.) Потърсете верига за управление, която ще ви позволи да регулирате силата на тока.
- Лазерни диоди.
- Обектив, стъклен или пластмасов, който може да се регулира. Обикновено диодът и лещата са опаковани заедно в малка тръба. (Тези компоненти понякога се продават отделно от веригата на контролера.)
Стъпка 2. Сглобете веригата на контролера
Много лазерни устройства изискват от вас да изградите своя собствена верига на контролера. Този тип устройство включва печатна платка и свързани части и трябва да ги запоите заедно, съгласно схемата, приложена към устройството. Съществуват обаче и други устройства, които имат вградена схема за управление.
- Можете също така сами да проектирате веригата на контролера, ако имате електронен опит за това. Схемата на контролера LM317 е чудесен шаблон за проектиране на собствена схема. Уверете се, че използвате резисторно-кондензаторна верига, така че генерираната енергия да не излъчва прекомерни импулси.
- След като изградите веригата на контролера, тествайте я, като я свържете към светодиод (LED). Ако светодиодът не светне веднага, регулирайте потенциометъра. Ако проблемът продължава, проверете отново веригата и се уверете, че всички части са правилно свързани.
Стъпка 3. Свържете веригата на контролера с диода
Ако имате цифров мултицет, свържете го към веригата, за да наблюдавате тока, получен от диода. Повечето диоди могат да поемат диапазон от 30-250 милиампера (mA), докато диапазон от 100-150 mA ще създаде доста силен лъч.
Въпреки че по -силен лъч от диода ще произведе по -мощен лазер, допълнителният ток, необходим за създаването на лъча, ще изгори и ще повреди диода по -бързо
Стъпка 4. Свържете източника на захранване (батерията) към веригата на контролера
Диодът сега трябва да свети ярко.
Стъпка 5. Регулирайте обектива, за да фокусирате лазерния лъч
Ако искате да подчертаете стена, регулирайте я, докато се появи хубаво светло петно.
След като поставите обектива правилно, поставете клечка кибрит в лазерната пътека и регулирайте обектива, докато мачовата глава започне да пуши. Можете също така да опитате да взривите балони или да пробиете дупки в хартията с лазер
Метод втори: Изработване на лазери от използвани диоди
Стъпка 1. Вземете използван DVD или Blu-Ray писател
Потърсете единица със скорост на запис 16x или по -висока. Устройството има диод с изходна мощност 150 миливата (mW) или повече.
- DVD записващото устройство има червен диод с дължина на вълната 650 нанометра (nm).
- Писателят Blu-Ray има син диод с дължина на вълната 405 nm.
- DVD записващото устройство трябва да е достатъчно способно да записва дискове, въпреки че не е задължително да е успешно. (С други думи, диодът все още трябва да работи).
- Не използвайте DVD четец, CD записващо устройство или CD четец, за да замените DVD записващото устройство. DVD четците имат червени диоди, но не толкова мощни, колкото DVD писателите. Диодите за запис на компактдискове са доста мощни, но излъчват светлина в инфрачервения диапазон, така че трябва да търсите лъчи, които не виждате.
Стъпка 2. Вземете диода от устройството за запис на DVD/Blu-Ray
Обърнете устройството. Има четири или повече винта, които трябва да бъдат премахнати, преди устройството да може да бъде отворено и диодът да бъде отстранен.
- След като устройството се отвори, ще има двойка метални рамки, закрепени на място с винтове. Рамката съдържа лазерните компоненти. След като премахнете винтовете, можете да премахнете рамката и да премахнете лазерните компоненти.
- Диодите са по -малки от монетите. Диодът има три метални крака и може да бъде обвит в метален слой, със или без прозрачен защитен прозорец, или може да бъде отворен.
- Трябва да вземете диода от лазерния компонент. За да улесните нещата, първо премахнете радиатора от лазерния компонент, преди да опитате да премахнете диода. Ако имате антистатична каишка за китка, носете я, когато вземете диода.
- Работете с диода внимателно, още по -внимателно, ако е отворен диод. Подгответе антистатичен калъф за съхранение на диодите, докато не сте готови за производство на лазера.
Стъпка 3. Вземете фокусиращ обектив
Лъчът на диода трябва да премине през фокусиращата леща, за да произведе лазер. Можете да направите това по един от следните два начина:
- Използвайте лупа като фокус. Преместете лупата, докато намерите правилното място за генериране на лазерния лъч и това трябва да се прави всеки път, когато искате да използвате лазера.
- Вземете комплект тръби за обективи с лазерен диод с ниска мощност, например 5 mW, и заменете диода с диод от DVD записващо устройство.
Стъпка 4. Вземете или изградете верига на контролер
Стъпка 5. Свържете диода към веригата на контролера
Свържете положителния проводник на диода към положителния проводник на веригата на контролера, а отрицателният проводник към отрицателния проводник. Разположението на диодните щифтове варира в зависимост от това дали използвате червен диод от DVD записващо устройство или син диод от Blu-Ray записващо устройство.
- Дръжте диода с краката обърнати към вас, като го завъртите така, че основите на краката да образуват триъгълник, сочещ надясно. И на двата диода горният крак е положителният.
- На червения диод на DVD писателя кракът в средата, който образува върха на триъгълника, е отрицателният крак.
- На синия диод на писателя Blu-Ray долният крак е отрицателният крак.
Стъпка 6. Свържете източника на захранване към веригата на контролера
Стъпка 7. Настройте обектива, за да фокусирате лазерния лъч
Съвети
- Колкото по -малък фокусирате лазерния лъч, толкова по -мощен ще бъде лазерът, но той ще бъде ефективен само при това фокусно разстояние. Ако е фокусиран на разстояние 1 m, лазерът е ефективен само на разстояние 1 m. Когато не искате да използвате лазера, разпръснете фокуса на обектива, докато лазерният лъч е около диаметъра на топка за пинг -понг.
- За да защитите вашето лазерно устройство, съхранявайте го в контейнер, като например LED фенерче или държач за батерия, в зависимост от това колко малка е веригата на вашия контролер.
Внимание
- Не излъчвайте лазера върху повърхност, която отразява светлината. Лазерите са лъчи светлина и могат да бъдат отразени точно като нефокусирани лъчи, само с по -големи последици.
- Винаги носете очила, които са специфични за дължината на вълната на лазерния лъч, с който работите (в този случай дължината на вълната на лазерния диод). Лазерните очила се произвеждат в цветове, които балансират цвета на лазерния лъч: зелен за 650 nm червен лазер, червено-оранжев за 405 nm син лазер. Не използвайте заваръчни каски, оребрени очила или слънчеви очила вместо лазерни очила.
- Не гледайте в източника на лазерен лъч и не насочвайте лазера в очите на хората. Лазерите от клас IIIb, типът лазер, обсъден в тази статия, могат да увредят окото, дори с използването на лазерни очила. Безразборното излъчване на лазерен лъч също е нарушение на закона.
