Izraz "laser" pravzaprav pomeni "ojačanje svetlobe s stimulirano emisijo sevanja". Prvi laser, ki je kot resonator uporabil s srebrom prevlečen rubinasti valj, je bil razvit leta 1960 v kalifornijskem raziskovalnem laboratoriju Hughes. Danes se laserji uporabljajo za različne stvari, od merjenja do branja šifriranih podatkov, obstaja pa več načinov za izdelavo laserjev, odvisno od proračuna in zmogljivosti.
Korak
1. del od 2: Razumevanje delovanja laserjev
Korak 1. Zagotovite vir energije
Laserji ali "laserji" delujejo tako, da stimulirajo elektrone, da oddajajo svetlobo določene valovne dolžine. (Postopek je prvič leta 1917 predlagal Albert Einstein.) Da bi oddajali svetlobo, morajo elektroni najprej absorbirati energijo, da se lahko poganjajo v višjo orbito, nato pa to energijo sprostijo kot svetlobo, ko se vrnejo v prvotno orbito. Ta vir energije se imenuje "črpalka".
- Majhni laserji, kot so tisti v predvajalnikih CD in DVD ter laserski kazalci, uporabljajo električno vezje za oskrbo diode z električnim tokom, ki deluje kot črpalka.
- Laser z ogljikovim dioksidom črpa električni tok, da stimulira elektrone.
- Ekscimerni laserji pridobivajo energijo iz kemičnih reakcij.
- Laserji iz kristala ali stekla uporabljajo močan vir svetlobe, kot sta obločna svetilka ali bliskavica.
Korak 2. Usmerite energijo skozi ojačevalni medij
Ojačevalni medij ali aktivni laserski medij poveča energijo, ki jo sprosti žarek zaradi stimuliranih elektronov. Ojačevalni medij je lahko eden od naslednjih:
- Polprevodniki iz materialov, kot so galijev arzenid, aluminijev galijev arzenid ali indijski galijev arzenid.
- Rubin podoben kristal, uporabljen v prvem laserju, ki ga je izdelal Hughes Laboratories. Uporabljali so se tudi safirji in granatna jabolka ter optična steklena vlakna. Steklo in kristali so obdelani z ioni redkih zemeljskih kovin.
- Keramika, ki je tudi predhodno obdelana z ioni redkih zemeljskih kovin.
- Tekočine, običajno barve, čeprav se infrardeči laserji proizvajajo z uporabo gina in tonika kot ojačevalnega medija. Želatinska sladica (Jell-O) se je uspešno uporabljala tudi kot krepilni medij.
- Plini, kot so ogljikov dioksid, dušik, hlapi živega srebra ali mešanica helija in neona.
- Kemijska reakcija.
- Elektronski reflektor.
- Jedrska snov. Prvi uranski laser je bil ustvarjen novembra 1960, šest mesecev po nastanku prvega rubinastega laserja.
Korak 3. Prilagodite ogledala tako, da ustrezajo svetlobi
Ogledalo ali resonator zadrži žarek v laserski komori, dokler ne doseže želene ravni energije za izpust, bodisi skozi majhno odprtino v enem od ogledal ali skozi lečo.
- Najpreprostejša nastavitev resonatorja, linearni resonator, uporablja dva ogledala, postavljena drug proti drugemu v laserski komori. Ta nastavitev proizvaja en sam žarek svetlobe.
- Bolj zapletena ureditev, obročni resonator, uporablja tri ali več ogledal. Ta ureditev lahko ustvari en sam žarek s pomočjo optičnega izolatorja ali dvojni žarek.
Korak 4. Z usmerjevalno lečo usmerite žarek skozi ojačevalni medij
Objektiv skupaj z ogledalom pomaga izostriti in usmeriti svetlobo, tako da ojačevalni medij dobi čim več svetlobe.
2. del 2: Izdelava laserjev
Prvi način: Izdelava laserja iz laserske naprave
Korak 1. Poiščite trgovino, ki prodaja laserske naprave
Lahko obiščete trgovino z električno energijo ali po internetu poiščete »lasersko napravo«, »laserski modul« ali »lasersko diodo«. Laserska naprava mora vsebovati:
- krmilno vezje. (Ta del se včasih prodaja ločeno od drugih komponent.) Poiščite krmilno vezje, ki vam bo omogočilo regulacijo jakosti toka.
- Laserske diode.
- Leče, steklene ali plastične, ki jih je mogoče nastaviti. Običajno sta dioda in leča skupaj zapakirani v majhno cev. (Te komponente se včasih prodajajo ločeno od vezja krmilnika.)
Korak 2. Sestavite vezje krmilnika
Mnoge laserske naprave zahtevajo, da zgradite lastno krmilno vezje. Ta vrsta naprave vključuje vezje in povezane dele, zato jih morate spajkati v skladu s shemo, ki je priložena napravi. Vendar pa obstajajo tudi druge naprave, ki imajo vgrajeno krmilno vezje.
- Krmilno vezje lahko oblikujete tudi sami, če za to imate izkušnje z elektroniko. Krmilno vezje LM317 je odlična predloga za oblikovanje lastnega vezja. Prepričajte se, da uporabljate upor-kondenzatorsko vezje, da proizvedena energija ne oddaja prekomernih impulzov.
- Ko sestavite krmilno vezje, ga preizkusite tako, da ga priključite na svetlečo diodo (LED). Če LED ne zasveti takoj, nastavite potenciometer. Če težave ne odpravite, dvakrat preverite vezje in se prepričajte, da so vsi deli pravilno povezani.
Korak 3. Krmilno vezje povežite z diodo
Če imate digitalni multimeter, ga priključite na vezje za spremljanje toka, ki ga sprejema dioda. Večina diod lahko sprejme razpon 30-250 miliamperov (mA), medtem ko bo območje 100-150 mA ustvarilo precej močan žarek.
Čeprav bo močnejši žarek diode ustvaril močnejši laser, bo dodatni tok, potreben za ustvarjanje žarka, hitreje izgoreval in poškodoval diodo
Korak 4. Priključite vir napajanja (baterijo) na krmilno vezje
Dioda bi zdaj morala svetleti.
Korak 5. Prilagodite lečo, da izostri laserski žarek
Če želite označiti steno, jo prilagodite, dokler se ne pojavi lepa svetla pika.
Ko pravilno nastavite lečo, v lasersko pot položite vžigalico in nastavite lečo, dokler se vžigalica ne začne kaditi. Lahko tudi poskusite razstreliti balone ali z laserjem prebiti luknje v papirju
Drugi način: izdelava laserjev iz rabljenih diod
Korak 1. Pridobite rabljeni zapisovalnik DVD ali Blu-Ray
Poiščite enoto s hitrostjo pisanja 16x ali več. Enota ima diodo z izhodno močjo 150 milivatov (mW) ali več.
- DVD zapisovalnik ima rdečo diodo z valovno dolžino 650 nanometrov (nm).
- Snemalnik Blu-Ray ima modro diodo z valovno dolžino 405 nm.
- Snemalnik DVD -jev mora biti dovolj sposoben pisati diske, čeprav ni nujno, da je uspešen. (Z drugimi besedami, dioda bi morala še vedno delovati).
- Za zamenjavo zapisovalnika DVD -jev ne uporabljajte bralnika DVD -jev, zapisovalnikov CD -jev ali bralnikov CD -jev. Bralniki DVD -jev imajo rdeče diode, vendar ne tako močni kot DVD -pisatelji. Diode za zapisovanje CD -jev so precej močne, vendar oddajajo svetlobo v infrardečem območju, zato morate iskati žarke, ki jih ne vidite.
Korak 2. Vzemite diodo iz naprave za zapisovanje DVD/Blu-Ray
Obrnite napravo. Preden odprete napravo in odstranite diodo, morate odstraniti štiri ali več vijakov.
- Ko napravo odprete, bo na njej nameščen par kovinskih okvirjev, pritrjenih z vijaki. Okvir vsebuje laserske komponente. Po odstranitvi vijakov lahko odstranite okvir in odstranite laserske komponente.
- Diode so manjše od kovancev. Dioda ima tri kovinske noge in je lahko zaprta v kovinski plasti, s prozornim zaščitnim oknom ali brez nje, ali pa je odprta.
- Diodo morate vzeti iz laserske komponente. Za lažje delo najprej odstranite hladilno telo iz laserske komponente, preden poskusite odstraniti diodo. Če imate antistatični zapestni trak, ga nosite, ko dvignete diodo.
- Z diodo ravnajte previdno, še bolj previdno, če gre za odprto diodo. Pripravite antistatično ohišje za shranjevanje diod, dokler niste pripravljeni za izdelavo laserja.
Korak 3. Vzemite objektiv za ostrenje
Žar diode mora za proizvodnjo laserja preiti skozi fokusno lečo. To lahko storite na enega od naslednjih dveh načinov:
- Za ostrenje uporabite povečevalno steklo. Lupo premikajte, dokler ne najdete pravega mesta za izdelavo laserskega žarka, to pa je treba storiti vsakič, ko želite uporabiti laser.
- Pridobite komplet cevi z lečo z lasersko diodo majhne moči, na primer 5 mW, in jo zamenjajte z diodo iz zapisovalnika DVD-jev.
Korak 4. Pridobite ali zgradite krmilno vezje
Korak 5. Priključite diodo na vezje krmilnika
Pozitivni vod diode priključite na pozitivni vod vezja krmilnika, negativni vod pa na negativni vod. Lokacija zatičev diod se razlikuje glede na to, ali uporabljate rdečo diodo iz zapisovalnika DVD ali modro diodo iz zapisovalnika Blu-Ray.
- Diodo držite z nogami obrnjenimi proti sebi in jo zavrtite tako, da podnožja nog tvorijo trikotnik, usmerjen v desno. Na obeh diodah je zgornja noga pozitivna noga.
- Na rdeči diodi zapisovalnika DVD je noga na sredini, ki tvori vrh trikotnika, negativna.
- Na modri diodi pisca Blu-Ray je spodnja noga negativna noga.
Korak 6. Priključite vir napajanja na krmilno vezje
Korak 7. Prilagodite lečo, da izostri laserski žarek
Nasveti
- Manjši kot usmerite laserski žarek, močnejši bo laser, vendar bo učinkovit le pri tej goriščni razdalji. Če je laser fokusiran na razdalji 1 m, je laser učinkovit le na razdalji 1 m. Če ne želite uporabljati laserja, razpršite ostrino leče, dokler laserski žarek ne doseže premera krogle za namizni tenis.
- Za zaščito laserske naprave jo shranite v posodo, na primer LED svetilko ali držalo za baterije, odvisno od tega, kako majhno je krmilno vezje.
Opozorilo
- Ne sijejte z laserjem na površino, ki odbija svetlobo. Laserji so svetlobni snopi in se lahko odbijejo tako kot nefokusirani žarki, le z večjimi posledicami.
- Vedno nosite očala, ki so specifična za valovno dolžino laserskega žarka, s katerim delate (v tem primeru valovno dolžino laserske diode). Laserska očala so izdelana v barvah, ki uravnavajo barvo laserskega žarka: zelena za 650 nm rdeči laser, rdeče-oranžna za 405 nm modri laser. Namesto laserskih očal ne uporabljajte varilnih čelad, rebrastih očal ali sončnih očal.
- Ne glejte v vir laserskega žarka in laserju ne sijejte v oči. Laserji razreda IIIb, vrsta laserja, obravnavanega v tem članku, lahko poškodujejo oko tudi z uporabo laserskih očal. Kršitev zakona je tudi neselektivno sijanje laserskega žarka.
