Sõna "laser" on lühend "valguse võimendamiseks stimuleeritud kiirguse kaudu". Esimene laser, mis kasutas resonaatorina hõbedaga kaetud rubiinsilindrit, töötati välja 1960. aastal California Hughes Research Laboratoriesis. Tänapäeval kasutatakse lasereid erinevatel eesmärkidel, alates mõõtmisest kuni kodeeritud andmete lugemiseni, ning sõltuvalt eelarvest ja oskustest on laseri valmistamiseks mitmeid viise.
Sammud
Osa 1 /2: Laseri tööpõhimõtete mõistmine
Samm 1. Pakkuge energiaallikat
Laserid töötavad või "lasevad", stimuleerides elektronid teatud lainepikkusega valgust kiirgama. (Selle protsessi pakkus esmakordselt välja 1917. aastal Albert Einstein.) Et elektronid valgust kiirgaksid, peavad nad esmalt neelama energiat, et need kõrgemale orbiidile tõsta, ja seejärel selle energia algsele orbiidile naasmisel valguseks tühjendama. Neid energiaallikaid nimetatakse "pumpadeks".
- Väikesed laserid, näiteks CD- ja DVD -mängijates ja lasermärkides kasutatavad laserid kasutavad dioodidele elektrivoolu, mis toimib pumbana.
- Süsinikdioksiidlasereid pumbatakse nende elektronide ergastamiseks elektrilahendusega.
- Eksimeerlaserid saavad oma energia keemilistest reaktsioonidest.
- Kristallide või klaaside ümber ehitatud laserid kasutavad tugevaid valgusallikaid, näiteks kaare- või välklampe.
Samm 2. Suunake energia võimenduskeskkonna kaudu
Võimenduskeskkond või aktiivne laserkandja võimendab stimuleeritud elektronide poolt eraldatava valguse võimsust. Võimenduskandja võib olla ükskõik milline järgmistest üksustest:
- Pooljuhid, mis on valmistatud sellistest materjalidest nagu gallium -arseniid, alumiinium -gallium -arseniid või indium -gallium -arseniid.
- Sellised kristallid nagu rubiinsilinder, mida kasutatakse Hughes Laboratories laseris. Kasutatud on ka safiiri ja granaati, samuti optilise klaasi kiude. Neid klaase ja kristalle töödeldakse haruldaste muldmetallide ioonidega
- Keraamika, mida on töödeldud ka haruldaste muldmetallide ioonidega.
- Vedelikud, tavaliselt värvained, kuigi infrapunalaser toodeti võimenduskeskkonnana džinni ja toonikut kasutades. Želatiinist magustoitu (Jell-O) on edukalt kasutatud ka võimenduskeskkonnana.
- Gaasid, nagu süsinikdioksiid, lämmastik, elavhõbedaaur või heelium-neoonisegu.
- Keemilised reaktsioonid.
- Elektronkiired.
- Tuumamaterjalid. Uraanlaser toodeti esmakordselt novembris 1960, kuus kuud pärast esimest rubiinlaserit.
Samm 3. Seadke valgust peitvad peeglid
Need peeglid või resonaatorid hoiavad valgust laserkambris, kuni see jõuab vabastamiseks soovitud energiatasemeni kas väikese peegli ava või läätse kaudu.
- Lihtsaim resonaatori seadistus, lineaarne resonaator, kasutab kahte peeglit, mis on paigutatud laserkambri vastaskülgedele. See tekitab ühe väljundkiire.
- Keerulisem seadistus, rõngasresonaator, kasutab kolme või enamat peeglit. See võib optilise isolaatori abil luua ühe tala või mitu tala.
Samm 4. Kasutage teravustamisläätsi, et suunata valgus läbi võimenduskeskkonna
Koos peeglitega aitab lääts keskenduda ja suunata valgust nii, et võimendusmeedium saaks võimalikult palju vastu.
Osa 2 /2: Laseri ehitamine
Esimene meetod: laseri ehitamine komplektist
Samm 1. Leidke jaemüüja
Võite minna elektroonikapoodi või otsida veebist otsingut „laserkomplekt”, „lasermoodul” või „laserdiood”. Teie laserkomplekt peaks sisaldama järgmist:
- Juhi ring. (Seda müüakse mõnikord teistest komponentidest eraldi.) Otsige draiveriahelat, mis võimaldab voolu reguleerida.
- Laserdiood.
- Reguleeritav klaasist või plastist lääts. Tavaliselt on diood ja lääts pakitud kokku väikesesse torusse. (Neid komponente müüakse mõnikord draiveriahelast eraldi.)
Samm 2. Pange kokku juhtahel
Paljud laserkomplektid nõuavad draiveriahela kokkupanekut. Need komplektid sisaldavad trükkplaati ja sellega seotud osi ning nõuavad selle kokku jootmist, järgides lisatud skeemi. Teistel komplektidel võib vooluring olla juba kokku pandud.
- Kui teil on selleks elektroonikaoskused, saate ka oma draiveriahela kujundada. LM317 draiveriahel pakub head malli enda kujundamiseks. Kasutage kindlasti takisti-kondensaatori (RC) vooluahelat, et kaitsta väljundvõimsust naelu eest.
- Kui olete draiveriahela kokku pannud, saate seda testida, ühendades selle valgusdioodiga (LED). Kui LED ei sütti kohe, reguleerige potentsiomeetrit. Kui see probleemi ei lahenda, kontrollige ahelat uuesti, et näha, kas kõik on õigesti ühendatud.
Samm 3. Ühendage juhtahel dioodiga
Kui teil on digitaalne multimeeter, saate selle ühendada vooluahelaga, et jälgida dioodi vastuvõetavat voolu. Enamik dioode mahutab vahemikku 30 kuni 250 milliamperit (mA), samas kui vahemik 100 kuni 150 mA tekitab piisavalt võimsa valgusvihu.
Kui dioodist pärit võimsam valgusvihk tekitab võimsama tala, siis selle kiirguse tekitamiseks vajalik lisavool põletab dioodi kiiremini
Samm 4. Ühendage toiteallikas (aku) juhtahelaga
Diood peaks nüüd helendama.
Samm 5. Reguleerige läätse laserkiire fokuseerimiseks
Kui sihite seina, reguleerige, kuni ilmub kena hele täpp.
Kui olete läätse nii kaugele reguleerinud, asetage tikk valgusvihuga joonele ja reguleerige läätse, kuni näete, et tikupea hakkab suitsema. Samuti võite proovida õhupalle poputada või paberisse auke põletada
Teine meetod: leitud dioodiga laseri ehitamine
Samm 1. Hankige vana DVD- või Blu-Ray-kirjutaja
Otsige seadet, mille kirjutamiskiirus on 16x või kiirem. Nendel seadmetel on dioodid, mille väljundvõimsus on 150 millivatti (mW) või parem.
- DVD -kirjutajal on punane diood lainepikkusega 650 nanomeetrit (nm).
- Blu-Ray kirjutajal on sinine diood lainepikkusega 405 nm.
- DVD -kirjutaja peab plaatide kirjutamiseks olema piisavalt funktsionaalne, kuigi mitte tingimata edukalt. (Teisisõnu, selle diood peab olema funktsionaalne.)
- Ärge asendage DVD -kirjutajat DVD -lugejaga, CD -kirjutajaga ega CD -lugejaga. DVD -lugejal on punane diood, kuid mitte nii võimas kui DVD -kirjutajal. CD -kirjutaja diood on piisavalt võimas, kuid kiirgab valgust infrapunaulatuses, ahvatledes otsima kiirt, mida te ei näe.
Samm 2. Eemaldage diood sellest
Pöörake ajam ümber. Näete nelja või enamat kruvi, mis tuleb enne ajami eraldamist ja dioodi koristamist lahti keerata.
- Kui ajam on eraldatud, näete kruvidega paigal olevat metallist rööpapaari. Need toetavad laserkomplekti. Kui rööpad lahti keerate, saate need eemaldada ja lasersõlme välja võtta.
- Diood on väiksem kui senti. Sellel on kolm metallist tihvti ja see võib olla ümbritsetud metallist jopega, läbipaistva kaitsva aknaga või ilma, või see võib paljastuda.
- Peate dioodi laserkomplektist välja tõmbama. Enne dioodi väljavõtmist võib teil olla lihtsam eemaldada jahutusradiaator seadmest. Kui teil on antistaatiline randmerihm, kasutage seda dioodi eemaldamise ajal.
- Käsitsege dioodi ettevaatlikult, eriti kui see on avatud diood. Võimalik, et teil on dioodi sisestamiseks antistaatiline anum, kuni saate oma laseri kokku panna.
Samm 3. Hankige teravustamislääts
Laserina kasutamiseks peate dioodi tala läbi fookusobjektiivi laskma. Seda saate teha ühel kahest viisist.
- Teravustajana kasutage suurendusklaasi. Laserkiire tekitamiseks õige koha leidmiseks peate klaasi liigutama ja seda peate tegema iga kord, kui laserit kasutate.
- Hankige vähese energiatarbega laserdiood, näiteks 5 mW, objektiivitoru ja asendage komplekti diood oma DVD-kirjutaja dioodiga.
Samm 4. Hankige või koguge draiveriahel
Samm 5. Ühendage diood juhtahelaga
Ühendate positiivse tihvti juhtahela positiivse juhtmega ja negatiivse tihvti negatiivse juhtmega. Tihvtide asukoht erineb sõltuvalt sellest, kas töötate punase DVD-kirjutaja või sinise Blu-Ray-kirjutaja dioodiga.
- Hoidke dioodi nii, et tihvtid oleksid suunatud teie poole, pöörates nii, et tihvtide otsad moodustavad kolmnurga, mis osutab paremale. Mõlema dioodi puhul on ülaosas olev tihvt positiivne tihvt.
- Punase DVD -kirjutaja dioodil on kolmnurga tipu moodustav keskpoolne tihvt negatiivne.
- Sinisel Blu-Ray kirjutaja dioodil on alumine tihvt negatiivne.
Samm 6. Ühendage toiteallikas draiveriahelaga
Samm 7. Reguleerige lääts laserkiire fokuseerimiseks
Näpunäiteid
- Mida väiksem on laserkiire kontsentreerimine, seda võimsam see on, kuid see on efektiivne ainult teravustamise kaugusel. Kui fokuseerida valgusvihk 1 m kaugusele, on see efektiivne vaid 1 m kaugusel. Kui te laserit ei kasuta, eemaldage selle läätsest teravustamine, kuni selle valgusvihk on umbes pingpongi palli läbimõõduga.
- Kokkupandud laseri kaitsmiseks soovite seda hoida mingis ümbrises, näiteks LED -taskulambis või akuhoidikus, olenevalt sellest, kui väike on teie draiveriahel.
Hoiatused
- Ärge särage laserit peegeldavale pinnale. Laser on valgusvihk ja seda saab peegeldada samamoodi nagu teravustamata valguskiirt, ainult suuremate tagajärgedega.
- Kandke alati kaitseprille, mis on määratud töötava laserkiire lainepikkusele (antud juhul laserdioodi lainepikkus). Laserprillid on kiirt täiendavas värvitoonis: roheline punase 650 nm laseriga, oranž-punane sinise 405 nm laseriga. Ärge asendage laserprille keevitusmaski, suitsuklaasi ega päikeseprillidega.
- Ärge vaadake laserkiire sisse ega sära seda kellegi teise silma. Selles artiklis kirjeldatud laserid IIIb võivad kahjustada silma isegi laserprillide kandmisel. Samuti on keelatud seda tüüpi laseritele valimatult osutada.
