Termín „laser“ve skutečnosti znamená „zesílení světla stimulovanou emisí záření“. První laser, který jako rezonátor používal rubínový válec potažený stříbrem, byl vyvinut v roce 1960 v kalifornských Hughes Research Laboratories. V dnešní době se lasery používají k celé řadě věcí, od měření až po čtení šifrovaných dat, a existuje několik způsobů výroby laserů, v závislosti na rozpočtu a možnostech.
Krok
Část 1 ze 2: Pochopení fungování laserů
Krok 1. Zajistěte zdroj energie
Lasery fungují nebo „lasery“stimulací elektronů k vyzařování světla o určité vlnové délce. (Tento proces poprvé navrhl v roce 1917 Albert Einstein.) Aby mohly elektrony emitovat světlo, musí nejprve absorbovat energii, aby mohly být pohnány na vyšší oběžnou dráhu, a poté tuto energii uvolnit jako světlo po návratu na původní oběžnou dráhu. Tento zdroj energie se nazývá „čerpadlo“.
- Malé lasery, jako jsou přehrávače disků CD a DVD a laserová ukazovátka, používají elektrický obvod k dodávání elektrického proudu diodě, která funguje jako čerpadlo.
- Laser oxidu uhličitého je čerpán elektrickým proudem ke stimulaci elektronů.
- Excimerové lasery získávají energii z chemických reakcí.
- Lasery vyrobené z křišťálu nebo skla používají silný zdroj světla, jako je oblouková lampa nebo záblesková lampa.
Krok 2. Směřujte energii přes zesilovací médium
Zesilující médium nebo aktivní laserové médium zesiluje energii uvolňovanou paprskem v důsledku stimulovaných elektronů. Zpevňující médium může být jedno z následujících:
- Polovodiče vyrobené z materiálů, jako je arsenid galia, arsenid hlinito -gallium nebo arsenid india a galia.
- Krystal rubínového válce použitý v prvním laseru vyrobeném společností Hughes Laboratories. Byly také použity safíry a granátová jablka, stejně jako optická skleněná vlákna. Sklo a krystaly jsou ošetřeny ionty kovů vzácných zemin.
- Keramika, která je také předem ošetřena ionty kovů vzácných zemin.
- Kapaliny, obvykle barviva, ačkoli infračervené lasery se vyrábějí s použitím ginu a tonika jako zesilovacího média. Želatinový dezert (Jell-O) se také úspěšně používá jako posilující médium.
- Plyny, jako je oxid uhličitý, dusík, rtuťové páry nebo směs helium-neon.
- Chemická reakce.
- Elektronický reflektor.
- Jaderná hmota. První uranový laser byl vytvořen v listopadu 1960, šest měsíců po vytvoření prvního rubínového laseru.
Krok 3. Upravte zrcátka tak, aby se přizpůsobila světlu
Zrcadlo nebo rezonátor zadržuje paprsek v laserové komoře, dokud nedosáhne požadované úrovně energie pro výboj, a to buď malým otvorem v jednom ze zrcadel, nebo čočkou.
- Nejjednodušší nastavení rezonátoru, lineární rezonátor, používá dvě zrcadla umístěná proti sobě v laserové komoře. Toto nastavení produkuje jeden paprsek světla.
- Složitější uspořádání, prstencový rezonátor, používá tři nebo více zrcadel. Toto uspořádání může produkovat jeden paprsek s pomocí optického izolátoru nebo dvojitý paprsek.
Krok 4. Pomocí zaostřovací čočky nasměrujte paprsek zesilovacím médiem
Objektiv společně se zrcadlem pomáhá zaostřit a nasměrovat světlo tak, aby zesilovací médium dostalo co nejvíce světla.
Část 2 ze 2: Výroba laserů
Metoda jedna: Výroba laseru z laserového zařízení
Krok 1. Najděte obchod, který prodává laserová zařízení
Můžete jít do elektro obchodu nebo vyhledat na internetu „laserové zařízení“, „laserový modul“nebo „laserovou diodu“. Laserové zařízení by mělo obsahovat:
- obvod regulátoru. (Tato část se někdy prodává odděleně od ostatních komponent.) Podívejte se na ovládací obvod, který vám umožní regulovat proud.
- Laserové diody.
- Objektiv, skleněný nebo plastový, který lze upravit. Dioda a čočka jsou obvykle zabaleny v malé trubičce. (Tyto součásti se někdy prodávají odděleně od obvodu ovladače.)
Krok 2. Sestavte obvod ovladače
Mnoho laserových zařízení vyžaduje, abyste si vytvořili vlastní obvod ovladače. Tento typ zařízení obsahuje desku s obvody a související součásti a musíte je pájet dohromady podle schématu dodaného se zařízením. Existují však i další zařízení, která mají vestavěný řídicí obvod.
- Obvod regulátoru si můžete také navrhnout sami, pokud k tomu máte znalosti z oblasti elektroniky. Obvod řadiče LM317 je skvělou šablonou pro návrh vlastního obvodu. Ujistěte se, že používáte odporový kondenzátorový obvod, aby generovaná energie nevyzařovala nadměrné impulsy.
- Po konstrukci obvodu ovladače jej vyzkoušejte připojením ke světelné diodě (LED). Pokud se LED nerozsvítí okamžitě, upravte potenciometr. Pokud problém přetrvává, znovu zkontrolujte obvod a ujistěte se, že jsou všechny součásti správně připojeny.
Krok 3. Připojte obvod ovladače k diodě
Pokud máte digitální multimetr, připojte jej k obvodu a sledujte proud přijímaný diodou. Většina diod pojme rozsah 30-250 miliampérů (mA), zatímco rozsah 100-150 mA vytvoří poměrně silný paprsek.
Ačkoli silnější paprsek z diody bude produkovat výkonnější laser, dodatečný proud potřebný k vytvoření paprsku spálí a poškodí diodu rychleji
Krok 4. Připojte napájecí zdroj (baterii) k obvodu ovladače
Dioda by nyní měla jasně svítit.
Krok 5. Upravte objektiv tak, aby zaostřil laserový paprsek
Pokud chcete zvýraznit zeď, upravte ji, dokud se neobjeví pěkné světlé místo.
Po správném nastavení čočky umístěte do laserové dráhy zápalku a upravujte čočku, dokud ze zápalkové hlavy nezačne kouřit. Můžete také zkusit vyfouknout balónky nebo vysekat otvory do papíru laserem
Metoda dvě: Výroba laserů z použitých diod
Krok 1. Získejte použitou vypalovačku DVD nebo Blu-Ray
Vyhledejte jednotku s rychlostí zápisu 16x nebo vyšší. Jednotka má diodu s výstupním výkonem 150 miliwattů (mW) nebo vyšším.
- Zapisovací jednotka DVD má červenou diodu s vlnovou délkou 650 nanometrů (nm).
- Zapisovač Blu-Ray má modrou diodu s vlnovou délkou 405 nm.
- Zapisovací jednotka DVD by měla být dostatečně schopná zapisovat disky, i když nemusí být úspěšná. (Jinými slovy, dioda by měla stále fungovat).
- K výměně zapisovací jednotky DVD nepoužívejte čtečku DVD, zapisovací mechaniku CD nebo čtečku disků CD. Čtečky DVD mají červené diody, ale nejsou tak výkonné jako zapisovače DVD. CD zapisovací diody jsou poměrně silné, ale vyzařují světlo v infračerveném rozsahu, takže musíte hledat paprsky, které nevidíte.
Krok 2. Vezměte diodu ze zapisovacího zařízení DVD/Blu-Ray
Překlopit zařízení. Před otevřením zařízení a odstraněním diody je třeba odstranit čtyři nebo více šroubů.
- Jakmile je zařízení otevřeno, bude na místě připevněn pár kovových rámů pomocí šroubů. Rám drží laserové komponenty. Po odstranění šroubů můžete vyjmout rám a odstranit součásti laseru.
- Diody jsou menší než mince. Dioda má tři kovové nohy a může být uzavřena v kovové vrstvě, s průhledným ochranným oknem nebo bez něj, nebo může být otevřená.
- Musíte odebrat diodu z laserové komponenty. Aby to bylo jednodušší, nejprve odstraňte chladič z laserové součásti a poté se pokuste odstranit diodu. Pokud máte antistatický řemínek na zápěstí, noste jej při vyzvednutí diody.
- S diodou zacházejte opatrně, ještě opatrněji, pokud se jedná o otevřenou diodu. Připravte si antistatické pouzdro pro uložení diod, dokud nebudete připraveni na výrobu laseru.
Krok 3. Pořiďte si zaostřovací čočku
Paprsek diody musí projít zaostřovací čočkou, aby mohl produkovat laser. Můžete to provést jedním z následujících dvou způsobů:
- Jako ohnisko použijte lupu. Přesuňte lupu, dokud nenajdete správné místo pro produkci laserového paprsku, a to byste měli udělat pokaždé, když chcete laser použít.
- Pořiďte si sadu tubusů objektivů s laserovou diodou s nízkým výkonem, například 5 mW, a vyměňte diodu za diodu ze zapisovací jednotky DVD.
Krok 4. Získejte nebo postavte obvod ovladače
Krok 5. Připojte diodu k obvodu ovladače
Připojte kladný vodič diody ke kladnému vodiči obvodu regulátoru a záporný vodič k zápornému vodiči. Umístění pinů diod se liší podle toho, zda používáte červenou diodu z vypalovačky DVD nebo modrou diodu ze zapisovače Blu-Ray.
- Držte diodu nohama k sobě a otáčejte ji tak, aby základny nohou vytvářely trojúhelník směřující doprava. Na obou diodách je horní noha kladná.
- Na červené diodě zapisovače DVD je negativní noha uprostřed, která tvoří vrchol trojúhelníku.
- Na modré diodě zapisovače Blu-Ray je dolní část nohy negativní.
Krok 6. Připojte napájecí zdroj k obvodu ovladače
Krok 7. Upravte objektiv tak, aby zaostřil laserový paprsek
Tipy
- Čím menší laserový paprsek zaostříte, tím bude laser výkonnější, ale bude účinný pouze při této ohniskové vzdálenosti. Pokud je laser zaostřen na vzdálenost 1 m, je účinný pouze na vzdálenost 1 m. Pokud laser používat nechcete, rozptylte zaostření čočky, dokud nebude mít laserový paprsek průměr pingpongového míčku.
- Chcete -li chránit své laserové zařízení, uložte jej do zásuvky, jako je LED svítilna nebo držák baterie, v závislosti na tom, jak malý je váš obvod ovladače.
Varování
- Nesvítí laserem na povrch, který odráží světlo. Lasery jsou paprsky světla a mohou se odrážet stejně jako nesoustředěné paprsky, jen s většími důsledky.
- Vždy používejte brýle, které jsou specifické pro vlnovou délku laserového paprsku, se kterým pracujete (v tomto případě vlnovou délku laserové diody). Laserové brýle se vyrábějí v barvách, které vyrovnávají barvu laserového paprsku: zelená pro červený laser 650 nm, červeno-oranžový pro modrý laser 405 nm. Místo laserových brýlí nepoužívejte svářečské kukly, žebrované brýle nebo sluneční brýle.
- Nedívejte se do zdroje laserového paprsku a nesviťujte laserem lidem do očí. Lasery třídy IIIb, typ laseru diskutovaný v tomto článku, mohou poškodit oko, a to i při použití laserových brýlí. Vybíjení laserového paprsku bez rozdílu je také porušením zákona.
