Termins "lāzers" faktiski nozīmē "gaismas pastiprināšana, stimulējot starojumu". Pirmais lāzers, kurā kā rezonators tika izmantots rubīna balons ar sudraba pārklājumu, tika izstrādāts 1960. gadā Kalifornijas Hughes Research Laboratories. Mūsdienās lāzeri tiek izmantoti dažādām lietām, sākot no mērīšanas līdz šifrētu datu nolasīšanai, un ir vairāki veidi, kā ražot lāzerus atkarībā no budžeta un iespējām.
Solis
1. daļa no 2: Izpratne par lāzeru darbību
1. solis. Nodrošiniet enerģijas avotu
Lāzeri jeb lāzeri darbojas, stimulējot elektronus izstarot noteikta viļņa garuma gaismu. (Šo procesu pirmo reizi 1917. gadā ierosināja Alberts Einšteins.) Lai izstarotu gaismu, elektroniem vispirms ir jāuzņem enerģija, lai tie tiktu virzīti augstākā orbītā, un pēc tam jāatbrīvo šī enerģija kā gaisma, atgriežoties sākotnējā orbītā. Šo enerģijas avotu sauc par "sūkni".
- Mazie lāzeri, piemēram, tie, kas atrodas CD un DVD atskaņotājos un lāzera norādes, izmanto elektrisko ķēdi, lai nodrošinātu elektrisko strāvu diodei, kas darbojas kā sūknis.
- Oglekļa dioksīda lāzeru sūknē elektriskā strāva, lai stimulētu elektronus.
- Eksimēra lāzeri iegūst enerģiju no ķīmiskām reakcijām.
- Lāzeri, kas izgatavoti no kristāla vai stikla, izmanto spēcīgu gaismas avotu, piemēram, loka lampu vai zibspuldzes lampu.
2. solis. Virziet enerģiju caur pastiprinātāju
Pastiprinošā vide vai aktīvā lāzera vide pastiprina staru izdalīto enerģiju stimulēto elektronu dēļ. Pastiprinošais materiāls var būt viens no šiem:
- Pusvadītāji, kas izgatavoti no tādiem materiāliem kā gallija arsenīds, alumīnija gallija arsenīds vai indija gallija arsenīds.
- Rubīna cilindram līdzīgs kristāls, ko izmantoja pirmais Hughes Laboratories izgatavotais lāzers. Izmantoti arī safīri un granātāboli, kā arī optiskās stikla šķiedras. Stiklu un kristālus apstrādā ar retzemju metālu joniem.
- Keramika, kas arī iepriekš apstrādāta ar retzemju metālu joniem.
- Šķidrumi, parasti krāsvielas, lai gan infrasarkanie lāzeri tiek ražoti, izmantojot pastiprinošo līdzekli džinu un toniku. Želatīna deserts (Jell-O) ir veiksmīgi izmantots arī kā stiprinoša barotne.
- Gāzes, piemēram, oglekļa dioksīds, slāpeklis, dzīvsudraba tvaiki vai hēlija-neona maisījums.
- Ķīmiskā reakcija.
- Elektronu prožektors.
- Kodolmateriāls. Pirmais urāna lāzers tika izveidots 1960. gada novembrī, sešus mēnešus pēc pirmā rubīna lāzera izveides.
Solis 3. Pielāgojiet spoguļus, lai tie pielāgotos gaismai
Spogulis vai rezonators saglabā staru lāzera kamerā, līdz tas sasniedz vēlamo izlādes enerģijas līmeni vai nu caur nelielu atveri vienā no spoguļiem, vai caur lēcu.
- Vienkāršākais rezonatora iestatījums, lineārais rezonators, izmanto divus spoguļus, kas lāzeru kamerā atrodas viens pret otru. Šis iestatījums rada vienu gaismas staru.
- Sarežģītāks izkārtojums, gredzena rezonators, izmanto trīs vai vairākus spoguļus. Šāds izkārtojums var radīt vienu staru, izmantojot optisko izolatoru, vai dubultu staru.
4. solis. Izmantojiet fokusējošo lēcu, lai virzītu staru caur pastiprinātāju
Kopā ar spoguli objektīvs palīdz fokusēties un virzīt gaismu tā, lai pastiprinošā vide iegūtu pēc iespējas vairāk gaismas.
2. daļa no 2: Lāzeru izgatavošana
Pirmā metode: lāzera izgatavošana no lāzera ierīces
1. solis. Atrodiet veikalu, kas pārdod lāzera ierīces
Jūs varat doties uz elektrisko veikalu vai meklēt internetā “lāzera ierīci”, “lāzera moduli” vai “lāzera diodu”. Lāzera ierīcē jāiekļauj:
- kontroliera ķēde. (Šo daļu dažreiz pārdod atsevišķi no citām sastāvdaļām.) Meklējiet vadības ķēdi, kas ļaus regulēt strāvas stiprumu.
- Lāzera diodes.
- Stikla vai plastmasas objektīvs, kuru var regulēt. Parasti diode un objektīvs ir iepakoti nelielā mēģenē. (Šīs sastāvdaļas dažreiz tiek pārdotas atsevišķi no kontroliera ķēdes.)
Solis 2. Salieciet kontroliera ķēdi
Daudzām lāzera ierīcēm ir jāizveido sava kontroliera ķēde. Šāda veida ierīcēs ir iekļauta shēmas plate un ar to saistītās detaļas, un tās ir jāsalodē kopā saskaņā ar ierīces komplektācijā iekļauto shēmu. Tomēr ir arī citas ierīces, kurām ir iebūvēta vadības ķēde.
- Jūs varat arī pats izveidot kontroliera shēmu, ja jums ir pieredze elektronikas jomā. LM317 kontroliera ķēde ir lieliska veidne savas shēmas projektēšanai. Pārliecinieties, ka izmantojat rezistora-kondensatora ķēdi, lai radītā enerģija neizstarotu pārmērīgus impulsus.
- Pēc kontroliera shēmas izveidošanas pārbaudiet to, savienojot to ar gaismas diodi (LED). Ja gaismas diode nedeg uzreiz, noregulējiet potenciometru. Ja problēma joprojām pastāv, vēlreiz pārbaudiet ķēdi un pārliecinieties, vai visas detaļas ir pareizi pievienotas.
Solis 3. Savienojiet kontroliera ķēdi ar diodi
Ja jums ir digitālais multimetrs, pievienojiet to ķēdei, lai uzraudzītu diodes saņemto strāvu. Lielākā daļa diodes var uzņemt 30–250 miliamperu (mA) diapazonu, savukārt 100–150 mA diapazons radīs diezgan spēcīgu staru.
Lai gan spēcīgāks staru kūlis no diodes radīs jaudīgāku lāzeru, staru kūļa radīšanai nepieciešamā papildu strāva ātrāk sadedzinās un sabojās diode
Solis 4. Pievienojiet strāvas avotu (akumulatoru) kontroliera ķēdei
Diodei tagad vajadzētu spīdēt spoži.
Solis 5. Pielāgojiet objektīvu, lai fokusētu lāzera staru
Ja vēlaties izcelt sienu, noregulējiet to, līdz parādās jauks gaišs punkts.
Pēc lēcas pareizas iestatīšanas ievietojiet sērkociņu lāzera ceļā un noregulējiet objektīvu, līdz sērkociņa galva sāk smēķēt. Varat arī mēģināt uzspridzināt balonus vai caurumus papīrā ar lāzeru
Otrā metode: lāzeru izgatavošana no lietotām diodēm
1. solis. Iegūstiet lietotu DVD vai Blu-Ray rakstītāju
Meklējiet vienību ar rakstīšanas ātrumu 16x vai ātrāk. Ierīcei ir diode ar 150 milivatu (mW) vai lielāku izejas jaudu.
- DVD rakstītājam ir sarkana diode ar viļņa garumu 650 nanometri (nm).
- Blu-Ray rakstniekam ir zila diode ar viļņa garumu 405 nm.
- DVD rakstītājam jābūt pietiekami spējīgam rakstīt diskus, lai gan tam nav jābūt veiksmīgam. (Citiem vārdiem sakot, diodei joprojām vajadzētu darboties).
- Nelietojiet DVD lasītāju, kompaktdisku rakstītāju vai kompaktdisku lasītāju DVD rakstītāja nomaiņai. DVD lasītājiem ir sarkanas diodes, bet ne tik spēcīgas kā DVD rakstītājiem. CD rakstīšanas diodes ir diezgan jaudīgas, bet izstaro gaismu infrasarkanajā diapazonā, tāpēc jums ir jāmeklē stari, kurus jūs neredzat.
2. solis. Paņemiet diodi no DVD/Blu-Ray rakstīšanas ierīces
Flip ierīce. Pirms ierīces atvēršanas un diodes noņemšanas ir jānoņem četras vai vairākas skrūves.
- Kad ierīce ir atvērta, būs pāris metāla rāmji, kas tiek turēti ar skrūvēm. Rāmis satur lāzera komponentus. Pēc skrūvju noņemšanas varat noņemt rāmi un noņemt lāzera komponentus.
- Diodes ir mazākas par monētām. Diodei ir trīs metāla kājas, un to var ietīt metāla slānī ar caurspīdīgu aizsarglogu vai bez tā, vai arī tas var būt atvērts.
- Jums ir jāņem diode no lāzera komponenta. Lai atvieglotu darbu, vispirms noņemiet radiatoru no lāzera komponenta, pirms mēģināt noņemt diode. Ja jums ir antistatiska rokas siksna, valkājiet to, uzņemot diode.
- Rīkojieties ar diodu uzmanīgi, vēl uzmanīgāk, ja tā ir atvērta diode. Sagatavojiet antistatisku korpusu, lai uzglabātu diodes, līdz esat gatavs lāzera ražošanai.
Solis 3. Iegūstiet fokusējošo objektīvu
Lai ražotu lāzeru, diodes staram jāiet cauri fokusējošajai lēcai. To var izdarīt vienā no šiem diviem veidiem:
- Kā fokusu izmantojiet palielināmo stiklu. Pārvietojiet palielināmo stiklu, līdz atrodat pareizo vietu lāzera stara radīšanai, un tas jādara katru reizi, kad vēlaties izmantot lāzeru.
- Iegūstiet objektīva caurules komplektu ar mazjaudas lāzera diode, piemēram, 5 mW, un nomainiet diodu pret DVD rakstītāja diodu.
Solis 4. Iegūstiet vai izveidojiet kontroliera ķēdi
Solis 5. Pievienojiet diodi kontroliera ķēdei
Pievienojiet diodes pozitīvo vadu kontroliera ķēdes pozitīvajam vadam, bet negatīvo - pie negatīvā. Diodes kontaktu atrašanās vieta atšķiras atkarībā no tā, vai izmantojat sarkano diode no DVD rakstītāja vai zilo diode no Blu-Ray rakstītāja.
- Turiet diode ar kājām pret sevi, pagriežot to tā, lai kāju pamatnes veidotu trīsstūri, kas vērsts pa labi. Abās diodēs augšējā kāja ir pozitīvā kāja.
- Uz DVD rakstītāja sarkanās diodes kāja vidū, kas veido trīsstūra virsotni, ir negatīvā kāja.
- Uz Blu-Ray rakstnieka zilās diodes apakšstilbs ir negatīvā kāja.
6. solis Pievienojiet strāvas avotu kontroliera ķēdei
7. solis. Pielāgojiet lēcu, lai fokusētu lāzera staru
Padomi
- Jo mazāks jūs fokusējat lāzera staru, jo jaudīgāks būs lāzers, taču tas būs efektīvs tikai ar šo fokusa attālumu. Ja fokuss ir 1 m attālumā, lāzers ir efektīvs tikai 1 m attālumā. Ja nevēlaties izmantot lāzeru, izkliedējiet objektīva fokusu, līdz lāzera stars ir aptuveni galda tenisa bumbiņas diametrā.
- Lai aizsargātu lāzera ierīci, glabājiet to traukā, piemēram, LED lukturītī vai akumulatora turētājā, atkarībā no tā, cik maza ir jūsu kontroliera ķēde.
Brīdinājums
- Nespīdiniet lāzeru uz virsmas, kas atstaro gaismu. Lāzeri ir gaismas stari, un tos var atstarot tāpat kā nefokusētus starus, tikai ar lielākām sekām.
- Vienmēr valkājiet aizsargbrilles, kas raksturīgas lāzera stara viļņa garumam, ar kuru strādājat (šajā gadījumā lāzera diodes viļņa garumam). Lāzera brilles tiek ražotas krāsās, kas līdzsvaro lāzera staru krāsu: zaļa 650 nm sarkanam lāzeram, sarkani oranža 405 nm zilā lāzera krāsai. Lāzera aizsargbrilles vietā neizmantojiet metināšanas ķiveres, rievotas brilles vai saulesbrilles.
- Neskatieties lāzera staru avotā un nespīdiet lāzeri cilvēku acīs. IIIb klases lāzeri, šajā rakstā aplūkotais lāzera veids, var bojāt aci, pat izmantojot lāzera brilles. Neizšķirīgi mirdzošs lāzera stars ir arī likuma pārkāpums.
