Slovo „laser“je zkratka pro „zesílení světla stimulovanou emisí záření“. První laser využívající jako rezonátor stříbrný rubínový válec byl vyvinut v roce 1960 v kalifornských Hughes Research Laboratories. V současné době se lasery používají k účelům od měření až po čtení kódovaných dat a existuje několik způsobů, jak vyrobit laser, v závislosti na vašem rozpočtu a schopnostech.
Kroky
Část 1 ze 2: Pochopení toho, jak funguje laser
Krok 1. Zajistěte zdroj energie
Lasery fungují nebo „lasují“stimulací elektronů k vyzařování světla určité vlnové délky. (Tento proces byl poprvé navržen v roce 1917 Albertem Einsteinem.) Aby elektrony vyzařovaly světlo, musí nejprve absorbovat energii, která je posune na vyšší oběžnou dráhu, a poté tuto energii vybít jako světlo, když se vrátí na původní oběžnou dráhu. Tyto zdroje energie jsou známé jako „čerpadla“.
- Malé lasery, jako jsou přehrávače disků CD a DVD a laserová ukazovátka, využívají elektronické obvody k dodávání elektrického proudu diodám, které slouží jako čerpadlo.
- Lasery na oxid uhličitý jsou čerpány elektrickými výboji, aby excitovaly jejich elektrony.
- Excimerové lasery získávají energii z chemických reakcí.
- Lasery postavené kolem krystalů nebo skel používají silné světelné zdroje, jako jsou obloukové nebo zábleskové lampy.
Krok 2. Směřujte energii prostřednictvím média zisku
Ziskové médium nebo aktivní laserové médium zesiluje sílu světla vydávaného stimulovanými elektrony. Ziskem médií může být některá z následujících položek:
- Polovodiče vyrobené z materiálů, jako je arsenid galia, arsenid hlinito -gallium nebo arsenid india a galia.
- Krystaly, jako je rubínový válec používaný v laseru Hughes Laboratories. Rovněž byl použit safír a granát, stejně jako vlákna z optického skla. Tato skla a krystaly jsou ošetřeny ionty prvků vzácných zemin
- Keramika, která byla rovněž ošetřena ionty vzácných zemin.
- Kapaliny, obvykle barviva, ačkoli infračervený laser byl vyroben pomocí ginu a tonika jako média zisku. Želatinový dezert (Jell-O) byl také úspěšně použit jako médium zisku.
- Plyny, jako je oxid uhličitý, dusík, rtuťové páry nebo směs helium-neon.
- Chemické reakce.
- Elektronové paprsky.
- Jaderné materiály. Uranový laser byl poprvé vyroben v listopadu 1960, šest měsíců po prvním rubínovém laseru.
Krok 3. Nastavte zrcadla tak, aby obsahovala světlo
Tato zrcadla nebo rezonátory udržují světlo v laserové komoře, dokud se nevytvoří na požadovanou úroveň energie pro uvolnění, a to buď pomocí malé clony v jednom ze zrcadel, nebo prostřednictvím čočky.
- Nejjednodušší nastavení rezonátoru, lineární rezonátor, používá dvě zrcadla umístěná na opačných stranách laserové komory. Vytváří jediný výstupní paprsek.
- Složitější nastavení, prstencový rezonátor, používá tři nebo více zrcadel. Může vytvořit jeden paprsek pomocí optického izolátoru nebo více paprsků.
Krok 4. Pomocí zaostřovací čočky nasměrujte světlo přes zisk
Spolu se zrcátky pomáhá čočka koncentrovat a usměrňovat světlo tak, aby médium zisku získalo co nejvíce.
Část 2 ze 2: Stavba laseru
Metoda jedna: Sestavení laseru ze soupravy
Krok 1. Najděte prodejce
Můžete jít do obchodu s elektronikou nebo online vyhledat „laserovou soupravu“, „laserový modul“nebo „laserovou diodu“. Vaše laserová sada by měla obsahovat následující:
- Okruh řidiče. (Někdy se prodává odděleně od ostatních komponent.) Vyhledejte obvod ovladače, který vám umožní upravit proud.
- Laserová dioda.
- Nastavitelný objektiv ze skla nebo plastu. Dioda a čočka jsou obvykle zabaleny dohromady v malé trubičce. (Tyto součásti se někdy prodávají odděleně od obvodu ovladače.)
Krok 2. Sestavte obvod ovladače
Mnoho laserových sad vyžaduje, abyste sestavili obvod ovladače. Tyto sady obsahují desku plošných spojů a související součásti a vyžadují, abyste je spojili dohromady podle přiloženého schématu. Jiné sady mohou mít obvod již sestavený.
- Pokud máte znalosti elektroniky, můžete si také navrhnout vlastní obvod ovladače. Obvod ovladače LM317 poskytuje dobrou šablonu pro navrhování vlastních. Ujistěte se, že používáte obvod odpor-kondenzátor (RC) k ochraně výstupního výkonu před hroty.
- Jakmile sestavíte obvod ovladače, můžete jej vyzkoušet připojením ke světelné diodě (LED). Pokud se LED dioda hned nerozsvítí, upravte potenciometr. Pokud se tím problém nevyřeší, znovu zkontrolujte obvod a zkontrolujte, zda je vše správně připojeno.
Krok 3. Připojte obvod ovladače k diodě
Pokud máte digitální multimetr, můžete jej zapojit do obvodu a sledovat proud, který dioda přijímá. Většina diod pojme rozsah 30 až 250 miliampérů (mA), zatímco rozsah 100 až 150 mA vytvoří dostatečně silný paprsek.
Zatímco silnější paprsek z diody vytvoří silnější paprsek, dodatečný proud potřebný ke generování tohoto paprsku spálí diodu rychleji
Krok 4. Připojte napájecí zdroj (baterii) k obvodu ovladače
Dioda by nyní měla jasně zářit.
Krok 5. Upravte objektiv tak, aby zaostřil laserový paprsek
Pokud míříte na zeď, upravujte, dokud se neobjeví pěkný, jasný bod.
Jakmile nastavíte čočku tak daleko, umístěte zápalku do souladu s paprskem a upravte čočku, dokud neuvidíte, jak hlava kouře začíná kouřit. Můžete také zkusit prasknout balónky nebo vypálit díry v papíru
Metoda dvě: Sestavení laseru s nalezenou diodou
Krok 1. Získejte starou vypalovačku DVD nebo Blu-Ray
Vyhledejte jednotku s rychlostí zápisu 16x nebo vyšší. Tyto jednotky mají diody s výkonem 150 miliwattů (mW) nebo lepším.
- 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 musí být dostatečně funkční na zápis disků, i když ne nutně úspěšně. (Jinými slovy, jeho dioda musí být funkční.)
- Nenahrazujte čtečku DVD, vypalovačku CD nebo čtečku disků CD zapisovačem DVD. Čtečka DVD má červenou diodu, ale není tak výkonná jako zapisovací jednotka DVD. Dioda zapisovače disků CD je dostatečně výkonná, ale v infračerveném rozsahu vyzařuje světlo a láká vás hledat paprsek, který nevidíte.
Krok 2. Vyjměte z něj diodu
Otočte pohon. Uvidíte čtyři nebo více šroubů, které budete muset odšroubovat, než budete moci oddělit pohon a sklízet diodu.
- Jakmile oddělíte disk, uvidíte dvojici kovových kolejnic držených na místě pomocí šroubů. Ty podporují laserovou sestavu. Když odšroubujete kolejnice, můžete je vyjmout a vyjmout laserovou sestavu.
- Dioda bude menší než cent. Má tři kovové kolíky a může být uzavřen v kovovém plášti, s ochranným průhledným oknem nebo bez něj, nebo může být odhalen.
- Budete muset vypáčit diodu ze sestavy laseru. Možná bude pro vás snazší vyjmout chladič ze sestavy, než se pokusíte extrahovat diodu. Pokud máte antistatický náramek, použijte jej při odstraňování diody.
- S diodou zacházejte opatrně, zvláště pokud se jedná o exponovanou diodu. Možná budete chtít mít antistatický kontejner, do kterého diodu vložíte, dokud nebudete moci sestavit laser.
Krok 3. Získejte zaostřovací čočku
Chcete -li jej použít jako laser, budete muset projít paprskem diody přes zaostřovací čočku. Můžete to provést jedním ze dvou způsobů:
- Jako zaostřovač použijte lupu. Budete muset pohnout sklem, abyste našli správné místo pro výrobu laserového paprsku, a budete to muset udělat pokaždé, když použijete laser.
- Pořiďte si laserovou diodu s malým výkonem, například 5 mW, sestavu tubusu objektivu, a vyměňte diodu sestavy za zapisovací diodu DVD.
Krok 4. Získejte nebo sestavte obvod ovladače
Krok 5. Připojte diodu k obvodu ovladače
Připojte kladný kolík k kladnému vodiči z obvodu ovladače a záporný kolík k zápornému vodiči. Umístění pinů se liší podle toho, zda pracujete s červenou zapisovací diodou DVD nebo modrou zapisovací diodou Blu-Ray.
- Držte diodu tak, aby kolíky směřovaly k vám, otočené tak, aby špendlíky vytvářely trojúhelník směřující doprava. Na obou diodách je kolík nahoře kladný.
- Na červené diodě zapisovací jednotky DVD je středový kolík, který tvoří vrchol trojúhelníku, záporný kolík.
- Na modré zapisovací diodě Blu-Ray je spodní pin záporný.
Krok 6. Připojte napájecí zdroj k obvodu ovladače
Krok 7. Upravte objektiv tak, aby zaostřil laserový paprsek
Tipy
- Čím menší laserový paprsek soustředíte, tím bude silnější, ale bude účinný pouze na vzdálenost, na kterou jej zaostříte. Pokud paprsek zaostříte na vzdálenost 1 m, bude účinný pouze na 1 m. Pokud laser nepoužíváte, rozostřete jeho čočku, dokud paprsek, který vydává, bude mít průměr pingpongového míčku.
- Aby byl váš sestavený laser chráněn, budete jej chtít uchovat v nějakém případě, jako je například LED svítilna nebo držák baterie, v závislosti na tom, jak malý je váš obvod ovladače.
Varování
- Nesvítí laserem na reflexní povrch. Laser je paprsek světla a může být odražen stejně jako nesoustředěný paprsek světla, jen s většími důsledky.
- Vždy používejte brýle dimenzované na vlnovou délku paprsku laseru, se kterým pracujete (v tomto případě vlnovou délku laserové diody). Laserové brýle jsou v doplňkové barvě paprsku: zelená pro červený laser 650 nm, oranžově červená pro modrý 405 nm laser. Laserové brýle nenahrazujte svařovací maskou, kouřovým sklem nebo slunečními brýlemi.
- Nedívejte se do laserového paprsku ani si nesviťte do očí někoho jiného. Lasery třídy IIIb, druh laseru popsaného v tomto článku, mohou poškodit oko, i když nosí laserové brýle. Je také nezákonné bez rozdílu ukazovat na lasery tohoto druhu.
