Riječ "laser" je kratica za "pojačanje svjetlosti stimuliranom emisijom zračenja". Prvi laser, koji je koristio srebrno obložen rubinski cilindar kao rezonator, razvijen je 1960. u kalifornijskoj istraživačkoj laboratoriji Hughes. Danas se laseri koriste u različite svrhe, od mjerenja do čitanja kodiranih podataka, a postoji nekoliko načina za izradu lasera, ovisno o vašem budžetu i vještinama.
Koraci
1. dio 2: Razumijevanje rada lasera
Korak 1. Omogućite izvor energije
Laseri djeluju ili "laserski" stimulirajući elektrone da emitiraju svjetlost određene valne duljine. (Ovaj proces je prvi put predložio Albert Einstein 1917.) Da bi elektroni emitirali svjetlost, prvo moraju apsorbirati energiju kako bi ih podigli na višu orbitu, a zatim ispustiti tu energiju kao svjetlost pri povratku na svoju orbitu. Ovi izvori energije poznati su kao „pumpe“.
- Mali laseri, poput onih u CD i DVD playerima i laserskim pokazivačima, koriste elektronička kola za napajanje dioda električnom strujom, koja služi kao pumpa.
- Laseri s ugljičnim dioksidom pumpaju se električnim pražnjenjem kako bi pobudili svoje elektrone.
- Ekscimerni laseri svoju energiju dobivaju iz kemijskih reakcija.
- Laseri izgrađeni oko kristala ili čaša koriste jake izvore svjetlosti poput lučnih ili bljeskalica.
Korak 2. Kanalirajte energiju kroz pojačani medij
Medij pojačanja ili aktivni laserski medij pojačava snagu svjetlosti koju ispuštaju stimulirani elektroni. Pojačani mediji mogu biti bilo koja od sljedećih stavki:
- Poluvodiči napravljeni od materijala kao što su galijev arsenid, aluminijski galijev arsenid ili indijski galijev arsenid.
- Kristali poput cilindra od rubina koji se koristi u laseru Hughes Laboratories. Korišteni su i safir i granat, kao i vlakna od optičkog stakla. Ova stakla i kristali obrađeni su ionima elemenata rijetke zemlje
- Keramika, koja je takođe obrađena jonima retkih zemalja.
- Tečnosti, obično boje, iako je infracrveni laser proizveden upotrebom gina i tonika kao podloge za pojačavanje. Želatinski desert (Jell-O) takođe se uspešno koristi kao medijum za pojačavanje.
- Plinovi, poput ugljičnog dioksida, dušika, živine pare ili mješavine helija i neona.
- Kemijske reakcije.
- Elektronski zraci.
- Nuklearni materijali. Uranijumski laser prvi put je proizveden u novembru 1960. godine, šest mjeseci nakon prvog rubinskog lasera.
Korak 3. Postavite ogledala da sadrže svjetlo
Ova ogledala ili rezonatori zadržavaju svjetlost unutar laserske komore sve dok se ne izgradi do željenog nivoa energije za oslobađanje, bilo kroz mali otvor u jednom od ogledala ili kroz objektiv.
- Najjednostavniji postav rezonatora, linearni rezonator, koristi dva ogledala postavljena na suprotnim stranama laserske komore. Proizvodi jedan izlazni snop.
- Komplikovanije podešavanje, prstenasti rezonator, koristi tri ili više ogledala. Može stvoriti jedan snop, uz pomoć optičkog izolatora, ili više snopa.
Korak 4. Pomoću objektiva za fokusiranje usmjerite svjetlo kroz pojačavački medij
Zajedno s ogledalima, objektiv pomaže koncentriranju i usmjeravanju svjetlosti tako da medij pojačanja prima što je više moguće.
Dio 2 od 2: Izgradnja lasera
Prva metoda: Izrada lasera iz kompleta
Korak 1. Pronađite prodavača
Možete otići u trgovinu elektronike ili na internetu potražiti „laserski komplet“, „laserski modul“ili „laserska dioda“. Vaš laserski pribor trebao bi uključivati sljedeće:
- Krug upravljačkog programa. (Ovo se ponekad prodaje odvojeno od ostalih komponenti.) Potražite krug upravljačkog programa koji vam omogućuje podešavanje struje.
- Laserska dioda.
- Podesivo sočivo od stakla ili plastike. Obično su dioda i leća pakirani zajedno u malu cijev. (Ove se komponente ponekad prodaju odvojeno od upravljačkog kruga.)
Korak 2. Sastavite upravljački krug
Mnogi laserski setovi zahtijevaju sastavljanje upravljačkog kruga. Ovi setovi uključuju ploču i povezane dijelove i zahtijevaju da je lemite zajedno, prema priloženoj shemi. Drugi kompleti mogu imati sklop već sklopljen.
- Možete i sami dizajnirati krug upravljačkih programa, ako za to imate znanje elektronike. Krug upravljačkog programa LM317 pruža dobar predložak za dizajniranje vlastitog. Svakako upotrijebite krug otpornika-kondenzatora (RC) kako biste zaštitili izlaznu snagu od skokova.
- Nakon što sastavite upravljački krug, možete ga testirati spajanjem na svjetlosnu diodu (LED). Ako LED dioda ne zasvijetli odmah, podesite potenciometar. Ako to ne riješi problem, ponovno provjerite krug da vidite da li je sve ispravno povezano.
Korak 3. Spojite upravljački krug na diodu
Ako imate digitalni multimetar, možete ga spojiti u krug kako biste nadgledali struju koju dioda prima. Većina dioda može prihvatiti raspon od 30 do 250 miliampera (mA), dok će raspon od 100 do 150 mA proizvesti dovoljno snažan snop.
Dok će snažniji snop diode proizvoditi snažniji snop, dodatna struja potrebna za generiranje tog snopa brže će izgorjeti diodu
Korak 4. Priključite izvor napajanja (bateriju) u krug upravljačkog programa
Dioda bi sada trebala jako svijetliti.
Korak 5. Podesite sočivo tako da fokusira laserski zrak
Ako ciljate u zid, namještajte dok se ne pojavi lijepa, svijetla tačka.
Nakon što ste do sada namjestili objektiv, postavite šibicu u liniju snopa i namjestite objektiv sve dok ne vidite da šibica počinje dimiti. Također možete pokušati ispucati balone ili zapaliti rupe na papiru
Drugi metod: Izgradnja lasera sa pronađenom diodom
Korak 1. Nabavite stari DVD ili Blu-Ray pisač
Potražite jedinicu sa brzinom pisanja 16x ili većom. Ove jedinice imaju diode izlazne snage 150 milivata (mW) ili bolje.
- DVD snimač ima crvenu diodu talasne dužine 650 nanometara (nm).
- Blu-Ray pisač ima plavu diodu talasne dužine 405 nm.
- DVD snimač mora biti dovoljno funkcionalan za pisanje diskova, iako ne nužno uspješno. (Drugim riječima, njegova dioda mora biti funkcionalna.)
- Nemojte zamjenjivati DVD čitač, CD pisač ili čitač CD -a DVD snimačem. DVD čitač ima crvenu diodu, ali nije tako snažan kao DVD pisač. Dioda pisača CD -a je dovoljno snažna, ali emitira svjetlost u infracrvenom području, pa vas dovodi u iskušenje da potražite snop koji ne vidite.
Korak 2. Uklonite diodu s nje
Okrenite pogon. Vidjet ćete četiri ili više vijaka koje ćete morati odvrnuti prije nego što odvojite pogon i uberete diodu.
- Nakon što odvojite pogon, vidjet ćete par metalnih šina pričvršćenih vijcima. Oni podržavaju laserski sklop. Kad odvrnete tračnice, možete ih ukloniti i izvaditi laserski sklop.
- Dioda će biti manja od penija. Ima tri metalne igle i može biti zatvorena u metalnu jaknu, sa ili bez zaštitnog prozirnog prozora, ili može biti izložena.
- Morat ćete izvući diodu iz laserskog sklopa. Možda će vam biti lakše ukloniti hladnjak iz sklopa prije nego što pokušate izvaditi diodu. Ako imate antistatički narukvicu, upotrijebite je za uklanjanje diode.
- Pažljivo rukujte diodom, posebno ako je dioda izložena. Možda ćete htjeti imati antistatički spremnik u koji ćete staviti diodu dok ne sastavite svoj laser.
Korak 3. Nabavite sočivo za fokusiranje
Morat ćete proći diodni snop kroz fokusnu leću da biste ga koristili kao laser. To možete učiniti na jedan od dva načina:
- Koristite povećalo kao fokus. Morat ćete pomaknuti staklo kako biste pronašli pravo mjesto za stvaranje laserskog snopa, a to ćete morati učiniti svaki put kada koristite laser.
- Nabavite lasersku diodu male snage, poput 5 mW, sklop cijevi objektiva i zamijenite diodu za snimanje DVD diode za pisanje.
Korak 4. Nabavite ili sastavite upravljački krug
Korak 5. Spojite diodu na upravljački krug
Priključujete pozitivni pin na pozitivni vod iz upravljačkog kruga, a negativni pin na negativni vodič. Položaj pina razlikuje se ovisno o tome radite li s crvenom DVD diodom za pisanje ili plavom diodom za pisanje Blu-Ray.
- Držite diodu sa zatičima okrenutim prema vama, okrenutim tako da glave igle čine trokut koji pokazuje udesno. Na obje diode, pin na vrhu je pozitivan pin.
- Na crvenoj DVD diodi za pisanje, središnji pin, koji čini vrh trokuta, je negativni pin.
- Na plavoj Blu-Ray diodi za pisanje donji pin je negativni pin.
Korak 6. Priključite izvor napajanja na krug upravljačkog programa
Korak 7. Podesite sočivo tako da fokusira laserski zrak
Savjeti
- Što manje koncentrirate laserski snop, on će biti snažniji, ali bit će učinkovit samo na udaljenosti na koju ga fokusirate. Ako fokusirate snop na udaljenosti od 1 m, bit će učinkovit samo na 1 m. Kada ne koristite svoj laser, fokusirajte njegovo sočivo sve dok snop koji proizvodi bude približno promjera loptice za ping pong.
- Da biste zaštitili svoj sklopljeni laser, htjet ćete ga držati u nekoj vrsti kućišta, poput LED svjetiljke ili držača baterije, ovisno o tome koliko je mali krug vašeg upravljačkog programa.
Upozorenja
- Nemojte zračiti laserom na reflektirajuću površinu. Laser je snop svjetlosti i može se reflektirati isto kao i nefokusirani snop svjetlosti, samo s većim posljedicama.
- Uvijek nosite naočare određene valnom duljinom zraka lasera s kojim radite (u ovom slučaju valnu duljinu laserske diode). Laserske naočare su u komplementarnoj boji snopa: zelena za crveni laser od 650 nm, narandžasto-crvena za plavi laser od 405 nm. Ne zamjenjujte masku za zavarivanje, dimljeno staklo ili sunčane naočale laserskim naočalama.
- Ne gledajte u laserski snop niti ga sijevajte u tuđe oči. Laseri klase IIIb, vrsta lasera opisana u ovom članku, mogu oštetiti oko, čak i kada nosite laserske naočale. Takođe je nezakonito usmjeravanje lasera ove vrste neselektivno.
