Sąvoka „lazeris“iš tikrųjų reiškia „šviesos stiprinimą stimuliuojant spinduliuotę“. Pirmasis lazeris, kuriame kaip rezonatorius buvo naudojamas sidabru dengtas rubino cilindras, buvo sukurtas 1960 metais Kalifornijos Hughes tyrimų laboratorijose. Šiandien lazeriai naudojami įvairiems dalykams - nuo matavimo iki užšifruotų duomenų skaitymo, ir yra keletas būdų, kaip gaminti lazerius, atsižvelgiant į biudžetą ir galimybes.
Žingsnis
1 dalis iš 2: Lazerių veikimo supratimas
Žingsnis 1. Pateikite energijos šaltinį
Lazeriai veikia arba „lazeriai“, skatindami elektronus skleisti tam tikro bangos ilgio šviesą. (Pirmą kartą šį procesą pasiūlė 1917 m. Albertas Einšteinas.) Kad galėtų skleisti šviesą, elektronai pirmiausia turi sugerti energiją, kad būtų išstumti į aukštesnę orbitą, o paskui tą energiją išleisti kaip šviesą grįžę į pradinę orbitą. Šis energijos šaltinis vadinamas „siurbliu“.
- Maži lazeriai, tokie kaip CD ir DVD grotuvuose ir lazerinėse rodyklėse, naudoja elektros grandinę, kad diodui, kuris veikia kaip siurblys, tiektų elektros srovę.
- Anglies dioksido lazeris pumpuojamas elektros srove, kad stimuliuotų elektronus.
- Eksimeriniai lazeriai energiją gauna iš cheminių reakcijų.
- Lazeriai, pagaminti iš krištolo ar stiklo, naudoja stiprų šviesos šaltinį, pvz., Lanko ar blykstės lempą.
Žingsnis 2. Nukreipkite energiją per stiprinimo terpę
Stiprinanti terpė arba aktyvi lazerio terpė sustiprina spindulio išskiriamą energiją dėl stimuliuojamų elektronų. Sustiprinimo terpė gali būti viena iš šių:
- Puslaidininkiai, pagaminti iš tokių medžiagų kaip galio arsenidas, aliuminio galio arsenidas arba indžio galio arsenidas.
- Rubino cilindro pavidalo kristalas, naudojamas pirmajame lazeryje, kurį pagamino „Hughes Laboratories“. Taip pat buvo naudojami safyrai ir granatai, taip pat optiniai stiklo pluoštai. Stiklas ir kristalai yra apdorojami retųjų žemių metalų jonais.
- Keramika, kuri taip pat yra iš anksto apdorota retųjų žemių metalų jonais.
- Skysčiai, dažniausiai dažikliai, nors infraraudonųjų spindulių lazeriai gaminami naudojant stiprinamąją terpę džiną ir toniką. Želatinos desertas (Jell-O) taip pat sėkmingai naudojamas kaip stiprinanti terpė.
- Dujos, tokios kaip anglies dioksidas, azotas, gyvsidabrio garai arba helio ir neono mišinys.
- Cheminė reakcija.
- Elektroninis prožektorius.
- Branduolinė medžiaga. Pirmasis urano lazeris buvo sukurtas 1960 m. Lapkritį, praėjus šešiems mėnesiams po pirmojo rubino lazerio sukūrimo.
Žingsnis 3. Sureguliuokite veidrodžius, kad jie atitiktų šviesą
Veidrodis arba rezonatorius palaiko spindulį lazerio kameroje, kol pasiekia norimą iškrovos energijos lygį, arba per mažą angą viename iš veidrodžių, arba per objektyvą.
- Paprasčiausias rezonatoriaus nustatymas, tiesinis rezonatorius, naudoja du veidrodžius, esančius priešais vienas kitą lazerio kameroje. Šis nustatymas sukuria vieną šviesos spindulį.
- Sudėtingesnis išdėstymas, žiedinis rezonatorius, naudoja tris ar daugiau veidrodžių. Šis išdėstymas gali sukurti vieną spindulį, naudojant optinį izoliatorių, arba dvigubą spindulį.
Žingsnis 4. Naudokite fokusavimo lęšį, kad nukreiptumėte spindulį per stiprinimo terpę
Kartu su veidrodžiu objektyvas padeda sufokusuoti ir nukreipti šviesą taip, kad stiprinanti terpė gautų kuo daugiau šviesos.
2 dalis iš 2: Lazerių gamyba
Pirmasis metodas: lazerio gaminimas iš lazerinio įrenginio
Žingsnis 1. Raskite parduotuvę, kuri parduoda lazerinius prietaisus
Galite nueiti į elektros parduotuvę arba ieškoti internete „lazerio prietaiso“, „lazerio modulio“ar „lazerinio diodo“. Lazerinis prietaisas turėtų apimti:
- valdiklio grandinė. (Ši dalis kartais parduodama atskirai nuo kitų komponentų.) Ieškokite valdymo grandinės, kuri leistų reguliuoti srovės stiprį.
- Lazeriniai diodai.
- Objektyvas, stiklas arba plastikas, kurį galima reguliuoti. Paprastai diodas ir lęšis yra supakuoti į mažą vamzdelį. (Šie komponentai kartais parduodami atskirai nuo valdiklio grandinės.)
2 žingsnis. Surinkite valdiklio grandinę
Daugeliui lazerinių prietaisų reikia sukurti savo valdiklio grandinę. Šio tipo prietaisas apima plokštę ir susijusias dalis, ir jūs turite jas lituoti kartu pagal schemą, pateiktą kartu su įrenginiu. Tačiau yra ir kitų prietaisų, turinčių įmontuotą valdymo grandinę.
- Taip pat galite patys suprojektuoti valdiklio grandinę, jei turite elektroninės patirties. LM317 valdiklio grandinė yra puikus šablonas kuriant savo grandinę. Įsitikinkite, kad naudojate rezistoriaus-kondensatoriaus grandinę, kad sukurta energija nespinduliuotų per daug impulsų.
- Sukūrę valdiklio grandinę, išbandykite ją prijungdami prie šviesos diodo (LED). Jei šviesos diodas neužsidega iš karto, sureguliuokite potenciometrą. Jei problema išlieka, dar kartą patikrinkite grandinę ir įsitikinkite, kad visos dalys yra tinkamai prijungtos.
Žingsnis 3. Prijunkite valdiklio grandinę prie diodo
Jei turite skaitmeninį multimetrą, prijunkite jį prie grandinės, kad galėtumėte stebėti diodo gaunamą srovę. Dauguma diodų gali talpinti 30–250 miliamperų (mA) diapazoną, o 100–150 mA diapazonas sukuria gana stiprų spindulį.
Nors stipresnis spindulys iš diodo sukels galingesnį lazerį, papildoma srovė, reikalinga spinduliui sukurti, sudegs ir greičiau sugadins diodą
Žingsnis 4. Prijunkite maitinimo šaltinį (akumuliatorių) prie valdiklio grandinės
Diodas dabar turėtų šviesti ryškiai.
Žingsnis 5. Sureguliuokite objektyvą, kad sufokusuotumėte lazerio spindulį
Jei norite paryškinti sieną, sureguliuokite ją, kol pasirodys graži šviesi vieta.
Tinkamai nustatę objektyvą, į lazerio kelią įdėkite degtuką ir sureguliuokite objektyvą, kol degtuko galvutė pradės rūkyti. Taip pat galite pabandyti susprogdinti balionus ar išmušti skyles popieriuje lazeriu
Antrasis metodas: lazerių gamyba iš panaudotų diodų
Žingsnis 1. Įsigykite naudotą DVD ar „Blu-Ray“rašytoją
Ieškokite įrenginio, kurio rašymo greitis yra 16 kartų ar didesnis. Įrenginyje yra diodas, kurio išėjimo galia yra 150 milivatų (mW) arba didesnė.
- DVD rašytojas turi raudoną diodą, kurio bangos ilgis yra 650 nanometrų (nm).
- „Blu-Ray“rašytojas turi mėlyną diodą, kurio bangos ilgis yra 405 nm.
- DVD rašytojas turėtų sugebėti rašyti diskus, nors jis neturi būti sėkmingas. (Kitaip tariant, diodas vis tiek turėtų veikti).
- Nenaudokite DVD skaitytuvo, kompaktinių diskų rašytojo ar kompaktinių diskų skaitytuvo, kad pakeistumėte DVD rašytoją. DVD skaitytuvai turi raudonus diodus, bet ne tokius galingus kaip DVD rašytojai. Kompaktinių diskų rašymo diodai yra gana galingi, tačiau skleidžia šviesą infraraudonųjų spindulių diapazone, todėl jūs turite ieškoti spindulių, kurių nematote.
Žingsnis 2. Paimkite diodą iš DVD/„Blu-Ray“rašymo įrenginio
Apversti įtaisą. Prieš atidarant prietaisą ir nuėmus diodą, reikia atsukti keturis ar daugiau varžtų.
- Kai prietaisas bus atidarytas, bus pora metalinių rėmų, laikomų varžtais. Rėmas laiko lazerio komponentus. Atsukę varžtus, galite nuimti rėmą ir nuimti lazerio komponentus.
- Diodai yra mažesni nei monetos. Diodas turi tris metalines kojas ir gali būti apgaubtas metaliniu sluoksniu, su skaidriu apsauginiu langu arba be jo, arba gali būti atidarytas.
- Jūs turite paimti diodą iš lazerio komponento. Kad būtų lengviau, prieš nuimdami diodą, pirmiausia išimkite radiatorių iš lazerio komponento. Jei turite antistatinį riešo diržą, nešiokite jį, kai pasiimate diodą.
- Su diodu elkitės atsargiai, dar atsargiau, jei tai yra atviras diodas. Paruoškite antistatinį dėklą diodams laikyti, kol būsite pasiruošę gaminti lazerį.
Žingsnis 3. Gaukite fokusavimo objektyvą
Diodo spindulys turi praeiti pro fokusavimo lęšį, kad gautų lazerį. Tai galite padaryti vienu iš šių dviejų būdų:
- Kaip fokusą naudokite didinamąjį stiklą. Judinkite didinamąjį stiklą, kol rasite tinkamą vietą lazerio spinduliui gaminti, ir tai turėtų būti daroma kiekvieną kartą, kai norite naudoti lazerį.
- Gaukite objektyvo vamzdelio rinkinį su mažos galios lazeriniu diodu, pvz., 5 mW, ir pakeiskite diodą DVD rašytojo diodu.
Žingsnis 4. Gaukite arba sukurkite valdiklio grandinę
Žingsnis 5. Prijunkite diodą prie valdiklio grandinės
Prijunkite teigiamą diodo laidą prie teigiamo valdiklio grandinės laido, o neigiamą - prie neigiamo. Diodų kaiščių vieta skiriasi priklausomai nuo to, ar naudojate raudoną diodą iš DVD rašytojo, ar mėlyną diodą iš „Blu-Ray“rašytojo.
- Laikykite diodą kojomis į save, pasukite jį taip, kad kojų pagrindai sudarytų trikampį, nukreiptą į dešinę. Abiejuose dioduose viršutinė koja yra teigiama.
- Ant raudono DVD rašytojo diodo trikampio viršūnę sudaranti kojelė viduryje yra neigiama kojelė.
- Mėlynajame „Blu-Ray“rašytojo diode apatinė koja yra neigiama.
Žingsnis 6. Prijunkite maitinimo šaltinį prie valdiklio grandinės
Žingsnis 7. Sureguliuokite objektyvą, kad sufokusuotumėte lazerio spindulį
Patarimai
- Kuo mažesnis lazerio spindulio fokusavimas, tuo lazeris bus galingesnis, tačiau jis bus veiksmingas tik esant tokiam židinio nuotoliui. Jei fokusuojama 1 m atstumu, lazeris veiksmingas tik 1 m atstumu. Kai nenorite naudoti lazerio, išsklaidykite objektyvo židinį, kol lazerio spindulys bus maždaug stalo teniso kamuoliuko skersmens.
- Kad apsaugotumėte lazerinį įrenginį, laikykite jį talpykloje, pvz., LED žibintuvėlyje arba akumuliatoriaus laikiklyje, priklausomai nuo to, kokia maža jūsų valdiklio grandinė.
Įspėjimas
- Nešvieskite lazerio ant paviršiaus, kuris atspindi šviesą. Lazeriai yra šviesos spinduliai ir gali atsispindėti kaip ir nefokusuoti spinduliai, tik su didesnėmis pasekmėmis.
- Visada dėvėkite akinius, kurie yra būdingi lazerio spindulio, su kuriuo dirbate, bangos ilgiui (šiuo atveju - lazerinio diodo bangos ilgiui). Lazeriniai akiniai gaminami spalvomis, kurios subalansuoja lazerio spindulio spalvą: žalia 650 nm raudonam lazeriui, raudona oranžinė 405 nm mėlynajam lazeriui. Vietoj lazerinių akinių nenaudokite suvirinimo šalmų, briaunotų akinių ar akinių nuo saulės.
- Nežiūrėkite į lazerio spindulio šaltinį ir nešvieskite lazerio žmonėms į akis. IIIb klasės lazeriai, šiame straipsnyje aptartas lazerio tipas, gali pažeisti akis net ir naudojant lazerinius akinius. Nepriklausomai spindintis lazerio spindulys taip pat yra įstatymų pažeidimas.
