Mõiste "laser" tähistab tegelikult "valguse võimendamist stimuleeritud kiirguse kaudu". Esimene laser, mis kasutas resonaatorina hõbedaga kaetud rubiinsilindrit, töötati välja 1960. aastal California Hughes Research Laboratoriesis. Tänapäeval kasutatakse lasereid mitmesugusteks asjadeks alates mõõtmisest kuni krüpteeritud andmete lugemiseni ning olenevalt eelarvest ja võimalustest on laserite valmistamiseks mitmeid viise.
Samm
Osa 1 /2: Laserite toimimise mõistmine
Samm 1. Pakkuge energiaallikat
Laserid töötavad ehk "laserid", stimuleerides elektronid teatud lainepikkusega valgust kiirgama. (Protsessi pakkus esmakordselt välja 1917. aastal Albert Einstein.) Valguse kiirgamiseks peavad elektronid kõigepealt neelama energiat, et tõusta kõrgemale orbiidile, ja seejärel vabastama selle energia valgusena, kui nad naasevad oma esialgsele orbiidile. Seda energiaallikat nimetatakse "pumbaks".
- Väikesed laserid, näiteks need, mis on CD- ja DVD -mängijates ning lasernäidikud, kasutavad elektriskeemi, et anda elektrivoolu dioodile, mis toimib pumbana.
- Süsinikdioksiidlaserit pumbatakse elektrivooluga, et stimuleerida elektrone.
- Eksimeerlaserid saavad energiat keemilistest reaktsioonidest.
- Kristallist või klaasist valmistatud laserid kasutavad tugevat valgusallikat, näiteks kaarlampi või välklampi.
Samm 2. Suunake energia võimenduskeskkonna kaudu
Võimendusmeedium ehk aktiivne laserkeskkond võimendab kiirguse poolt stimuleeritud elektronide mõjul vabanevat energiat. Tugevdav keskkond võib olla üks järgmistest:
- Pooljuhid, mis on valmistatud sellistest materjalidest nagu gallium -arseniid, alumiinium -gallium -arseniid või indium -gallium -arseniid.
- Rubiinsilindritaoline kristall, mida kasutati Hughes Laboratoriesi esimeses laseris. Kasutatud on ka safiire ja granaatõuna ning optilist klaaskiudu. Klaasi ja kristalle töödeldakse haruldaste muldmetallide ioonidega.
- Keraamika, mida eeltöödeldakse ka haruldaste muldmetallide ioonidega.
- Vedelikud, tavaliselt värvained, kuigi infrapunalasereid toodetakse võimendava keskkonnana džinni ja toonikuga. Tugevdava keskkonnana on edukalt kasutatud ka želatiinist magustoitu (Jell-O).
- Gaasid, nagu süsinikdioksiid, lämmastik, elavhõbedaaur või heelium-neoonisegu.
- Keemiline reaktsioon.
- Elektrooniline prožektor.
- Tuumaaine. Esimene uraanlaser loodi 1960. aasta novembris, kuus kuud pärast esimese rubiinlaseri loomist.
Samm 3. Reguleerige peeglid valguse järgi
Peegel või resonaator hoiab laserkiirguses kiiret, kuni see saavutab tühjendamiseks soovitud energiataseme, kas ühe peegli väikese avause või läätse kaudu.
- Lihtsaim resonaatori seadistus, lineaarne resonaator, kasutab kahte laserkambris üksteise vastas asetsevat peeglit. See säte tekitab ühe valgusvihu.
- Keerulisem paigutus, rõngasresonaator, kasutab kolme või enamat peeglit. See paigutus võib toota optilise isolaatori abil ühe tala või topeltkiire.
Samm 4. Kasutage teravustamisläätsi, et suunata valgusvihk läbi võimenduskeskkonna
Koos peegliga aitab objektiiv fokuseerida ja suunata valgust nii, et võimendav keskkond saaks võimalikult palju valgust.
Osa 2 /2: Laserite valmistamine
Esimene meetod: laseri valmistamine laserseadmest
Samm 1. Leidke pood, kus müüakse laserseadmeid
Võite minna elektripoodi või otsida Internetist „laserseadet”, „lasermoodulit” või „laserdioodi”. Laserseade peaks sisaldama järgmist:
- kontrolleri ahel. (Seda osa müüakse mõnikord teistest komponentidest eraldi.) Otsige juhtimisahelat, mis võimaldab teil voolutugevust reguleerida.
- Laserdioodid.
- Klaasist või plastist lääts, mida saab reguleerida. Tavaliselt on diood ja lääts pakitud kokku väikesesse torusse. (Neid komponente müüakse mõnikord kontrolleriahelast eraldi.)
Samm 2. Pange kontrolleri ahel kokku
Paljud laserseadmed nõuavad oma kontrolleriahela ehitamist. Seda tüüpi seade sisaldab trükkplaati ja sellega seotud osi ning need tuleb vastavalt seadmega kaasas olevale skeemile kokku jootma. Siiski on ka teisi seadmeid, millel on sisseehitatud juhtimisahel.
- Kontrolleri vooluahela saate ka ise projekteerida, kui teil on selleks elektroonilisi teadmisi. LM317 kontrolleri vooluring on suurepärane mall oma vooluahela kujundamiseks. Veenduge, et kasutate takisti-kondensaatori ahelat, et tekitatud energia ei kiirgaks liigseid impulsse.
- Pärast kontrolleriahela konstrueerimist katsetage seda, ühendades selle valgusdioodiga (LED). Kui LED ei sütti kohe, reguleerige potentsiomeetrit. Kui probleem ei lahene, kontrollige vooluringi uuesti ja veenduge, et kõik osad on korralikult ühendatud.
Samm 3. Ühendage kontrolleri ahel dioodiga
Kui teil on digitaalne multimeeter, ühendage see vooluahelaga, et jälgida dioodi vastuvõetud voolu. Enamik dioode mahutab vahemikku 30–250 milliamperit (mA), samas kui vahemik 100–150 mA tekitab üsna tugeva kiirguse.
Kuigi tugevam dioodi valgusvihk tekitab võimsama laseri, põleb ja tekitab dioodi kiiremaks muutmiseks vajalik lisavool kiiremini
Samm 4. Ühendage toiteallikas (aku) kontrolleri vooluringiga
Diood peaks nüüd särama eredalt.
Samm 5. Reguleerige läätse laserkiire fokuseerimiseks
Kui soovite seina esile tõsta, reguleerige seda, kuni ilmub kena hele koht.
Pärast läätse õiget seadistamist asetage tikutops laserrajale ja reguleerige läätse, kuni tikupea hakkab suitsema. Samuti võite proovida õhupalle õhku lasta või laseriga paberisse auke lüüa
Teine meetod: laserite valmistamine kasutatud dioodidest
Samm 1. Hankige kasutatud DVD- või Blu-Ray-kirjutaja
Otsige seadet, mille kirjutamiskiirus on 16x või kiirem. Seadmel on diood väljundvõimsusega 150 millivatti (mW) või rohkem.
- DVD -kirjutajal on punane diood lainepikkusega 650 nanomeetrit (nm).
- Blu-Ray kirjutajal on sinine diood lainepikkusega 405 nm.
- DVD -kirjutaja peaks olema piisavalt võimeline plaatide kirjutamiseks, kuigi see ei pea olema edukas. (Teisisõnu, diood peaks ikkagi töötama).
- Ärge kasutage DVD -kirjutaja asendamiseks DVD -lugejat, CD -kirjutajat ega CD -lugejat. DVD -lugejatel on punased dioodid, kuid mitte nii võimsad kui DVD -kirjutajatel. CD -kirjutaja dioodid on üsna võimsad, kuid kiirgavad valgust infrapuna vahemikus, nii et peate otsima talasid, mida te ei näe.
Samm 2. Võtke diood DVD/Blu-Ray kirjutaja seadmest
Pööra seade. Enne seadme avamist ja dioodi eemaldamist tuleb eemaldada neli või enam kruvi.
- Kui seade on avatud, on paar metallraami, mida kruvid hoiavad. Raam hoiab laserkomponente. Pärast kruvide eemaldamist saate raami eemaldada ja laserkomponendid eemaldada.
- Dioodid on väiksemad kui mündid. Dioodil on kolm metalljalga ja see võib olla kaetud metallikihiga, läbipaistva kaitseaknaga või ilma, või võib see olla avatud.
- Laserkomponendist peate dioodi võtma. Asjade lihtsustamiseks eemaldage enne dioodi eemaldamist laserkomponendilt esmalt jahutusradiaator. Kui teil on antistaatiline randmepael, kandke seda dioodi kätte võttes.
- Käsitsege dioodi ettevaatlikult, veelgi ettevaatlikumalt, kui see on avatud diood. Valmistage dioodide hoidmiseks ette antistaatiline ümbris, kuni olete valmis laserit tootma.
Samm 3. Hankige teravustamisobjektiiv
Laseri tootmiseks peab dioodi valgusvihk läbima teravustamisläätse. Seda saate teha ühel järgmistest kahest viisist.
- Kasutage fookusena suurendusklaasi. Liigutage suurendusklaasi, kuni leiate õige koha laserkiire tekitamiseks, ja seda tuleks teha iga kord, kui soovite laserit kasutada.
- Hankige läätse torukomplekt väikese võimsusega laserdioodiga, näiteks 5 mW, ja asendage diood DVD-kirjutaja dioodiga.
Samm 4. Hankige või ehitage kontrolleriahel
Samm 5. Ühendage diood kontrolleri vooluringiga
Ühendage dioodi positiivne juhe kontrolleriahela positiivse juhtmega ja negatiivne juhe negatiivse juhtmega. Diooditihvtide asukoht varieerub sõltuvalt sellest, kas kasutate DVD-kirjutaja punast dioodi või Blu-Ray-kirjutaja sinist dioodi.
- Hoidke dioodi jalad enda poole, pöörates seda nii, et jalgade alused moodustavad paremale suunatud kolmnurga. Mõlemal dioodil on ülemine jalg positiivne jalg.
- DVD -kirjutaja punasel dioodil on keskel olev jalg, mis moodustab kolmnurga tipu, negatiivne jalg.
- Blu-Ray kirjaniku sinisel dioodil on sääre negatiivne jalg.
Samm 6. Ühendage toiteallikas kontrolleri vooluringiga
Samm 7. Reguleerige lääts laserkiire fokuseerimiseks
Näpunäiteid
- Mida väiksem on laserkiire fookus, seda võimsam on laser, kuid see on efektiivne ainult sellel fookuskaugusel. Kui teravustada 1 m kaugusel, on laser efektiivne ainult 1 m kaugusel. Kui te ei soovi laserit kasutada, hajutage läätse fookus, kuni laserkiir on umbes pingpongi palli läbimõõduga.
- Laserseadme kaitsmiseks hoidke seda mahutis, näiteks LED -taskulambis või akuhoidikus, sõltuvalt sellest, kui väike on teie kontrolleri vooluahel.
Hoiatus
- Ärge kiirustage laserit pinnale, mis peegeldab valgust. Laserid on valgusvihud ja neid saab peegeldada täpselt nagu teravustamata kiiri, millel on ainult suuremad tagajärjed.
- Kandke alati prille, mis on spetsiifilised selle laserkiire lainepikkusega, millega te töötate (antud juhul laserdioodi lainepikkusega). Laserprille toodetakse värvides, mis tasakaalustavad laserkiire värvi: 650 nm punase laseriga roheline, 405 nm sinise laseriga punakasoranž. Ärge kasutage laserprillide asemel keevituskiivreid, sooniklaase ega päikeseprille.
- Ärge vaadake laserkiire allikasse ega paista laseriga inimeste silmadesse. IIIb klassi laserid, seda tüüpi laser, mida käesolevas artiklis käsitletakse, võivad silma kahjustada isegi laserprillide kasutamisel. Valimatult särav laserkiir on samuti seaduse rikkumine.
