Ordet "laser" er et akronym for "lysforstærkning ved stimuleret stråling." Den første laser, der brugte en sølvovertrukket rubincylinder som resonator, blev udviklet i 1960 på Californiens Hughes Research Laboratories. I dag bruges lasere til formål lige fra måling til læsning af kodede data, og der er flere måder at lave en laser på, afhængigt af dit budget og dine færdigheder.
Trin
Del 1 af 2: Forståelse for, hvordan en laser fungerer
Trin 1. Giv en energikilde
Lasere virker eller "lase" ved at stimulere elektroner til at udsende lys med en bestemt bølgelængde. (Denne proces blev først foreslået i 1917 af Albert Einstein.) For at elektroner skal udsende lys, skal de først absorbere energi for at booste dem til en højere bane og derefter aflade den energi som lys, når de vender tilbage til deres oprindelige bane. Disse energikilder er kendt som "pumper".
- Små lasere, såsom dem i cd- og dvd -afspillere og laserpegere, bruger elektroniske kredsløb til at levere elektrisk strøm til dioder, der fungerer som pumpen.
- Kuldioxidlasere pumpes med elektriske udladninger for at ophidse deres elektroner.
- Excimerlasere får deres energi fra kemiske reaktioner.
- Lasere, der er bygget op omkring krystaller eller glas, bruger stærke lyskilder som f.eks. Lysbue- eller blitzlamper.
Trin 2. Kanaliser energien gennem et forstærkningsmedium
Et forstærkningsmedium eller aktivt lasermedium forstærker lysets effekt fra de stimulerede elektroner. Gain -medier kan være et af følgende emner:
- Halvledere fremstillet af materialer såsom galliumarsenid, aluminiumgalliumarsenid eller indiumgalliumarsenid.
- Krystaller såsom rubincylinderen, der bruges i Hughes Laboratories -laseren. Safir og granat er også blevet brugt, ligesom fibre af optisk glas. Disse glas og krystaller behandles med ioner af sjældne jordartselementer
- Keramik, som også er blevet behandlet med sjældne jordarter.
- Væsker, normalt farvestoffer, selvom en infrarød laser blev fremstillet ved at bruge en gin og tonic som forstærkningsmediet. Gelatinedessert (Jell-O) er også blevet brugt med succes som et forstærkningsmedium.
- Gasser, såsom kuldioxid, nitrogen, kviksølvdamp eller en helium-neonblanding.
- Kemiske reaktioner.
- Elektronstråler.
- Nukleare materialer. En uranlaser blev først produceret i november 1960, seks måneder efter den første rubinlaser.
Trin 3. Konfigurer spejle til at indeholde lyset
Disse spejle eller resonatorer holder lyset inde i laserkammeret, indtil det bygger op til det ønskede energiniveau til frigivelse, enten gennem en lille blænde i et af spejlene eller gennem en linse.
- Den enkleste resonatoropsætning, den lineære resonator, bruger to spejle placeret på modsatte sider af laserkammeret. Det producerer en enkelt udgangsstråle.
- En mere kompliceret opsætning, ringresonatoren, bruger tre eller flere spejle. Det kan skabe en enkelt stråle ved hjælp af en optisk isolator eller flere stråler.
Trin 4. Brug en fokuseringslinse til at lede lyset gennem forstærkningsmediet
Sammen med spejlene hjælper linsen med at koncentrere og lede lyset, så forstærkningsmediet modtager så meget som muligt.
Del 2 af 2: Bygning af en laser
Metode 1: Bygning af en laser fra et kit
Trin 1. Find en forhandler
Du kan gå til en elektronikbutik eller søge online efter "lasersæt", "lasermodul" eller "laserdiode". Dit lasersæt skal indeholde følgende:
- Et førerkredsløb. (Dette sælges undertiden separat fra de andre komponenter.) Kig efter et driverkredsløb, der lader dig justere strømmen.
- En laserdiode.
- En justerbar linse af enten glas eller plast. Typisk er dioden og linsen pakket sammen i et lille rør. (Disse komponenter sælges undertiden separat fra førerkredsløbet.)
Trin 2. Saml driverkredsløbet
Mange lasersæt kræver, at du samler driverkredsløbet. Disse kits indeholder et printkort og relaterede dele og kræver, at du lodder det sammen efter den vedlagte skematiske oversigt. Andre kits kan have kredsløbet allerede samlet.
- Du kan også designe dit eget førerkredsløb, hvis du har elektronikfærdigheder til at gøre det. LM317 driver kredsløb giver en god skabelon til at designe din egen. Sørg for at bruge et modstandskondensator (RC) kredsløb til at beskytte strømudgangen fra pigge.
- Når du har samlet driverkredsløbet, kan du teste det ved at tilslutte det til en lysdiode (LED). Hvis LED'en ikke lyser med det samme, skal du justere potentiometeret. Hvis det ikke løser problemet, skal du kontrollere kredsløbet igen for at se, at alt er korrekt tilsluttet.
Trin 3. Tilslut driverkredsløbet til dioden
Hvis du har et digitalt multimeter, kan du koble det til kredsløbet for at overvåge den strøm, dioden modtager. De fleste dioder kan rumme en rækkevidde på 30 til 250 milliamper (mA), mens en rækkevidde på 100 til 150 mA vil producere en tilstrækkelig kraftig stråle.
Mens en mere kraftfuld stråle fra dioden vil producere en mere kraftfuld stråle, vil den ekstra strøm, der er nødvendig for at generere den stråle, brænde dioden hurtigere ud
Trin 4. Tilslut strømkilden (batteriet) til driverkredsløbet
Dioden skal nu lyse kraftigt.
Trin 5. Juster linsen for at fokusere laserstrålen
Hvis du sigter mod en væg, skal du justere, indtil der vises en flot, lys prik.
Når du har justeret linsen så langt, skal du placere en tændstik på linje med strålen og justere linsen, indtil du ser tændstikhovedet begynde at ryge. Du kan også prøve at sprænge balloner eller brænde huller i papir
Metode to: Opbygning af en laser med en fundet diode
Trin 1. Få en gammel DVD- eller Blu-Ray-brænder
Kig efter en enhed med en skrivehastighed på 16x eller hurtigere. Disse enheder har dioder med en effekt på 150 milliwatt (mW) eller bedre.
- En DVD -brænder har en rød diode med en bølgelængde på 650 nanometer (nm).
- En Blu-Ray-skribent har en blå diode med en bølgelængde på 405 nm.
- DVD -brænderen skal være funktionel nok til at skrive diske, men ikke nødvendigvis med succes. (Med andre ord skal dens diode være funktionel.)
- Udskift ikke en dvd -læser, cd -brænder eller cd -læser med dvd -brænder. En DVD -læser har en rød diode, men ikke så kraftig som en DVD -brænder. CD -skribentens diode er kraftig nok, men udsender lys i det infrarøde område og frister dig til at lede efter en stråle, du ikke kan se.
Trin 2. Fjern dioden fra den
Vend drevet om. Du ser fire eller flere skruer, som du skal skrue af, før du kan adskille drevet og høste dioden.
- Når du har adskilt drevet, ser du et par metalskinner holdt på plads med skruer. Disse understøtter lasermonteringen. Når du skruer skinnerne af, kan du fjerne dem og tage laserenheden ud.
- Dioden vil være mindre end en krone. Den har tre metalnåle og kan være indkapslet i en metalkappe, med eller uden et beskyttende gennemsigtigt vindue, eller den kan blive udsat.
- Du bliver nødt til at lirke dioden ud af lasermodulet. Det kan være lettere at fjerne kølelegemet fra aggregatet, før du forsøger at udtrække dioden. Hvis du har et antistatisk armbånd, skal du bruge det, mens du fjerner dioden.
- Håndter dioden med forsigtighed, mere hvis det er en udsat diode. Du vil måske have en antistatisk beholder til at sætte dioden i, indtil du kan samle din laser.
Trin 3. Få en fokuseringslinse
Du bliver nødt til at føre diodeens stråle gennem en fokuseringslinse for at bruge den som en laser. Du kan gøre dette på en af to måder:
- Brug et forstørrelsesglas som fokusering. Du bliver nødt til at flytte glasset rundt for at finde det rigtige sted at producere en laserstråle, og du bliver nødt til at gøre dette hver gang du bruger din laser.
- Få en laserdiode med lav effekt, f.eks. 5 mW, objektivrørsamling, og udskift din DVD-brænderdiode med forsamlingens diode.
Trin 4. Hent eller saml et førerkredsløb
Trin 5. Tilslut dioden til driverkredsløbet
Du forbinder den positive pin til den positive ledning fra driverkredsløbet og den negative pin til den negative ledning. Stiftplaceringen varierer alt efter, om du arbejder med en rød DVD-brænderdiode eller en blå Blu-Ray-brænderdiode.
- Hold dioden med stifterne pegende mod dig, roteret, så nålhovederne laver en trekant, der peger til højre. På begge dioder er stiften øverst den positive stift.
- På den røde dvd -brænderdiode er den midterste pin, der danner trekantenes spids, den negative pin.
- På den blå Blu-Ray-forfatterdiode er den nederste pin den negative pin.
Trin 6. Tilslut strømkilden til driverkredsløbet
Trin 7. Juster linsen for at fokusere laserstrålen
Tips
- Jo mindre du koncentrerer laserstrålen, desto kraftigere bliver den, men den vil kun være effektiv i den afstand, du fokuserer den. Hvis du fokuserer strålen i en afstand af 1 m, vil den kun være effektiv ved 1 m. Når du ikke bruger din laser, skal du fokusere dens linse, indtil den stråle, den producerer, er omtrent diameteren på en bordtennisbold.
- For at beskytte din samlede laser skal du opbevare den i en eller anden form for etui, f.eks. En LED -lommelygte eller batteriholder, afhængigt af hvor lille din driverkreds er.
Advarsler
- Skær ikke laseren på en reflekterende overflade. En laser er en lysstråle og kan reflekteres på samme måde som en ufokuseret lysstråle, kun med større konsekvenser.
- Brug altid beskyttelsesbriller, der er vurderet til bølgelængden af strålen på den laser, du arbejder med (i dette tilfælde bølgelængden for laserdioden). Laserbriller er i strålingens komplementære farve: grøn for en rød 650 nm laser, orange-rød for en blå 405 nm laser. Udskift ikke laserbriller med en svejsemaske, røget glas eller solbriller.
- Kig ikke ind i laserstrålen eller strål den i andres øjne. Klasse IIIb -lasere, den type laser, der er beskrevet i denne artikel, kan beskadige øjet, selv når du har laserbriller på. Det er også ulovligt at pege lasere af denne art uden forskel.
