Udtrykket "laser" står faktisk 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 en række forskellige ting, fra måling til læsning af krypterede data, og der er flere måder at fremstille lasere på, afhængigt af budget og muligheder.
Trin
Del 1 af 2: Forståelse af, hvordan lasere fungerer
Trin 1. Giv en energikilde
Lasere virker, eller "lasere", ved at stimulere elektroner til at udsende lys med en bestemt bølgelængde. (Processen blev først foreslået i 1917 af Albert Einstein.) For at udsende lys skal elektroner først absorbere energi for at blive drevet ind i en højere bane og derefter frigive den energi som lys, når de vender tilbage til deres oprindelige bane. Denne energikilde kaldes en "pumpe".
- Små lasere, såsom dem i cd- og dvd -afspillere og laserpegere, bruger et elektrisk kredsløb til at levere elektrisk strøm til en diode, der fungerer som en pumpe.
- Kuldioxidlaseren pumpes af en elektrisk strøm for at stimulere elektronerne.
- Excimerlasere får energi fra kemiske reaktioner.
- Lasere lavet af krystal eller glas bruger en stærk lyskilde, f.eks. En lysbue eller en flashlampe.
Trin 2. Kanaliser energien gennem forstærkermediet
Det forstærkende medium eller det aktive lasermedium forstærker energien, der frigives af strålen på grund af de stimulerede elektroner. Forstærkningsmediet kan være et af følgende:
- Halvledere fremstillet af materialer såsom galliumarsenid, aluminiumgalliumarsenid eller indiumgalliumarsenid.
- Den rubincylinderlignende krystal, der blev brugt i den første laser fremstillet af Hughes Laboratories. Safirer og granatæbler samt optiske glasfibre er også blevet brugt. Glasset og krystallerne behandles med ioner af sjældne jordartsmetaller.
- Keramik, som også er forbehandlet med sjældne jordartsmetalioner.
- Væsker, normalt farvestoffer, selvom infrarøde lasere fremstilles ved hjælp af en gin og tonic som forstærkningsmediet. Gelatinedessert (Jell-O) er også blevet brugt med succes som et styrkende medium.
- Gasser, såsom kuldioxid, nitrogen, kviksølvdamp eller en helium-neonblanding.
- Kemisk reaktion.
- Elektronisk spot.
- Nukleart stof. Den første uranlaser blev oprettet i november 1960, seks måneder efter den første rubinlaser blev oprettet.
Trin 3. Juster spejlene efter lyset
Spejlet eller resonatoren bevarer strålen i laserkammeret, indtil det når det ønskede energiniveau for afladning, enten gennem en lille åbning i et af spejlene eller gennem en linse.
- Den enkleste resonatoropsætning, den lineære resonator, bruger to spejle placeret overfor hinanden i laserkammeret. Denne indstilling producerer en enkelt lysstråle.
- Et mere kompliceret arrangement, ringresonatoren, bruger tre eller flere spejle. Dette arrangement kan frembringe en enkelt stråle ved hjælp af en optisk isolator eller en dobbelt stråle.
Trin 4. Brug en fokuseringslinse til at lede strålen gennem forstærkningsmediet
Sammen med spejlet hjælper linsen med at fokusere og rette lyset, så forstærkningsmediet får så meget lys som muligt.
Del 2 af 2: Fremstilling af lasere
Metode 1: Fremstilling af en laser fra en laserenhed
Trin 1. Find en butik, der sælger laserenheder
Du kan gå til en elektrisk butik eller søge på internettet efter en "laserenhed", "lasermodul" eller "laserdiode". Laserenheden skal indeholde:
- styrekredsløb. (Denne del sælges undertiden separat fra andre komponenter.) Kig efter et styrekredsløb, der giver dig mulighed for at regulere strømstyrken.
- Laserdioder.
- Objektiv, glas eller plast, som kan justeres. Normalt pakkes dioden og linsen sammen i et lille rør. (Disse komponenter sælges undertiden separat fra controller -kredsløbet.)
Trin 2. Saml controller kredsløbet
Mange laserenheder kræver, at du bygger dit eget controller -kredsløb. Denne type enhed indeholder et printkort og relaterede dele, og du skal lodde dem sammen i henhold til skematikken, der fulgte med enheden. Der er dog også andre enheder, der har et indbygget styrekredsløb.
- Du kan også selv designe controller -kredsløbet, hvis du har elektronik -ekspertisen til at gøre det. LM317 controller kredsløb er en fantastisk skabelon til at designe dit eget kredsløb. Sørg for at bruge et modstand-kondensator kredsløb, så den genererede energi ikke udstråler for store impulser.
- Efter at have konstrueret controller kredsløbet, test det ved at slutte det til en lysemitterende diode (LED). Hvis LED'en ikke lyser med det samme, skal du justere potentiometeret. Hvis problemet fortsætter, skal du kontrollere kredsløbet og kontrollere, at alle dele er korrekt tilsluttet.
Trin 3. Tilslut styrekredsløbet med dioden
Hvis du har et digitalt multimeter, skal du slutte det til kredsløbet for at overvåge strømmen modtaget af dioden. De fleste dioder kan rumme en rækkevidde på 30-250 milliamper (mA), mens en rækkevidde på 100-150 mA vil producere en temmelig stærk stråle.
Selvom en stærkere stråle fra dioden vil producere en mere kraftfuld laser, vil den ekstra strøm, der kræves for at skabe strålen, brænde og beskadige dioden hurtigere
Trin 4. Tilslut strømkilden (batteriet) til styrekredsløbet
Dioden skulle skinne nu.
Trin 5. Juster linsen for at fokusere laserstrålen
Hvis du vil fremhæve en væg, skal du justere den, indtil der vises et dejligt lyspunkt.
Når linsen er indstillet korrekt, skal du placere en tændstik i laserbanen og justere linsen, indtil tændstikhovedet begynder at ryge. Du kan også prøve at sprænge balloner eller stikke huller i papiret med en laser
Metode to: Fremstilling af lasere fra brugte dioder
Trin 1. Få en brugt DVD- eller Blu-Ray-brænder
Kig efter en enhed med en skrivehastighed på 16x eller hurtigere. Enheden har en diode med en udgangseffekt på 150 milliwatt (mW) eller mere.
- DVD -brænder har en rød diode med en bølgelængde på 650 nanometer (nm).
- Blu-Ray-forfatteren har en blå diode med en bølgelængde på 405 nm.
- DVD -brænder bør være i stand til at skrive diske, selvom det ikke behøver at være en succes. (Med andre ord skal dioden stadig fungere).
- Brug ikke en dvd -læser, cd -brænder eller cd -læser til at udskifte dvd -brænder. DVD -læsere har røde dioder, men ikke så kraftfulde som DVD -forfattere. CD -brænderdioder er ganske kraftfulde, men udsender lys i det infrarøde område, så du skal lede efter stråler, som du ikke kan se.
Trin 2. Tag dioden fra DVD/Blu-Ray-brænderenheden
Vend enhed. Der er fire eller flere skruer, der skal fjernes, før enheden kan åbnes, og dioden kan fjernes.
- Når enheden er åbnet, vil der være et par metalstel, der holdes på plads af skruer. Rammen rummer laserkomponenterne. Når skruerne er fjernet, kan du fjerne rammen og fjerne laserkomponenterne.
- Dioder er mindre end mønter. Dioden har tre metalben og kan være indkapslet i et metallisk lag, med eller uden et gennemsigtigt beskyttelsesvindue, eller den kan være åben.
- Du skal tage dioden fra laserkomponenten. For at gøre tingene lettere skal du først fjerne kølelegemet fra laserkomponenten, før du forsøger at fjerne dioden. Hvis du har en antistatisk håndledsrem, skal du bære den, når du henter dioden.
- Håndter dioden med forsigtighed, endnu mere forsigtigt, hvis det er en åben diode. Forbered en antistatisk kasse til opbevaring af dioderne, indtil du er klar til at fremstille laseren.
Trin 3. Få en fokuseringslinse
Diodens stråle skal passere gennem fokuseringslinsen for at producere en laser. Du kan gøre dette på en af følgende to måder:
- Brug et forstørrelsesglas som fokus. Flyt forstørrelsesglasset, indtil du finder det rigtige sted at producere laserstrålen, og dette skal gøres hver gang, du vil bruge laseren.
- Få et objektivrørssæt med en laserdiode med lav effekt, f.eks. 5 mW, og udskift dioden med en diode fra en DVD-brænder.
Trin 4. Hent eller opbyg et controller kredsløb
Trin 5. Tilslut dioden til styrekredsløbet
Tilslut diodenes positive ledning til styrekredsløbets positive ledning og den negative ledning til den negative ledning. Diodepinnernes placering varierer afhængigt af, om du bruger en rød diode fra en DVD-brænder eller en blå diode fra en Blu-Ray-brænder.
- Hold dioden med benene vendt mod dig, drej den, så benets bund danner en trekant, der peger til højre. På begge dioder er det øverste ben det positive ben.
- På DVD -brænderens røde diode er benet i midten, der danner trekantenes spids, det negative ben.
- På Blu-Ray-skribentens blå diode er underbenet det negative ben.
Trin 6. Tilslut strømkilden til styrekredsløbet
Trin 7. Juster linsen for at fokusere laserstrålen
Tips
- Jo mindre du fokuserer laserstrålen, desto kraftigere bliver laseren, men den vil kun være effektiv ved den brændvidde. Hvis fokuseret på en afstand på 1 m, er laseren kun effektiv i en afstand på 1 m. Når du ikke vil bruge laseren, skal du sprede objektivets fokus, indtil laserstrålen er omtrent diameteren på en bordtennisbold.
- For at beskytte din laserenhed skal du opbevare den i en beholder, f.eks. En LED -lommelygte eller batteriholder, afhængigt af hvor lille dit controller kredsløb er.
Advarsel
- Skær ikke laseren på en overflade, der reflekterer lys. Lasere er lysstråler og kan reflekteres ligesom ufokuserede stråler, kun med større konsekvenser.
- Brug altid beskyttelsesbriller, der er specifikke for bølgelængden på laserstrålen, du arbejder med (i dette tilfælde bølgelængden for laserdioden). Laserbriller er fremstillet i farver, der balancerer laserstrålens farve: grøn til den 650 nm røde laser, rød-orange til den 405 nm blå laser. Brug ikke svejsehjelme, ribber eller solbriller i stedet for laserbriller.
- Kig ikke ind i laserstrålekilden eller strål laseren i folks øjne. Klasse IIIb -lasere, den type laser, der diskuteres i denne artikel, kan beskadige øjet, selv ved brug af laserbriller. Det er ligeledes en overtrædelse af loven, at en laserstråle uden forskel skinner.
