Begrepet "laser" står faktisk for "lysforsterkning ved stimulert stråling". Den første laseren, som brukte en sølvbelagt rubinsylinder som resonator, ble utviklet i 1960 ved California's Hughes Research Laboratories. I dag brukes lasere til en rekke ting, fra måling til lesing av krypterte data, og det er flere måter å produsere lasere på, avhengig av budsjett og evner.
Steg
Del 1 av 2: Forstå hvordan lasere fungerer
Trinn 1. Gi en energikilde
Lasere fungerer, eller "lasere", ved å stimulere elektroner til å avgi lys med en bestemt bølgelengde. (Prosessen ble først foreslått i 1917 av Albert Einstein.) For å kunne avgi lys må elektroner først absorbere energi for å bli drevet inn i en høyere bane, og deretter slippe den energien som lys når de kommer tilbake til sin opprinnelige bane. Denne energikilden kalles en "pumpe".
- Små lasere, for eksempel CD- og DVD -spillere og laserpekere, bruker en elektrisk krets for å levere elektrisk strøm til en diode, som fungerer som en pumpe.
- Kullsyre -laseren pumpes av en elektrisk strøm for å stimulere elektronene.
- Excimer -lasere får energi fra kjemiske reaksjoner.
- Lasere laget av krystall eller glass bruker en sterk lyskilde som en buelampe eller blitslampe.
Trinn 2. Kanaliser energien gjennom forsterkningsmediet
Det forsterkende mediet, eller det aktive lasermediet, forsterker energien som frigjøres av strålen på grunn av de stimulerte elektronene. Armeringsmediet kan være ett av følgende:
- Halvledere laget av materialer som galliumarsenid, aluminiumgalliumarsenid eller indiumgalliumarsenid.
- Den rubinsylinderlignende krystallet som ble brukt i den første laseren laget av Hughes Laboratories. Safirer og granatepler, samt optiske glassfibre, har også blitt brukt. Glasset og krystallene behandles med ioner av sjeldne jordartsmetaller.
- Keramikk, som også er forbehandlet med sjeldne jordartsmetallioner.
- Væsker, vanligvis fargestoffer, selv om infrarøde lasere produseres ved bruk av en gin og tonic som forsterkende medium. Gelatin dessert (Jell-O) har også blitt brukt med hell som et forsterkende medium.
- Gasser, som karbondioksid, nitrogen, kvikksølvdamp eller en helium-neonblanding.
- Kjemisk reaksjon.
- Elektronisk søkelys.
- Atomstoff. Den første uranlaseren ble opprettet i november 1960, seks måneder etter at den første rubinlaseren ble opprettet.
Trinn 3. Juster speilene etter lyset
Speilet, eller resonatoren, beholder strålen i laserkammeret til det når ønsket energinivå for utladning, enten gjennom en liten åpning i et av speilene eller gjennom en linse.
- Det enkleste resonatoroppsettet, den lineære resonatoren, bruker to speil plassert overfor hverandre i laserkammeret. Denne innstillingen gir en enkelt lysstråle.
- Et mer komplisert arrangement, ringresonatoren, bruker tre eller flere speil. Dette arrangementet kan produsere en enkelt stråle, ved hjelp av en optisk isolator, eller en dobbel stråle.
Trinn 4. Bruk en fokuseringslinse til å lede strålen gjennom forsterkningsmediet
Sammen med speilet hjelper linsen med å fokusere og rette lyset slik at forsterkningsmediet får mest mulig lys.
Del 2 av 2: Making Lasers
Metode 1: Lage en laser fra en laserenhet
Trinn 1. Finn en butikk som selger laserenheter
Du kan gå til en elektrobutikk eller søke på internett etter en "laserenhet", "lasermodul" eller "laserdiode". Laserenheten bør inneholde:
- kontrollerkrets. (Denne delen selges noen ganger separat fra andre komponenter.) Se etter en kontrollkrets som lar deg regulere strømstyrken.
- Laserdioder.
- Linse, glass eller plast, som kan justeres. Vanligvis er dioden og linsen pakket sammen i et lite rør. (Disse komponentene selges noen ganger separat fra kontrollerkretsen.)
Trinn 2. Monter kontrollerkretsen
Mange laserenheter krever at du bygger din egen kontrollerkrets. Denne typen enhet inkluderer et kretskort og relaterte deler, og du må lodde dem sammen, i henhold til skjemaet som fulgte med enheten. Imidlertid er det også andre enheter som har en innebygd styrekrets.
- Du kan også designe kontrollerkretsen selv, hvis du har elektronikkekspertisen til å gjøre det. LM317 -kontrollerkretsen er en flott mal for å designe din egen krets. Sørg for at du bruker en motstand-kondensator krets slik at energien som genereres ikke utstråler for store pulser.
- Etter å ha konstruert kontrollerkretsen, test den ved å koble den til en lysemitterende diode (LED). Hvis LED -en ikke lyser umiddelbart, juster potensiometeret. Hvis problemet vedvarer, dobbeltsjekk kretsen og kontroller at alle delene er riktig tilkoblet.
Trinn 3. Koble kontrollerkretsen til dioden
Hvis du har et digitalt multimeter, kobler du det til kretsen for å overvåke strømmen som mottas av dioden. De fleste dioder har plass til et område på 30-250 milliamper (mA), mens et område på 100-150 mA vil gi en ganske sterk stråle.
Selv om en sterkere stråle fra dioden vil produsere en kraftigere laser, vil den ekstra strømmen som kreves for å lage strålen brenne og skade dioden raskere
Trinn 4. Koble strømkilden (batteriet) til kontrollerkretsen
Dioden skal skinne sterkt nå.
Trinn 5. Juster linsen for å fokusere laserstrålen
Hvis du vil markere en vegg, juster den til et fint lyspunkt vises.
Etter å ha satt linsen riktig, plasser en fyrstikk i laserbanen og juster linsen til fyrstikkhodet begynner å røyke. Du kan også prøve å blåse opp ballonger eller slå hull i papiret med en laser
Metode to: Lage lasere fra brukte dioder
Trinn 1. Skaff deg en brukt DVD- eller Blu-Ray-skribent
Se etter en enhet med en skrivehastighet på 16x eller raskere. Enheten har en diode med en utgangseffekt på 150 milliwatt (mW) eller mer.
- DVD -brenner har en rød diode med en bølgelengde på 650 nanometer (nm).
- Blu-Ray-forfatteren har en blå diode med en bølgelengde på 405 nm.
- DVD -skribenten skal være i stand til å skrive plater, selv om den ikke trenger å lykkes. (Med andre ord, dioden skal fortsatt fungere).
- Ikke bruk en DVD -leser, CD -brenner eller CD -leser til å erstatte DVD -brenner. DVD -lesere har røde dioder, men ikke like kraftige som DVD -forfattere. CD -brennerdioder er ganske kraftige, men avgir lys i det infrarøde området, så du må lete etter bjelker som du ikke kan se.
Trinn 2. Ta dioden fra DVD/Blu-Ray-skriverenheten
Vend enheten. Det er fire eller flere skruer som må fjernes før enheten kan åpnes og dioden kan fjernes.
- Når enheten er åpnet, vil det være et par metallrammer holdt på plass av skruer. Rammen inneholder laserkomponenter. Etter at du har fjernet skruene, kan du fjerne rammen og fjerne laserkomponentene.
- Dioder er mindre enn mynter. Dioden har tre metallben, og kan være innkapslet i et metallisk lag, med eller uten et gjennomsiktig beskyttelsesvindu, eller den kan være åpen.
- Du må ta dioden fra laserkomponenten. For å gjøre ting enklere, fjern først kjøleribben fra laserkomponenten før du prøver å fjerne dioden. Hvis du har en antistatisk håndleddsrem, bruk den når du henter dioden.
- Håndter dioden forsiktig, enda mer forsiktig hvis det er en åpen diode. Forbered et antistatisk etui for å lagre dioder til du er klar til å produsere laseren.
Trinn 3. Få et fokuseringsobjektiv
Diodens stråle må passere gjennom fokuseringslinsen for å produsere en laser. Du kan gjøre dette på en av følgende to måter:
- Bruk et forstørrelsesglass som fokus. Flytt forstørrelsesglasset til du finner det rette stedet å produsere laserstrålen, og dette bør gjøres hver gang du vil bruke laseren.
- Skaff deg et objektivrørsett med en laserdiode med lav effekt, for eksempel 5 mW, og bytt ut dioden med en diode fra en DVD-brenner.
Trinn 4. Skaff eller bygg en kontrollerkrets
Trinn 5. Koble dioden til kontrollerkretsen
Koble den positive ledningen til dioden til den positive ledningen til kontrollerkretsen, og den negative ledningen til den negative ledningen. Plasseringen av diodepinnene varierer avhengig av om du bruker en rød diode fra en DVD-brenner eller en blå diode fra en Blu-Ray-brenner.
- Hold dioden med beina vendt mot deg, roter den slik at foten av bena danner en trekant som peker mot høyre. På begge dioder er toppbenet det positive benet.
- På den røde dioden til DVD -forfatteren er beinet i midten, som danner toppen av trekanten, det negative benet.
- På den blå dioden til Blu-Ray-forfatteren er underbenet det negative benet.
Trinn 6. Koble strømkilden til kontrollerkretsen
Trinn 7. Juster linsen for å fokusere laserstrålen
Tips
- Jo mindre du fokuserer laserstrålen, desto kraftigere blir laseren, men den vil bare være effektiv ved den brennvidden. Hvis den er fokusert på en avstand på 1 m, er laseren bare effektiv i en avstand på 1 m. Når du ikke vil bruke laseren, må du spre linsens fokus til laserstrålen er omtrent diameteren på en bordtennisball.
- For å beskytte laserenheten, lagre den i en beholder, for eksempel en LED -lommelykt eller batteriholder, avhengig av hvor liten kontrollerkretsen er.
Advarsel
- Ikke strål laseren på en overflate som reflekterer lys. Lasere er lysstråler og kan reflekteres akkurat som ufokuserte stråler, bare med større konsekvenser.
- Bruk alltid vernebriller som er spesifikke for bølgelengden til laserstrålen du jobber med (i dette tilfellet bølgelengden til laserdioden). Laserbriller er produsert i farger som balanserer fargen på laserstrålen: grønn for 650 nm rød laser, rød-oransje for 405 nm blå laser. Ikke bruk sveisehjelmer, ribber eller solbriller i stedet for laserbriller.
- Ikke se inn i laserstrålekilden eller strål laseren i folks øyne. Klasse IIIb -lasere, lasertypen som er omtalt i denne artikkelen, kan skade øyet, selv ved bruk av laserbriller. Å skille en laserstråle uten forskjell er også et brudd på loven.
