Ordet "laser" er et akronym 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 formål som spenner fra måling til lesing av kodede data, og det er flere måter å lage en laser på, avhengig av budsjett og ferdigheter.
Trinn
Del 1 av 2: Forstå hvordan en laser fungerer
Trinn 1. Gi en energikilde
Lasere fungerer, eller "lase", ved å stimulere elektroner til å avgi lys med en bestemt bølgelengde. (Denne prosessen ble først foreslått i 1917 av Albert Einstein.) For at elektroner skal avgi lys, må de først absorbere energi for å øke dem til en høyere bane, for deretter å utlade energien som lys når de går tilbake til sin opprinnelige bane. Disse energikildene er kjent som "pumper".
- Små lasere, for eksempel CD- og DVD -spillere og laserpekere, bruker elektroniske kretser for å levere elektrisk strøm til dioder, som fungerer som pumpen.
- Kullsyre -lasere pumpes med elektriske utladninger for å opphisse elektronene.
- Excimerlasere får energien sin fra kjemiske reaksjoner.
- Lasere bygget rundt krystaller eller glass bruker sterke lyskilder som lysbue- eller blitslamper.
Trinn 2. Kanaliser energien gjennom et forsterkningsmedium
Et forsterkningsmedium, eller aktivt lasermedium, forsterker kraften til lyset som avgis av de stimulerte elektronene. Gain media kan være et av følgende elementer:
- Halvledere laget av materialer som galliumarsenid, aluminiumgalliumarsenid eller indiumgalliumarsenid.
- Krystaller som rubinsylinderen som ble brukt i Hughes Laboratories -laseren. Safir og granat har også blitt brukt, det samme har fibre av optisk glass. Disse glassene og krystallene behandles med ioner av sjeldne jordartselementer
- Keramikk, som også har blitt behandlet med sjeldne jordarter.
- Væsker, vanligvis fargestoffer, selv om en infrarød laser ble produsert ved å bruke en gin og tonic som forsterkningsmedium. Gelatin dessert (Jell-O) har også blitt brukt med hell som et gevinstmedium.
- Gasser, som karbondioksid, nitrogen, kvikksølvdamp eller en helium-neonblanding.
- Kjemiske reaksjoner.
- Elektronstråler.
- Kjernefysiske materialer. En uranlaser ble først produsert i november 1960, seks måneder etter den første rubinlaseren.
Trinn 3. Sett opp speil for å inneholde lyset
Disse speilene, eller resonatorene, holder lyset inne i laserkammeret til det bygger seg opp til ønsket energinivå for frigjøring, enten gjennom en liten blender i et av speilene eller gjennom et objektiv.
- Det enkleste resonatoroppsettet, den lineære resonatoren, bruker to speil plassert på motsatte sider av laserkammeret. Den produserer en enkelt utgangsstråle.
- Et mer komplisert oppsett, ringresonatoren, bruker tre eller flere speil. Det kan lage en enkelt stråle, ved hjelp av en optisk isolator, eller flere bjelker.
Trinn 4. Bruk en fokuseringslinse til å lede lyset gjennom forsterkningsmediet
Sammen med speilene hjelper linsen med å konsentrere og lede lyset slik at forsterkningsmediet mottar så mye som mulig.
Del 2 av 2: Bygg en laser
Metode en: Bygg en laser fra et sett
Trinn 1. Finn en forhandler
Du kan gå til en elektronikkbutikk eller søke på nettet etter "lasersett", "lasermodul" eller "laserdiode". Lasersettet ditt bør inneholde følgende:
- En sjåførkrets. (Dette selges noen ganger separat fra de andre komponentene.) Se etter en driverkrets som lar deg justere strømmen.
- En laserdiode.
- En justerbar linse av glass eller plast. Vanligvis er dioden og linsen pakket sammen i et lite rør. (Disse komponentene selges noen ganger separat fra førerkretsen.)
Trinn 2. Monter driverkretsen
Mange lasersett krever at du setter sammen driverkretsen. Disse settene inkluderer et kretskort og relaterte deler og krever at du lodder det sammen, etter vedlagte skjematisk oversikt. Andre sett kan ha kretsen allerede montert.
- Du kan også designe din egen sjåførkrets, hvis du har elektronikkferdigheter til å gjøre det. LM317 -driverkretsen gir en god mal for å designe din egen. Sørg for å bruke en motstandskondensator (RC) krets for å beskytte strømmen mot pigger.
- Når du har satt sammen driverkretsen, kan du teste den ved å koble den til en lysdiode (LED). Hvis LED -en ikke lyser med en gang, juster potensiometeret. Hvis det ikke løser problemet, må du sjekke kretsen på nytt for å se at alt er riktig tilkoblet.
Trinn 3. Koble driverkretsen til dioden
Hvis du har et digitalt multimeter, kan du koble det til kretsen for å overvåke strømmen som dioden mottar. De fleste dioder har plass til et område på 30 til 250 milliamper (mA), mens et område på 100 til 150 mA vil gi en tilstrekkelig kraftig stråle.
Mens en kraftigere stråle fra dioden vil produsere en kraftigere stråle, vil den ekstra strømmen som trengs for å generere den strålen brenne dioden ut raskere
Trinn 4. Koble strømkilden (batteriet) til driverkretsen
Dioden skal nå lyse sterkt.
Trinn 5. Juster linsen for å fokusere laserstrålen
Hvis du sikter mot en vegg, justerer du til en fin, lys prikk vises.
Når du har justert linsen så langt, plasserer du en fyrstikk på linje med strålen og justerer linsen til du ser fyrstikkhodet begynne å røyke. Du kan også prøve å sprette ballonger eller brenne hull i papir
Metode to: Bygg en laser med en funnet diode
Trinn 1. Skaff deg en gammel DVD- eller Blu-Ray-skribent
Se etter en enhet med en skrivehastighet på 16x eller raskere. Disse enhetene har dioder med en effekt på 150 milliwatt (mW) eller bedre.
- En DVD -brenner har en rød diode med en bølgelengde på 650 nanometer (nm).
- En Blu-Ray-skribent har en blå diode med en bølgelengde på 405 nm.
- DVD -brenner må være funksjonell nok til å skrive plater, men ikke nødvendigvis vellykket. (Med andre ord må dioden være funksjonell.)
- Ikke erstatt en DVD -leser, CD -brenner eller CD -leser med DVD -brenner. En DVD -leser har en rød diode, men ikke like kraftig som en DVD -brenner. CD -forfatterens diode er kraftig nok, men avgir lys i det infrarøde området, og frister deg til å lete etter en stråle du ikke kan se.
Trinn 2. Fjern dioden fra den
Snu stasjonen. Du ser fire eller flere skruer som du må skru ut før du kan skille stasjonen og høste dioden.
- Når du har skilt stasjonen, ser du et par metallskinner holdt på plass med skruer. Disse støtter lasermonteringen. Når du skrur ut skinnene, kan du fjerne dem og ta ut laserenheten.
- Dioden vil være mindre enn en krone. Den har tre metallpinner og kan være innkapslet i en metallkappe, med eller uten et beskyttende gjennomsiktig vindu, eller den kan bli utsatt.
- Du må lirke dioden ut av laserenheten. Det kan være lettere å fjerne kjøleribben fra enheten før du prøver å trekke ut dioden. Hvis du har et antistatisk armbånd, bruker du det mens du fjerner dioden.
- Håndter dioden forsiktig, mer hvis det er en eksponert diode. Det kan være lurt å ha en antistatisk beholder for å sette dioden i til du kan montere laseren.
Trinn 3. Skaff et fokuseringsobjektiv
Du må føre diodeens stråle gjennom et fokuseringsobjektiv for å bruke den som en laser. Du kan gjøre dette på to måter:
- Bruk et forstørrelsesglass som fokuser. Du må flytte glasset rundt for å finne det rette stedet å produsere en laserstråle, og du må gjøre dette hver gang du bruker laseren.
- Skaff deg en laserdiode med lav effekt, for eksempel 5 mW, objektivrørmontering, og bytt ut DVD-brennerdioden for monteringens diode.
Trinn 4. Skaff eller sett sammen en driverkrets
Trinn 5. Koble dioden til driverkretsen
Du kobler den positive pinnen til den positive ledningen fra driverkretsen og den negative pinnen til den negative ledningen. Nålplasseringen varierer avhengig av om du arbeider med en rød DVD-brennerdiode eller en blå Blu-Ray-skriberdiode.
- Hold dioden med pinnene pekende mot deg, rotert slik at pinnehodene lager en trekant som peker mot høyre. På begge dioder er pinnen øverst den positive pinnen.
- På den røde DVD -brennerdioden er den sentrale pinnen, som danner toppen av trekanten, den negative pinnen.
- På den blå Blu-Ray-forfatterdioden er den nederste pinnen den negative pinnen.
Trinn 6. Koble strømkilden til driverkretsen
Trinn 7. Juster linsen for å fokusere laserstrålen
Tips
- Jo mindre du konsentrerer laserstrålen, desto kraftigere blir den, men den vil bare være effektiv på avstanden du fokuserer den. Hvis du fokuserer strålen i en avstand på 1 m, vil den bare være effektiv på 1 m. Når du ikke bruker laseren, må du fokusere linsen til strålen den produserer er omtrent diameteren på en bordtennisball.
- For å beskytte den monterte laseren din, vil du beholde den i en slags etui, for eksempel en LED -lommelykt eller batteriholder, avhengig av hvor liten sjåførkretsen din er.
Advarsler
- Ikke strål laseren på en reflekterende overflate. En laser er en lysstråle og kan reflekteres på samme måte som en ufokusert lysstråle, bare med større konsekvenser.
- Bruk alltid vernebriller som er vurdert for bølgelengden til strålen til laseren du jobber med (i dette tilfellet bølgelengden til laserdioden). Laserbriller er i den komplementære fargen på strålen: grønn for en rød 650 nm laser, oransje-rød for en blå 405 nm laser. Ikke erstatt en lasermaske, røyket glass eller solbriller med sveisemaske.
- Ikke se inn i laserstrålen eller lys den inn i andres øyne. Klasse IIIb -lasere, typen laser beskrevet i denne artikkelen, kan skade øyet, selv når du bruker laserbriller. Det er også ulovlig å peke lasere av denne typen vilkårlig.
