gtemata.com

Cum se construiește un laser

Cuvântul "laser" este de fapt acronimul "Amplificarea luminii prin emisia stimulată de radiație" sau "Amplificarea luminii prin emisia stimulată de radiație". Primul laser din istorie a fost dezvoltat în 1960 la laboratoarele Hughes din California și a folosit ca rezonator o bară de rubinie cu argint. În prezent, laserele sunt utilizate pentru diverse aplicații, de la măsurători până la citirea datelor codificate, și pot fi construite în moduri diferite, în funcție de bugetul disponibil și de competențele tehnice.

paşi

Partea 1

Înțelegerea principiului funcționării unui laser
1
Furnizați sursa de energie. Principiul fizic pe care se bazează funcționarea unui emisie laser este stimulată, care constă în stimularea electronii să emită lumină la o anumită lungime de undă (acest proces a fost propus inițial de Albert Einstein în 1917). Pentru a le permite să emită lumină, electronii trebuie să absoarbă energia astfel încât să-i permită să sară pe o orbită cel mai îndepărtat de miezul, apoi descărcați astfel de energie, sub formă de lumină, atunci când se întorc la original orbita. Sursele de energie se numesc "pompe".
  • Lăzile mici, cum ar fi cele folosite în playerele CD / DVD și indicatoarele laser, utilizează curentul electric furnizat diodei prin circuite electronice ca "pompă".
  • Lăzile cu dioxid de carbon sunt "pompate" prin șocuri electrice care excită electronii.
  • Excelența lasere obține energie de la reacțiile chimice.
  • Cristalele sau laserele pe bază de sticlă utilizează surse de lumină puternice, cum ar fi lămpile cu arc sau lămpile cu bliț.
  • 2
    Canal de energie printr-un mediu activ. Un mediu activ (numit "mediu de câștig" sau "mediu activ laser") amplifică puterea luminii emise de electronii stimulați. În funcție de tipul de laser, mediul activ poate fi format din:
  • Materiale semiconductoare, cum ar fi arsenid de galiu, arsenid de galiu și aluminiu, arsenid de galiu și indiu.
  • Cristale, cum ar fi cilindrul rubin utilizat pentru construirea primului laser în laboratoarele Hughes. Saphir și granat, precum și fibrele optice au fost, de asemenea, utilizate. Aceste pahare și cristale sunt tratate cu ioni de pământuri rare.
  • Ceramica, tratată și cu ioni de pământuri rare.
  • Lichide, în mod normal vopsele, deși un laser cu infraroșu a fost realizat folosind gin și apă tonică ca mediu activ. Chiar și un desert de jeleu (popularul "Jell-O") a fost folosit cu succes ca mediu activ.
  • Gaze, cum ar fi dioxid de carbon, azot, vapori de mercur sau un amestec de heliu și neon.
  • Reacții chimice.
  • Grinzi electronice.
  • Materiale radioactive. Un laser de uraniu a fost construit pentru prima dată în noiembrie 1960, la doar șase luni după primul laser rubinic.
  • 3
    Asamblați oglinzile pentru a ține lumina. Aceste oglinzi, a spus rezonatoare, păstrați lumina în interiorul cavității cu laser, până când, odată ajuns la nivelul dorit, energia nu este eliberată printr-o deschidere mică într-una dintre oglinzi, sau printr-o lentilă.
  • Cea mai simplă schemă de rezonator este rezonatorul liniar, care utilizează două oglinzi la capetele cavității laser. În acest fel este generat un singur fascicul de ieșire.
  • O schemă mai complicată, numită rezonator inel, se bazează pe utilizarea a trei sau mai multe oglinzi. Este posibil să se genereze un singur fascicul, cu ajutorul unui izolator optic sau a unui fascicul multiplu.
  • 4
    Utilizați o lentilă de focalizare pentru a canaliza lumina prin intermediul mediului activ. Împreună cu oglinzile, obiectivul ajută la concentrarea luminii și direcționarea acesteia pe cât posibil spre mediul activ.

    • Partea 2

    Construirea unui laser

    Metoda 1: Asamblați un laser în kit

    1
    Găsiți un dealer. Puteți să mergeți la un magazin de electronice sau să căutați pe internet pentru un "Kit laser", "Modul laser" sau "Dioda laser". Un laser in kit complet include:
    • Un circuit de conducător auto (circuitul șoferului). Încercați să obțineți un circuit de conducere care vă permite să reglați curentul (circuitul pilot este uneori vândut separat).
    • O diodă laser.
    • O lentilă reglabilă de reglare (lentilă ajustabilă) din sticlă sau plastic. De obicei, dioda și lentilele sunt deja asamblate într-un tub mic (uneori, aceste componente sunt vândute separat de circuitul de acționare).
  • 2
    Asamblați circuitul de acționare. Multe kituri laser necesită asamblarea circuitului de acționare. Aceste kituri furnizează placa de bază și părțile relative, care trebuie să fie sudate pe placă după diagrama atașată. Alte kituri pot include în schimb circuitul de conducere deja asamblat.
  • Cu puțină experiență în domeniul electronicii, este posibilă și proiectarea circuitului șoferului personal. Circuitul conducătorului auto LM317 este un excelent punct de plecare pentru proiectarea circuitului. În acest caz, asigurați-vă că utilizați un circuit RC (rezistor-condensator) pentru a proteja puterea de ieșire de la tensiunile de tensiune.
  • Odată ce circuitul pilot este asamblat, îl puteți testa conectând o diodă LED. Dacă LED-ul nu se aprinde, încercați să reglați potențiometrul. Dacă LED-ul încă nu se aprinde, verificați circuitul și verificați dacă toate conexiunile sunt în regulă.
  • 3
    Conectați circuitul de acționare la diodă. Dacă aveți disponibil un multimetru digital, îl puteți conecta la circuit și puteți monitoriza curentul primit de la diodă. Majoritatea diodelor funcționează între 30 și 250 miliamperi (mA) și produc un fascicul suficient de puternic între 100mA și 150mA.
  • Deși o putere mai mare a luminii emise de diodă are ca rezultat o putere mai mare a fasciculului laser, creșterea ulterioară a curentului necesar pentru a obține o astfel de putere ar arde rapid dioda.
  • 4
    Conectați sursa de alimentare (baterie) la circuitul șoferului. Dioda de la acest punct ar trebui să emită o lumină destul de puternică.
  • 5
    Reglați obiectivul de colimare pentru a focaliza fasciculul laser. Dacă vă îndreptați spre un perete, ajustați obiectivul până când obțineți un punct bine definit și luminos.
  • După focalizare, plasați un meci pe traiectoria fasciculului laser și reglați din nou obiectivul până când capul meciului începe să se aprindă. De asemenea, puteți încerca să aruncați un balon sau să ardeți o bucată de hârtie.

    • Metoda 2: Construiți un laser prin recuperarea diodei de la o arzător

    1


    Obțineți un DVD vechi sau arzător Blu-Ray. Căutați un dispozitiv cu o viteză de scriere de cel puțin 16x. Aceste dispozitive utilizează diode cu putere de cel puțin 150 milliwați (mW).
    • DVD-urile utilizează o diodă de lumină roșie cu lungimea de undă de 650 nm (nm).
    • Arzătoarele Blu-Ray folosesc o diodă de lumină albastră cu o lungime de undă de 450 nm.
    • Chiar dacă nu este capabil să termine o arsură, arzătorul trebuie să funcționeze (cu alte cuvinte este necesar ca dioda din interior să funcționeze).
    • Nu utilizați un DVD player sau un CD player / scriitor în locul unui dispozitiv de scriere DVD. Un DVD player conține o diodă de lumină roșie, dar cu o putere mai mică decât un arzător DVD. Dioda unui arzător pentru CD-uri, pe de altă parte, are o putere suficientă, dar emite lumină în domeniul infraroșu (care nu este vizibil pentru ochiul uman) și astfel ar fi imposibil să vedeți fasciculul.
  • 2
    Scoateți dioda de la arzător. Mai intai trebuie sa intoarceti cititorul - in acest moment veti vedea patru sau mai multe suruburi care vor fi desurubate pentru a accesa dioda.
  • Odată ce cititorul este dezasamblat, veți vedea o pereche de șine metalice ținute de șuruburi. Aceste ghiduri suportă capul optic. Odată ce ghidajele sunt îndepărtate, puteți scoate și capul.
  • Dioda va fi mai mică decât un ban. Are trei picioare și poate fi montat pe un suport metalic, cu sau fără o fereastră transparentă de protecție sau gol.
  • În acest moment, dioda din cap trebuie să fie îndepărtată. Poate fi mai ușor să scoateți radiatorul înainte de a scoate dioda. Dacă aveți o brățară antistatică, utilizați-o în timp ce scoateți dioda.
  • Manipulați cu grijă dioda, mai ales dacă nu are suport metalic. În acest caz, este posibil să aveți nevoie de un container antistatic pentru a păstra dioda până când este timpul să-l instalați în laser.
  • 3
    Obțineți un obiectiv convergent. Fasciculul luminos al diodei trebuie să treacă prin lentilă astfel încât să poată acționa ca un laser. Puteți realiza acest obiectiv în două moduri:
  • Folosind o lupă pentru focalizare: pentru a obține un fascicul laser, va trebui să reglați poziția obiectivului până când obțineți un punct și va trebui să repetați acest pas de fiecare dată când utilizați laserul.
  • Procurandoti directă un modul cu laser cu colimator: module laser cu diode de putere mică (în jur de 5 mW) sunt destul de economice puteți cumpăra unul dintre aceste module laser, și înlocuiți dioda în ea cu cel extras din inscriptorul DVD.
  • 4
    Achiziționați sau asamblați circuitul de acționare.
  • 5
    Conectați dioda la circuitul de acționare. Conectați știftul pozitiv al diodei (anodului) la cablul pozitiv al circuitului și pinul negativ al diodei (catodului) la cablul negativ al circuitului. Poziția pinilor din diod diferă în funcție de dioda roșie a unui arzător DVD sau de o diodă albastră a unui arzător Blu-Ray.
  • Țineți dioda prin rotirea pinilor spre dvs. și rotiți-o astfel încât capetele picioarelor să formeze un triunghi orientat spre dreapta. În ambele cazuri piciorul superior este anodul (pozitiv).
  • În diodele de lumină roșie ale arzătoarelor DVD, pinul central, care este vârful triunghiului care indică spre dreapta, este catodul (negativ).
  • În diodele luminoase albastre ale arzătoarelor Blu-Ray, pinul inferior este catodul (negativ).
  • 6
    Conectați circuitul de acționare la sursa de alimentare (acumulator).
  • 7
    Reglați obiectivul de colimare pentru a focaliza fasciculul laser.

    • Sfaturi

    • Cu cât este mai mare concentrația fasciculului laser, cu atât mai mare va fi puterea sa. Cu toate acestea, laserul va fi eficient numai la distanța în care este focalizată: dacă focalizați fasciculul la o distanță de un metru, acesta va fi eficient numai la un metru. Când nu folosiți laserul, puneți obiectivul în afara focului până când obțineți o rază de diametru a unei mingi de ping-pong.
    • Pentru a proteja noul laser asamblat, puteți utiliza o cutie metalică ca recipient: de exemplu, carcasa unei lămpi cu LED sau a unui încărcător de baterii, în funcție de mărimea circuitului pilot pe care l-ați folosit.

    Avertismente

    • Purtați întotdeauna ochelari de protecție calibrați pentru lungimea de undă a laserului (în special lungimea de undă a diodei laser). Culoarea ochelarilor de protecție este complementară cu cea a fasciculului laser: acestea vor fi verzi pentru un laser cu lumină roșie de 650 nm și roșu-portocaliu pentru un laser cu lumină albastră de 450 nm. Nu folosiți niciodată o mască de sudură, ochelari de protecție sau ochelari de soare în locul ochelarilor de protecție.
    • Nu priviți direct la fasciculul laser și nu-l îndreptați către alte persoane. Lăzile clasa IIIb, precum cea descrisă în acest articol, vă pot deteriora ochii, chiar dacă purtați ochelari de protecție. De asemenea, este ilegal să vizați fără discriminare un laser de acest tip.
    • Nu orientați laserul pe suprafețele reflectorizante. Un laser este un fascicul de lumină și, ca lumina, se reflectă, chiar dacă consecințele pot fi mai grave.

    Lucruri de care ai nevoie

    • Un laser complet în kit sau un modul laser cu colimator și un circuit de comandă separat
    • Dioda unui arzător DVD sau Blu-Ray (opțional)
    • Un sudor (dacă asamblați singur circuitul de conducere)
    • Tin sau orice alt aliaj de lipit (dacă montați singur circuitul pilot)
    • O șurubelniță (dacă trebuie să dezasamblați arzătorul DVD)
    • Clești sau pensete (dacă trebuie să scoateți arzătorul pentru DVD)
    • Un comutator (opțional)
    • O rolă de cablu electric (pentru a conecta dioda la circuitul de conducere și la circuitul de acționare la sursa de alimentare)
    • Baterii (se recomandă utilizarea bateriilor pentru cel puțin 6 volți)
    Afișați mai multe ... (7)
    Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit