Hur man gör en laser

Innehåll

• stadier
• Del 1 Hur fungerar en laser?
• Del 2 Gör en laser
• Köp ett kit för att montera en laser
• Bygg en laser med en återvinningsdiod

I den här artikeln: Hur fungerar en laser? Gör en laser10 Referenser

Ordet "laser" är faktiskt namnet på "ljusförstärkning genom stimulerad strålning", på franska "förstärkning av ljus genom stimulerad strålning". Den första lasern utvecklades 1960 på Hughes Research Laboratories i Kalifornien med en silverbelagd rubincylinder som fungerade som resonator. För närvarande används lasrar för många syften, till exempel för att mäta eller läsa kodade data, och det finns många sätt att skapa din egen laser, beroende på dina kunskaper och budget.

stadier

Del 1 Hur fungerar en laser?

1. 
   

   
   Skaffa dig en energikälla. Lasern är resultatet av en stimulering av elektroner som avger ljus på en viss våg. (Denna process beskrevs först av Albert Einstein 1917). För att elektronerna ska släppa ut ljus måste de först absorbera tillräckligt med energi för att placera dem i en högre bana, där de kommer att lämna ut den energin tillbaka till sin ursprungliga bana. Dessa energikällor kallas "pumpar".
   • I småformatlasrar, till exempel de som används för att läsa CD-skivor och DVD-skivor, samt laserpekare, använder elektroniska kretsar för att tillhandahålla ström till dioder som fungerar som pumpar.
   • Koldioxidlasrar använder elektriska stötar för att väcka elektroner.
   • Excimerlasrar hämtar sin energi från kemiska reaktioner.
   • Lasrar byggda runt kristaller eller glas använder kraftfulla ljuskällor, till exempel en båge eller en elektrisk fackla.

2. 
   

   
   
   
   Passera energin genom ett förstärkningsmedium. Ett förstärkningsmedium tjänar till att förstärka kraften hos ljuset som tillhandahålls av de stimulerade elektronerna. Förstärkningsmediet kan tillverkas av följande element:
   • Halvledare tillverkade med gallium gallium, aluminium gallium eller aluminium dindium.
   • Kristaller som rubincylindern som används för Hughes Research lab-laser. Det är också möjligt att använda safir och granat eller optiskt glasfiber. Dessa glas och kristaller har tidigare behandlats med joner från sällsynta metaller.
   • Keramik, som också har behandlats med sällsynta metalljoner.
   • Vätskor, oftast färger, en laser har till och med tillverkats med gin-tonic som ett förstärkningsmedium. Det har till och med varit möjligt att använda matgelatin som ett förstärkningsmedium.
   • Gaser, såsom koldioxid, kväve, kvicksilverånga eller en blandning av neon och helium.
   • Kemiska reaktioner.
   • Elektronstrålar.
   • Kärnämnen. En duraniumbaserad laser producerades först i november 1960, bara sex månader efter den första lasern med en rubincylinder.

3. 
   

   
   
   
   Sätt upp speglar för att hålla ljuset. Dessa speglar, kallade resonatorer, håller ljuset inuti laserkammaren tills det når den önskade effektnivån innan de släpps, vare sig det är genom en liten bländare i en av dessa speglar eller genom en lins.
   • Det enklaste resonatorarrangemanget, den linjära resonatorn, sätts upp med två speglar vardera anordnade på motsatt sida av laserkammaren. Denna typ av laser ger endast en utgång.
   • Ringresonatorn, en mer komplicerad typ av resonatorarrangemang, kräver tre eller flera speglar. Det kan skapa en enda stråle med en optisk isolator eller flera strålar.

4. 
   

   
   Använd en konvergerande lins för att rikta ljus genom förstärkningsmediet. Förutom speglar hjälper linsen att fokusera och rikta ljuset så att förstärkningsmediet får så mycket som möjligt.

Del 2 Gör en laser

Köp ett kit för att montera en laser

1. 
   

   
   Fråga om att hitta en säljare. Du kan gå till en elektronisk butik eller söka på nätet genom att skriva "laser kit", "laser module" eller "laser diode". Följande objekt ska du hitta i ett laserlådesats:
   • Ett kontrollkort (det kan ibland säljas separat). Skaffa ett kontrollkort som låter dig justera den elektriska strömmen.
   • En laserdiod.
   • En justerbar lins av plast eller glas. Som regel packas dioden och linsen samman i ett litet rör (dessa komponenter kan ibland säljas separat utan kontrollkort).

2. 
   

   
   Montera styrkortet. Du måste montera styrkortet för de flesta kitlasrar. Dessa kit innehåller ett kort och dess komponenter som du måste svetsa på enligt diagrammet som kommer att tillhandahållas. Du hittar kontrollkortet klart i andra satser.
   • Du kan också skapa ditt eget kontrolldiagram om du har de elektroniska färdigheter som krävs för den här uppgiften. Till exempel kan du ta en mall på LM317-kontrollkortet för att skapa ditt eget kort. Se till att använda en RC-krets för att skydda ljuskällan mot eventuella elektriska plockningar.
   • När du har monterat styrkortet kan du testa det genom att ansluta det till en lysdiod (LED). Om lysdioden inte tänds omedelbart, justera potentiometern. Om detta fortfarande inte löser problemet, kontrollera kortet igen för att se till att du har anslutit komponenterna ordentligt.

3. 
   

   
   Anslut styrkortet till dioden. Om du har en digital multimeter kan du ansluta den till kortet för att kontrollera den aktuella intensiteten som dioden får. De flesta dioder fungerar bra med strömnivåer mellan 30 och 250 milliamper (mA), medveten om att en ström på 100 till 150 mA är tillräcklig för att driva strålen.
   • Även om en högre intensitet kommer att ge en starkare stråle kommer den ytterligare strömmen som strömmar genom dioden att förkorta dess livslängd.

4. 
   

   
   Anslut strömkällan (batteriet) till styrkortet. Dioden ska lysa ljust.

5. 
   

   
   Justera linsen för att skapa laserstrålen. Om du pekar lasern mot en vägg, justera linsen tills du ser en fin, skarp plats.
   • När du har justerat strålen, placera en tändsticka genom strålen och justera linsen tills tändstickan röker. Du kan också prova att sprida ballonger eller punktera ett papper.

Bygg en laser med en återvinningsdiod

1. 
   

   
   Skaffa en gammal DVD- eller Blu-Ray-inspelare. Försök hitta en med en skrivhastighet på 16X eller mer. Denna typ av utrustning har dioder som ger en effekt på 150 milliwatt (mW) eller mer.
   • En DVD-inspelare har en röd diod med en våglängd på 650 nanometer (nm).
   • En Blu-Ray-inspelare har en blå diod med en våglängd på 405 nm.
   • DVD-inspelaren du ska återställa måste fortfarande kunna kopiera DVD-skivor, även om den inte fungerar varje gång (med andra ord, dioden måste vara i funktionsduglig skick).
   • Använd inte en DVD-spelare, CD-spelare eller CD-inspelare med DVD-inspelaren. En DVD-spelare har också en röd LED, som dock inte är lika kraftfull som DVD-inspelaren. CD-inspelarens diod är tillräckligt kraftfull, men den avger infrarött ljus, vilket ger en stråle som du inte kan se.

2. 
   

   
   Demontera dioden. Vänd kortet. Du ser fyra eller fler skruvar som du måste demontera för att separera kortet och återställa dioden.
   • När du har tagit bort kortet ser du ett par metallskenor som hålls på plats med skruvar. De solidariserar elementen mellan dem. När du demonterar skenorna kan du ta bort dem och sedan ta bort lasern.
   • Dioden blir mindre än ett öre. Den har tre metallstift och den kan vara inbäddad i ett metallstöd, täckt eller inte ett genomskinligt glas som skyddar eller det kommer att monteras utan någon form av skydd.
   • Du måste ta bort dioden från resten av komponenterna. Det kan vara lättare att ta bort kylaren innan du tar bort dioden. Om du har en antistatisk handledsrem ska du bära den medan du tar bort dioden.
   • Hantera dioden försiktigt och med ännu större försiktighet om dioden inte är skyddad. Du bör förvara dioden i en antistatisk behållare tills du vill använda den för din laser.

3. 
   

   
   Få en konvergent lins. Du måste fokusera strålen på dioden genom en konvergerande lins för att få din laser. Det finns flera sätt att komma dit:
   • Använd ett förstoringsglas Du måste flytta förstoringsglaset framför balken för att hitta dess idealiska läge för att producera en laser och du måste starta om igen varje gång.
   • Skaffa en monteringssats med en lins i ett rör och en låg effektdiod (till exempel 5 mW) och byt ut dioden på din DVD-inspelare med den.

4. 
   

   
   Skaffa ett kontrollkort eller montera ett.

5. 
   

   
   Anslut dioden till styrkortet. Anslut den positiva stiftet till styrkortets positiva kant och den negativa stiftet till den negativa kanten. Du kommer att märka att stiften finns på olika platser på dioden beroende på om du har valt en röd diod-DVD-inspelare eller en blå diode Blu-ray-inspelare.
   • Håll dioden med stiften framför dig, vänd dem sedan så att stiften bildar en triangel som pekar åt höger. På båda typerna av dioder är den positiva stiftet på toppen.
   • Om du har en röd DVD-inspelningsdiod, är den mittersta stiftet, som bildar toppens triangel, den negativa stiftet.
   • Den nedre stiftet är den negativa stiftet på en Blu-Ray-inspelningsdiod.

6. 
   

   
   Anslut strömkällan till styrkortet.

7. 
   

   
   Justera linsen för att justera laserstrålen.