У дома

Помпи за кладенци

Домашно приготвен лазер – мит или реалност? Ние правим мощен лазер за изгаряне от DVD устройство със собствените си ръце.

Домашно приготвен лазер – мит или реалност? Ние правим мощен лазер за изгаряне от DVD устройство със собствените си ръце.

Днес ще говорим за това как да направите свой собствен мощен зелен или син лазер у дома от импровизирани материали със собствените си ръце. Ще разгледаме и чертежи, диаграми и устройството на домашно изработени лазерни показалки със запалителен лъч и обхват до 20 км.

Основата на лазерното устройство е оптичен квантов генератор, който, използвайки електрическа, термична, химическа или друга енергия, произвежда лазерен лъч.

Работата на лазера се основава на явлението стимулирано (индуцирано) лъчение. Лазерното излъчване може да бъде непрекъснато, с постоянна мощност, или импулсно, достигайки изключително високи пикови мощности. Същността на явлението е, че възбуден атом е в състояние да излъчи фотон под въздействието на друг фотон без неговото поглъщане, ако енергията на последния е равна на разликата в енергиите на нивата на атома преди и след радиация. В този случай излъченият фотон е кохерентен на фотона, който е причинил излъчването, тоест е неговото точно копие. Така се усилва светлината. Това явление се различава от спонтанното излъчване, при което излъчените фотони имат произволни посоки на разпространение, поляризация и фаза.
Вероятността произволен фотон да предизвика стимулирано излъчване на възбуден атом е точно равна на вероятността за поглъщане на този фотон от атом в невъзбудено състояние. Следователно, за да се усили светлината, е необходимо в средата да има повече възбудени атоми, отколкото невъзбудени. В състояние на равновесие това условие не е изпълнено, поради което се използват различни системи за изпомпване на лазерната активна среда (оптични, електрически, химически и др.). В някои схеми работният елемент на лазера се използва като оптичен усилвател за излъчване от друг източник.

В квантовия генератор няма външен фотонен поток, обратното население се създава вътре в него с помощта на различни източници на помпа. В зависимост от източниците има различни методи за изпомпване:
оптична - мощна светкавица;
газов разряд в работното вещество (активна среда);
инжектиране (прехвърляне) на токоносители в полупроводник в зоната
p-n преходи;
електронно възбуждане (вакуумно облъчване на чист полупроводник от поток от електрони);
термично (загряване на газа с последващото му бързо охлаждане;
химически (използвайки енергията на химичните реакции) и някои други.

Основният източник на генериране е процесът на спонтанно излъчване, следователно, за да се осигури непрекъснатост на генерирането на фотони, е необходимо да има положителна обратна връзка, поради която излъчените фотони предизвикват последващи актове на стимулирано излъчване. За да направите това, лазерната активна среда се поставя в оптичен резонатор. В най-простия случай се състои от две огледала, едното от които е полупрозрачно - през него лазерният лъч частично излиза от резонатора.

Отразявайки се от огледалата, лъчът на излъчване многократно преминава през резонатора, причинявайки индуцирани преходи в него. Излъчването може да бъде непрекъснато или импулсно. В същото време, използвайки различни устройства за бързо изключване и включване на обратна връзка и по този начин намаляване на периода на импулса, е възможно да се създадат условия за генериране на излъчване с много висока мощност - това са така наречените гигантски импулси. Този режим на работа на лазера се нарича режим с превключване на Q.
Лазерният лъч е кохерентен, монохромен, поляризиран тесен лъч светлина. С една дума, това е лъч светлина, излъчван не само от синхронни източници, но и в много тесен диапазон и насочен. Един вид изключително концентриран светлинен поток.

Излъчването, генерирано от лазера, е монохроматично, вероятността за излъчване на фотон с определена дължина на вълната е по-голяма от тази на близко разположен, свързан с разширяването на спектралната линия, а вероятността за индуцирани преходи при тази честота също има максимум . Следователно, постепенно в процеса на генериране, фотоните с дадена дължина на вълната ще доминират над всички останали фотони. Освен това, поради специалното разположение на огледалата, в лазерния лъч се съхраняват само онези фотони, които се разпространяват в посока, успоредна на оптичната ос на резонатора на малко разстояние от него, останалите фотони бързо напускат обема на резонатора . По този начин лазерният лъч има много малък ъгъл на отклонение. И накрая, лазерният лъч има строго определена поляризация. За да направите това, различни поляризатори се въвеждат в резонатора, например, те могат да бъдат плоски стъклени плочи, инсталирани под ъгъл на Брюстър спрямо посоката на разпространение на лазерния лъч.

Каква работна течност се използва в лазера зависи от неговата работна дължина на вълната, както и от други свойства. Работното тяло се „изпомпва“ с енергия, за да се получи ефектът на инверсия на електронната популация, което предизвиква стимулирано излъчване на фотони и ефект на оптично усилване. Най-простата форма на оптичен резонатор е две успоредни огледала (може и четири или повече), разположени около работното тяло на лазера. Стимулираната радиация на работното тяло се отразява обратно от огледалата и отново се усилва. До момента на излизане навън вълната може да бъде отразена многократно.

И така, нека формулираме накратко условията, необходими за създаване на източник на кохерентна светлина:

имате нужда от работещо вещество с обратна популация. Само тогава е възможно да се получи усилване на светлината поради принудителни преходи;
работното вещество трябва да се постави между огледалата, които осигуряват обратна връзка;
усилването, дадено от работното вещество, което означава, че броят на възбудените атоми или молекули в работното вещество трябва да бъде по-голям от праговата стойност, която зависи от коефициента на отражение на изходното огледало.

При проектирането на лазери могат да се използват следните видове работни тела:

Течност. Използва се като работен флуид, например в лазерите с багрила. Съставът включва органичен разтворител (метанол, етанол или етиленгликол), в който са разтворени химически багрила (кумарин или родамин). Работната дължина на вълната на течните лазери се определя от конфигурацията на използваните молекули на багрилото.

Газове. По-специално, въглероден диоксид, аргон, криптон или газови смеси, както в хелий-неоновите лазери. "Изпомпването" на енергията на тези лазери се извършва най-често с помощта на електрически разряди.
Твърди вещества (кристали и чаши). Твърдият материал на такива работни тела се активира (легира) чрез добавяне на малко количество йони на хром, неодим, ербий или титан. Обикновено използвани кристали са итриево-алуминиев гранат, итриев литиев флуорид, сапфир (алуминиев оксид) и силикатно стъкло. Твърдотелните лазери обикновено се "изпомпват" с флаш лампа или друг лазер.

Полупроводници. Материал, в който преходът на електрони между енергийните нива може да бъде придружен от радиация. Полупроводниковите лазери са много компактни, "напомпани" с електрически ток, което им позволява да се използват в потребителски устройства като CD плейъри.

За да превърнете усилвателя в генератор, трябва да организирате обратна връзка. При лазерите това се постига чрез поставяне на активното вещество между отразяващи повърхности (огледала), които образуват така наречения „отворен резонатор“ поради факта, че част от енергията, излъчвана от активното вещество, се отразява от огледалата и отново се връща обратно. към активното вещество.

В лазера се използват различни видове оптични кухини - с плоски огледала, сферични, комбинации от плоски и сферични и др. В оптичните кухини, осигуряващи обратна връзка в Лазера, само определени видове трептения на електромагнитното поле, които се наричат естествени трептения или режими на резонатора, могат да бъдат възбудени.

Режимите се характеризират с честота и форма, т.е. с пространственото разпределение на трептенията. В резонатор с плоски огледала се възбуждат предимно видовете трептения, съответстващи на плоските вълни, които се разпространяват по оста на резонатора. Система от две паралелни огледала резонира само на определени честоти - и също така изпълнява в лазера ролята, която една осцилаторна верига играе в конвенционалните нискочестотни генератори.

Използването на отворен резонатор (а не на затворен - затворена метална кухина - характеристика на микровълновия диапазон) е основно, тъй като в оптичния обхват резонатор с размери L = ? (L е характерният размер на резонатора,? е дължината на вълната) просто не може да се направи, а за L >> ? затворен резонатор губи своите резонансни свойства, тъй като броят на възможните режими на трептене става толкова голям, че те се припокриват.

Отсъствието на странични стени значително намалява броя на възможните видове трептения (режими) поради факта, че вълните, разпространяващи се под ъгъл спрямо оста на резонатора, бързо надхвърлят неговите граници и прави възможно запазването на резонансните свойства на резонатора при L >> ?. Резонаторът в лазера обаче не само осигурява обратна връзка, като връща отразената от огледалата радиация към активното вещество, но също така определя спектъра на лазерното лъчение, неговите енергийни характеристики и насочеността на излъчването.
В най-простото приближение на плоска вълна, резонансното условие в резонатор с плоски огледала е, че цял брой полувълни се вписват по дължината на резонатора: L=q(?/2) (q е цяло число), което води до израз за честотата на трептения тип с индекс q: ?q=q(C/2L). В резултат на това спектърът на излъчване на L., като правило, е набор от тесни спектрални линии, интервалите между които са еднакви и равни на c / 2L. Броят на линиите (компонентите) за дадена дължина L зависи от свойствата на активната среда, т.е. от спектъра на спонтанно излъчване при използвания квантов преход, и може да достигне няколко десетки и стотици. При определени условия се оказва възможно да се изолира един спектрален компонент, т.е. да се реализира едномодов режим на генериране. Спектралната ширина на всеки от компонентите се определя от енергийните загуби в резонатора и преди всичко от пропускането и поглъщането на светлината от огледалата.

Честотният профил на усилването в работната среда (определя се от ширината и формата на линията на работната среда) и набора от собствени честоти на отворения резонатор. За отворени резонатори с висок коефициент на качество, използвани в лазерите, широчината на честотната лента на кухината ??p, която определя ширината на резонансните криви на отделните режими и дори разстоянието между съседните режими ??h, се оказва по-малка от усилването ширина на линията ??h и дори при газови лазери, където разширяването на линията е минимално. Следователно в усилвателната верига попадат няколко вида резонаторни трептения.

По този начин лазерът не генерира непременно на една честота; по-често, напротив, генерирането се случва едновременно при няколко вида трептения, за какво усилване? повече загуби в резонатора. За да може лазерът да работи на една честота (в едночестотен режим), обикновено е необходимо да се вземат специални мерки (например да се увеличат загубите, както е показано на фигура 3) или да се промени разстоянието между огледалата така, че само една мода. Тъй като в оптиката, както беше отбелязано по-горе, ?h > ?p и честотата на генериране в лазера се определя главно от честотата на резонатора, е необходимо резонаторът да се стабилизира, за да се поддържа стабилна честотата на генериране. Така че, ако печалбата в работното вещество покрива загубите в резонатора за определени видове трептения, върху тях възниква генериране. Зародишът за възникването му е, както при всеки генератор, шумът, който е спонтанно излъчване в лазерите.
За да може активната среда да излъчва кохерентна монохроматична светлина, е необходимо да се въведе обратна връзка, т.е. да се изпрати част от светлинния поток, излъчван от тази среда, обратно в средата за стимулирано излъчване. Положителната обратна връзка се осъществява с помощта на оптични резонатори, които в елементарната версия представляват две коаксиални (успоредни и по една и съща ос) огледала, едното от които е полупрозрачно, а другото е "глухо", тоест напълно отразява светлинния поток. Работното вещество (активна среда), в което се създава обратната популация, се поставя между огледалата. Стимулираната радиация преминава през активната среда, усилва се, отразява се от огледалото, отново преминава през средата и се усилва допълнително. Чрез полупрозрачно огледало част от излъчването се излъчва във външната среда, а част се отразява обратно в средата и отново се усилва. При определени условия фотонният поток вътре в работното вещество ще започне да нараства като лавина и ще започне генерирането на монохроматична кохерентна светлина.

Принципът на действие на оптичния резонатор, преобладаващият брой частици от работното вещество, представени от светлинни кръгове, са в основно състояние, тоест на по-ниско енергийно ниво. Само малък брой частици, представени с тъмни кръгове, са в електронно възбудено състояние. Когато работното вещество е изложено на изпомпващ източник, основният брой частици преминава във възбудено състояние (броят на тъмните кръгове се е увеличил) и се създава обратна популация. Освен това (фиг. 2в) възниква спонтанно излъчване на някои частици в електронно възбудено състояние. Излъчването, насочено под ъгъл към оста на резонатора, ще напусне работното вещество и резонатора. Излъчването, насочено по оста на резонатора, ще се приближи до огледалната повърхност.

При полупрозрачно огледало част от излъчването ще премине през него в околната среда, а част ще бъде отразена и отново насочена към работното вещество, включвайки частици във възбудено състояние в процеса на стимулирано излъчване.

При „глухото“ огледало целият лъчев поток ще бъде отразен и отново ще премине през работното вещество, предизвиквайки излъчването на всички останали възбудени частици, което отразява ситуацията, когато всички възбудени частици са се отказали от запасената си енергия и на изхода на резонатора, от страната на полупрозрачното огледало, се образува мощен поток от индуцирана радиация.

Основните структурни елементи на лазерите включват работно вещество с определени енергийни нива на съставните им атоми и молекули, източник на помпа, който създава обратна популация в работното вещество, и оптичен резонатор. Има голям брой различни лазери, но всички те имат еднакви и освен това проста схема на устройството, която е показана на фиг. 3.

Изключение правят полупроводниковите лазери поради тяхната специфика, тъй като те имат всичко специално: физиката на процесите, методите на изпомпване и дизайна. Полупроводниците са кристални образувания. В отделен атом енергията на електрона приема строго определени дискретни стойности и следователно енергийните състояния на електрона в атома се описват чрез нива. В полупроводников кристал енергийните нива образуват енергийни ленти. В чист полупроводник, който не съдържа никакви примеси, има две ленти: така наречената валентна зона и зоната на проводимост, разположена над нея (в енергийната скала).

Между тях има празнина от забранени енергийни стойности, която се нарича ширина на забранената зона. При температура на полупроводника, равна на абсолютна нула, валентната зона трябва да бъде напълно запълнена с електрони, а лентата на проводимост трябва да е празна. В реални условия температурата винаги е над абсолютната нула. Но повишаването на температурата води до термично възбуждане на електрони, някои от тях скачат от валентната зона към лентата на проводимост.

В резултат на този процес в зоната на проводимост се появява определен (сравнително малък) брой електрони и съответният брой електрони ще липсва във валентната зона, докато не бъде напълно запълнена. Свободното място на електрон във валентната зона е представено от положително заредена частица, която се нарича дупка. Квантовият преход на електрон през забранената зона отдолу нагоре се разглежда като процес на генериране на двойка електрон-дупка, като електроните са концентрирани в долния ръб на лентата на проводимост и дупките в горния край на валентната зона. Преходите през забранената зона са възможни не само отдолу нагоре, но и отгоре надолу. Този процес се нарича рекомбинация електрон-дупка.

Когато чист полупроводник е облъчен със светлина, чиято фотонна енергия малко надвишава ширината на забранената зона, в полупроводниковия кристал могат да възникнат три типа взаимодействие на светлината с вещество: абсорбция, спонтанно излъчване и стимулирано излъчване на светлина. Първият тип взаимодействие е възможен, когато фотон се абсорбира от електрон, разположен близо до горния ръб на валентната лента. В този случай енергийната мощност на електрона ще стане достатъчна за преодоляване на забранената зона и той ще направи квантов преход към зоната на проводимост. Спонтанно излъчване на светлина е възможно, когато електрон се връща спонтанно от зоната на проводимост във валентната зона с излъчване на енергиен квант - фотон. Външното излъчване може да инициира преход към валентната зона на електрон, разположен близо до долния ръб на лентата на проводимост. Резултатът от този трети вид взаимодействие на светлината с веществото на полупроводника ще бъде раждането на вторичен фотон, идентичен по своите параметри и посока на движение с фотона, който е инициирал прехода.

За генериране на лазерно лъчение е необходимо да се създаде обратна популация от "работни нива" в полупроводника - да се създаде достатъчно висока концентрация на електрони в долния ръб на проводимата лента и съответно висока концентрация на дупки в ръба на валентната лента. За тези цели чистите полупроводникови лазери обикновено използват изпомпване с електронен лъч.

Огледалата на резонатора са полираните ръбове на полупроводниковия кристал. Недостатъкът на такива лазери е, че много полупроводникови материали генерират лазерно лъчение само при много ниски температури, а бомбардирането на полупроводникови кристали с електронен лъч причинява силното му нагряване. Това изисква допълнителни охладителни устройства, което усложнява конструкцията на апарата и увеличава неговите размери.

Свойствата на легираните полупроводници се различават значително от тези на нелегираните, чисти полупроводници. Това се дължи на факта, че атомите на някои примеси лесно даряват един от своите електрони в лентата на проводимост. Тези примеси се наричат донорни примеси, а полупроводник с такива примеси се нарича n-полупроводник. Атомите на други примеси, напротив, улавят един електрон от валентната зона и такива примеси са акцепторни, а полупроводникът с такива примеси е p-полупроводник. Енергийното ниво на примесните атоми се намира вътре в зоната на забрана: за n-полупроводници е недалеч от долния ръб на зоната на проводимост, за f-полупроводниците е близо до горния ръб на валентната зона.

Ако в тази област се създаде електрическо напрежение, така че да има положителен полюс от страната на p-полупроводника и отрицателен полюс от страната на n-полупроводника, тогава под действието на електрическото поле електроните от n -полупроводник и дупките от p-полупроводника ще се преместят (инжектират) в зона rn - преход.

По време на рекомбинацията на електрони и дупки ще се излъчват фотони, а при наличието на оптичен резонатор е възможно генериране на лазерно лъчение.

Огледалата на оптичния резонатор са полираните повърхности на полупроводниковия кристал, ориентирани перпендикулярно на равнината на pn прехода. Такива лазери се характеризират с миниатюризация, тъй като размерите на полупроводниковия активен елемент могат да бъдат около 1 mm.

В зависимост от разглежданата характеристика, всички лазери се подразделят, както следва).

Първи знак. Обичайно е да се прави разлика между лазерни усилватели и генератори. В усилвателите на входа се подава слабо лазерно лъчение, а на изхода съответно се усилва. В генераторите няма външно излъчване, то възниква в работното вещество поради възбуждането му с помощта на различни помпени източници. Всички медицински лазерни устройства са генератори.

Вторият признак е физическото състояние на работното вещество. В съответствие с това лазерите се разделят на твърдо състояние (рубин, сапфир и др.), Газови (хелий-неон, хелий-кадмий, аргон, въглероден диоксид и др.), Течни (течен диелектрик с примеси, работещи атоми от редки земни метали) и полупроводници (арсенид-галий, арсенид-фосфид-галий, селенид-олово и др.).

Методът на възбуждане на работното вещество е третата отличителна черта на лазерите. В зависимост от източника на възбуждане има лазери с оптично изпомпване, с изпомпване чрез газов разряд, електронно възбуждане, инжектиране на носител на заряд, с термично, химическо изпомпване и някои други.

Емисионният спектър на лазера е следващият признак за класификация. Ако излъчването е концентрирано в тесен диапазон на дължината на вълната, тогава е обичайно лазерът да се счита за монохроматичен и в техническите му данни е посочена конкретна дължина на вълната; ако е в широк диапазон, тогава лазерът трябва да се счита за широколентов и трябва да се посочи диапазонът на дължината на вълната.

Според естеството на излъчваната енергия се разграничават импулсни лазери и лазери с непрекъсната вълна. Понятията за импулсен лазер и лазер с честотна модулация на непрекъснато излъчване не трябва да се бъркат, тъй като във втория случай всъщност получаваме прекъснато излъчване с различни честоти. Импулсните лазери имат голяма мощност в единичен импулс, достигаща 10 W, докато средната им импулсна мощност, определена по съответните формули, е относително ниска. За непрекъсваните лазери с честотна модулация мощността в така наречения импулс е по-ниска от мощността на непрекъснатото излъчване.

Според средната мощност на излъчване (следващата характеристика на класификацията), лазерите се разделят на:

високоенергийни (създадена плътност на потока на радиационна мощност върху повърхността на обект или биологичен обект - повече от 10 W/cm2);

средноенергийна (създадена плътност на потока мощност на излъчване - от 0,4 до 10 W / cm2);

нискоенергийни (създадена плътност на потока мощност на излъчване - по-малко от 0,4 W/cm2).

Мека (създадена енергийна експозиция - E или плътност на потока на мощността върху облъчената повърхност - до 4 mW/cm2);

средно (E - от 4 до 30 mW / cm2);

твърд (E - повече от 30 mW / cm2).

В съответствие със санитарните норми и правила за проектиране и експлоатация на лазери № 5804-91, според степента на опасност на генерираното лъчение за опериращия персонал, лазерите се разделят на четири класа.

Първокласните лазери включват такива технически устройства, чието изходящо колимирано (съдържащо се в ограничен твърд ъгъл) лъчение не представлява опасност при облъчване на очите и кожата на човек.

Лазерите от втори клас са устройства, чието изходящо излъчване е опасно, когато е изложено на очите чрез пряко и огледално отразено лъчение.

Лазерите от трети клас са устройства, чието изходящо излъчване е опасно, когато очите са изложени на пряко и огледално отразено, както и на дифузно отразено лъчение на разстояние 10 cm от дифузно отразяваща повърхност и (или) когато кожата е изложена към насочена и огледално отразена радиация.

Лазерите от клас 4 са устройства, чието изходящо излъчване е опасно, когато кожата е изложена на дифузно отразена радиация на разстояние 10 cm от дифузно отразяваща повърхност.

И така, нека формулираме накратко условията, необходими за създаване на източник на кохерентна светлина:

При проектирането на лазери могат да се използват следните видове работни тела:

В зависимост от разглежданата характеристика, всички лазери се подразделят, както следва).

Според средната мощност на излъчване (следващата характеристика на класификацията), лазерите се разделят на:

средноенергийна (създадена плътност на потока мощност на излъчване - от 0,4 до 10 W / cm2);

нискоенергийни (създадена плътност на потока мощност на излъчване - по-малко от 0,4 W/cm2).

средно (E - от 4 до 30 mW / cm2);

твърд (E - повече от 30 mW / cm2).

При споменаване на лазера повечето хора веднага си спомнят епизоди от научнофантастични филми. Подобно изобретение обаче отдавна и плътно влезе в живота ни и не е нещо фантастично. Лазерът е намерил своето приложение в много области, от медицината и производството до развлеченията. Ето защо мнозина започват да се интересуват дали и как сами да си направите лазер.

В зависимост от спецификата и поставените изисквания, лазерите са напълно различни, както по размер (от джобни указатели до размера на футболно игрище), така и по мощност, използвана работна среда и други параметри. Разбира се, невъзможно е да направите мощен производствен лъч сами у дома, тъй като това са не само технически сложни устройства, но и неща, които са много капризни в поддръжката. Но прост, но надежден и мощен лазер "направи си сам" може да бъде изваян от обикновено DVD-RW устройство.

Принцип на действие

Думата "лазер" дойде при нас от английския език "laser", което е съкращение от първите букви на много по-сложно име: усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на радиация и буквално се превежда като "усилване на светлината чрез стимулирано излъчване". " Може да се нарече и оптичен квантов генератор. Има много видове лазери и обхватът на тяхното приложение е изключително широк.

Принципът на неговото действие е да преобразува една енергия (светлинна, химическа, електрическа) в енергията на различни радиационни потоци, тоест се основава на явлението стимулирана или индуцирана радиация.

Обикновено принципът на работа показва следния чертеж:

Необходими материали за работа

Когато се описват основите на лазера, всичко изглежда сложно и неразбираемо. Всъщност да направите лазер със собствените си ръце у дома е изключително просто. Ще ви трябват някои аксесоари и инструменти:

Най-основното нещо, от което се нуждаете, за да създадете лазер, е DVD-RW устройство, тоест записващо устройство от компютър или плейър. Колкото по-висока е скоростта на запис, толкова по-мощен ще бъде самият продукт. За предпочитане е да вземете устройства със скорост 22X, тъй като мощността му е най-висока, около 300 mW. В същото време те се различават по цвят: червено, зелено, лилаво. Що се отнася до ROM-овете без запис, те са твърде слаби. Струва си да се обърне внимание и на факта, че след манипулации с устройството вече няма да работи, така че си струва да вземете или вече излязъл от експлоатация, но с работещ лазер, или такъв, за който няма да съжалявате да се сбогувам с.
Ще ви трябва и стабилизатор на тока, въпреки че има желание да се направи без него. Но си струва да знаете, че всички диоди (и лазерният не е изключение) „предпочитат“ не напрежение, а ток. Най-евтините и предпочитани опции са импулсният преобразувател NCP1529 или микросхемата LM317 (подобно на KR142EN12).
Изходният резистор се избира в зависимост от захранващия ток на лазерния диод. Изчислява се по формулата: R=I/1.25, където I е номиналният ток на лазера.
Два кондензатора: 0.1uF и 100uF.
Колиматор или лазерна показалка.
AAA батерии.
жици.
Инструмент: поялник, отвертки, клещи и др.

Премахване на лазерния диод от DVD устройството

Основната част, която трябва да бъде премахната, е лазерът от DVD устройството. Това не е трудно да се направи, но си струва да знаете някои от нюансите, които ще помогнат да се избегнат възможни недоразумения по време на работа.

На първо място, DVD устройството трябва да бъде разглобено, за да се стигне до каретката, върху която са разположени лазерните диоди. Един от тях е читател – твърде слаб е. Вторият писател е точно това, което ви трябва, за да направите лазер от dvd устройство.

На каретката диодът е монтиран на радиатора и здраво закрепен. Ако не е изчислено да се използва друг радиатор, тогава съществуващият е доста подходящ. Следователно трябва да ги премахнете заедно. В противен случай внимателно отрежете краката на входа на радиатора.

Тъй като диодите са изключително чувствителни към статично електричество, е полезно да ги предпазите.. За да направите това, трябва да навиете краката на лазерния диод заедно с тънък проводник.

Остава само да съберем всички детайли заедно, а самият ROM вече не е необходим.

Сглобяване на лазерното устройство

Необходимо е да свържете диода, извлечен от сидирома, към преобразувателя, като спазвате полярността, в противен случай лазерният диод незабавно ще се провали и ще стане негоден за по-нататъшна употреба.

На обратната страна на диода е инсталиран колиматор, така че светлината да може да се концентрира в един лъч. Въпреки че вместо него можете да използвате лещата, включена в рома, или лещата, която вече съдържа лазерната показалка. Но в този случай ще трябва да извършите настройката, за да получите необходимия фокус.

От другата страна на преобразувателя са запоени проводници, които се свързват към контактите на корпуса, където ще бъдат монтирани батериите.

Схемата ще ви помогне да завършите лазера от DVD устройството със собствените си ръце:

Когато свързването на всички компоненти приключи, можете да проверите работата на полученото устройство. Ако всичко работи, остава да поставите цялата конструкция в кутията и да я фиксирате там.

Домашно жилище

Можете да подходите към производството на кутията по различни начини. Идеален за тези цели, например, е подходящ калъф от китайски фенер. Можете да използвате и готово тяло за лазерна показалка. Но най-доброто решение може да бъде домашно, изработено от алуминиеви профили.

Сам по себе си алуминият е лек и в същото време се поддава добре на обработка. Цялата конструкция е удобно разположена в него. Също така ще бъде удобно да го поправите. Ако е необходимо, винаги можете лесно да изрежете необходимото парче или да го огънете в съответствие с необходимите параметри.

Безопасност и тестване

Когато цялата работа е завършена, е време да тествате получения мощен лазер. Не се препоръчва да правите това на закрито. Затова е по-добре да излезете навън на безлюдно място. В същото време трябва да се помни, че направеното устройство е няколкостотин пъти по-мощно от обикновена лазерна показалка, а това задължава да го използвате изключително предпазливо. Не насочвайте лъча към хора или животни, уверете се, че лъчът не се отразява и не попада в очите. При използване на червен лазерен лъч се препоръчва да носите зелени очила, това значително ще намали риска от увреждане на зрението в непредвидени случаи. В края на краищата, дори отвън гледането на лазерни лъчи не се препоръчва.

Не насочвайте лазерния лъч към запалими или експлозивни предмети и вещества.

Създаденото устройство, с правилно настроен обектив, може да реже найлонови торбички, да изгори върху дърво, да избухне балони и дори да изгори - един вид боен лазер. Невероятно е какво може да се направи от DVD устройство. Ето защо, когато тествате произведено устройство, винаги си струва да помните предпазните мерки.

Възможността да се направи нещо полезно от неизползвано или износено оборудване привлича много домашни майстори. Едно такова полезно устройство е лазерният нож. Имайки на ваше разположение подобен апарат (някои дори го правят от обикновен лазерен показалец), можете да извършвате декоративен дизайн на продукти от различни материали.

Какви материали и механизми ще са необходими

За да направите обикновена лазерна резачка „Направи си сам“, ще ви трябват следните материали и технически устройства:

лазерна показалка;
обикновено фенерче, оборудвано с акумулаторни батерии;
старо устройство за запис (CD / DVD-RW), оборудвано с лазерно устройство (изобщо не е необходимо такова устройство да е в работно състояние);
поялник;
комплект ключарски инструменти.

По този начин може да се направи просто устройство за лазерно рязане с материали, които лесно се намират в домашна работилница или гараж.

Процесът на производство на обикновен лазерен нож

Основният работен елемент на домашно приготвен нож от предложения дизайн е лазерният елемент на компютърно дисково устройство. Трябва да изберете модела на устройството за запис, тъй като лазерът в такива устройства има по-висока мощност, което ви позволява да записвате следи върху повърхността на инсталирания в тях диск. Дизайнът на дисковото устройство тип четец също съдържа лазерен излъчвател, но неговата мощност, използвана само за осветяване на диска, е ниска.

Лазерният излъчвател, който е оборудван със задвижване на запис, е поставен върху специална каретка, която може да се движи в две посоки. За да премахнете емитера от каретата, е необходимо да го освободите от голям брой крепежни елементи и разглобяеми устройства. Те трябва да се отстраняват много внимателно, за да не се повреди лазерният елемент. В допълнение към обичайните инструменти, за да премахнете червения лазерен диод (и за да оборудвате самоделния лазерен нож, имате нужда от него), ще ви трябва поялник, за да освободите внимателно диода от съществуващите спойки. Когато изваждате излъчвателя от седалката, трябва да внимавате да не го подложите на силно механично натоварване, което може да доведе до повреда.

Емитерът, отстранен от дисковото устройство на записващия компютър, трябва да бъде инсталиран вместо светодиода, който първоначално беше оборудван с лазерна показалка. За да извършите тази процедура, лазерната показалка трябва да бъде разглобена, като тялото му се раздели на две части. В горната част на тях има светодиод, който трябва да бъде премахнат и заменен с лазерен излъчвател от пишещо компютърно устройство. Когато фиксирате такъв излъчвател в тялото на показалеца, можете да използвате лепило (важно е само да се гарантира, че окото на излъчвателя е разположено точно в центъра на отвора, предназначен за излизане на лъча).

Напрежението, генерирано от източниците на енергия в лазерна показалка, не е достатъчно, за да гарантира ефективността на използването на лазерен нож, така че не е препоръчително да ги използвате за оборудване на такова устройство. За обикновен лазерен нож са подходящи акумулаторни батерии, използвани в конвенционално електрическо фенерче. По този начин, като комбинирате долната част на фенерчето, в което се помещават акумулаторните му батерии, с горната част на лазерната показалка, където вече се намира излъчвателят от устройството на пишещия компютър, можете да получите напълно функциониращ лазерен нож. При извършване на такава комбинация е много важно да се спазва полярността на батериите, които ще захранват излъчвателя.

Преди да сглобите домашен ръчен лазерен нож с предложения дизайн, е необходимо да премахнете инсталираното в него стъкло от върха на показалеца, което ще предотврати преминаването на лазерния лъч. Освен това е необходимо още веднъж да проверите правилната връзка на излъчвателя с батериите, както и колко точно е разположено окото му спрямо изходния отвор на върха на показалеца. След като всички конструктивни елементи са здраво свързани помежду си, можете да започнете да използвате ножа.

Разбира се, с помощта на такъв нискомощен лазер няма да е възможно да се реже метален лист, не е подходящ и за дървообработване, но е подходящ за решаване на прости задачи, свързани с рязане на картон или тънки полимерни листове.

Съгласно алгоритъма, описан по-горе, е възможно да се произведе по-мощен лазерен нож, като донякъде се подобри предложеният дизайн. По-специално, такова устройство трябва да бъде допълнително оборудвано с такива елементи като:

кондензатори, чийто капацитет е 100 pF и 100 mF;
резистори с параметри 2–5 ома;
колиматор - устройство, което се използва за събиране на светлинни лъчи, преминаващи през него, в тесен лъч;
LED фенерче със стоманен корпус.

Кондензатори и резистори в дизайна на такъв лазерен нож са необходими, за да се създаде драйвер, чрез който ще се подава електрическа енергия от батериите към лазерния излъчвател. Ако не използвате драйвера и не поставите тока директно върху емитера, последният може незабавно да се провали. Въпреки по-високата мощност, такава лазерна машина за рязане на шперплат, дебела пластмаса и още повече метал, също няма да работи.

Как да направим по-мощна машина

Домашните майстори често се интересуват от по-мощни лазерни машини, които можете да направите сами. Напълно възможно е да направите лазер за рязане на шперплат със собствените си ръце и дори лазерен нож за метал, но за това трябва да закупите подходящите компоненти. В този случай е по-добре веднага да направите своя собствена лазерна машина, която ще има прилична функционалност и ще работи в автоматичен режим, управлявана от външен компютър.

В зависимост от това дали се интересувате от собствените си ръце или имате нужда от апарат за работа върху дърво и други материали, трябва правилно да изберете основния елемент на такова оборудване - лазерен излъчвател, чиято мощност може да бъде различна. Естествено, лазерното рязане на шперплат "направи си сам" се извършва от устройство с по-ниска мощност, а лазерът за рязане на метал трябва да бъде оборудван с излъчвател с мощност най-малко 60 вата.

За да направите пълноценна лазерна машина, включително за рязане на метал със собствените си ръце, ще ви трябват следните консумативи и компоненти:

контролер, който ще отговаря за комуникацията между външен компютър и електронните компоненти на самото устройство, като по този начин осигурява контрол върху неговата работа;
електронно табло, оборудвано с информационен дисплей;
лазер (мощността му се избира в зависимост от материалите, за обработката на които ще се използва произведената фреза);
стъпкови двигатели, които ще отговарят за преместването на работния плот на устройството в две посоки (като такива двигатели могат да се използват стъпкови двигатели от неизползвани принтери или DVD плейъри);
охлаждащо устройство за емитера;
DC-DC регулатор, който ще контролира количеството напрежение, подавано към електронната платка на емитера;
транзистори и електронни платки за управление на стъпкови двигатели на фрезата;
Крайни превключватели;
шайби за монтиране на зъбни ремъци и самите ремъци;
корпус, чийто размер ви позволява да поставите в него всички елементи на сглобената конструкция;
сачмени лагери с различни диаметри;
болтове, гайки, винтове, съединители и яки;
дървени дъски, от които ще бъде направена работната рамка на фрезата;
метални пръти с диаметър 10 мм, които ще се използват като направляващи елементи;
компютър и USB кабел, с който ще се свърже с контролера на фреза;
комплект ключарски инструменти.

Ако планирате да използвате лазерна машина за метална работа "направи си сам", тогава нейният дизайн трябва да бъде подсилен, за да издържи теглото на обработвания метален лист.

Наличието на компютър и контролер в дизайна на такова устройство прави възможно използването му не само като лазерен нож, но и като машина за гравиране. С помощта на това оборудване, чиято работа се контролира от специална компютърна програма, е възможно да се прилагат най-сложните шарки и надписи върху повърхността на детайла с висока точност и детайлност. Съответната програма може да бъде намерена свободно достъпна в Интернет.

По своя дизайн, лазерна машина, която можете да направите сами, е устройство от тип совалка. Неговите подвижни и направляващи елементи са отговорни за придвижването на работната глава по осите X и Y. Оста Z се приема за дълбочината, до която се извършва изрязването на материала. За движението на работната глава на лазерния нож от представения дизайн, както бе споменато по-горе, са отговорни стъпкови двигатели, които са фиксирани върху неподвижните части на рамката на устройството и свързани към движещите се елементи с помощта на зъбни ремъци.

Подвижна количка домашно изрязване

Плъзгаща се опорна глава с лазер и радиатор

Не е тайна, че всеки от нас в детството си е искал да има такова устройство като лазерна машина, която да реже метални уплътнения и да изгаря стени. В съвременния свят тази мечта лесно се превръща в реалност, тъй като вече е възможно да се изгради лазер с възможност за рязане на различни материали.

Разбира се, у дома е невъзможно да се направи толкова мощна лазерна машина, която да реже желязо или дърво. Но с домашно устройство можете да изрежете хартия, пластмасово уплътнение или тънка пластмаса.

С лазерно устройство можете да изгорите различни шарки върху листове шперплат или върху дърво. Може да се използва като подсветка на обекти, разположени в отдалечени райони. Обхватът на приложението му може да бъде както забавен, така и полезен в строително-монтажните работи, да не говорим за реализирането на творчески потенциал в областта на гравирането върху дърво или плексиглас.

режещ лазер

Инструменти и аксесоари, които ще са необходими, за да направите лазер със собствените си ръце:

Фигура 1. Схема на лазерен светодиод.

дефектно DVD-RW устройство с работещ лазерен диод;
лазерна показалка или преносим колиматор;
поялник и малки проводници;
1 ом резистор (2 бр.);
кондензатори за 0,1 uF и 100 uF;
ААА батерии (3 бр.);
малки инструменти като отвертка, нож и пила.

Тези материали ще бъдат напълно достатъчни за предстоящата работа.

Така че, за лазерно устройство, на първо място, е необходимо да изберете DVD-RW устройство с механична повреда, тъй като оптичните диоди трябва да са в добро състояние. Ако нямате износено задвижване, ще трябва да го закупите от хора, които го продават за части.

Когато купувате, имайте предвид, че повечето устройства от производителя Samsung са неподходящи за производството на режещ лазер. Факт е, че тази компания произвежда DVD устройства с диоди, които не са защитени от външни влияния. Липсата на специален корпус означава, че лазерният диод е подложен на термично напрежение и замърсяване. Може да се повреди с леко докосване на ръката.

Фигура 2. Лазер от DVD-RW устройство.

Най-добрият вариант за лазер е устройство от производителя LG. Всеки модел е оборудван с кристал с различна степен на мощност. Тази цифра се определя от скоростта на запис на двуслойните DVD дискове. Изключително важно е устройството да е записващо устройство, тъй като съдържа инфрачервен излъчвател, който е необходим за направата на лазер. Обичайният няма да работи, тъй като е предназначен само за четене на информация.

16X DVD-RW е оборудван с 180-200mW червен кристал. Задвижване с 20X скорост съдържа 250-270mW диод. Високоскоростните рекордери от типа 22X са оборудвани с лазерна оптика с мощност до 300 mW.

Обратно към индекса

Разглобяване на DVD-RW устройство

Този процес трябва да се извършва много внимателно, тъй като вътрешните части са крехки и лесно се повреждат. След като разглобите кутията, веднага ще забележите необходимия детайл, той изглежда като малко парче стъкло, разположено вътре в подвижната карета. Основата му трябва да бъде премахната, показана е на фиг.1. Този елемент съдържа оптична леща и два диода.

На този етап трябва незабавно да се предупреди, че лазерният лъч е изключително опасен за човешкото зрение.

При директен удар върху лещата уврежда нервните окончания и човек може да остане сляп.

Лазерният лъч има заслепяване дори на разстояние от 100 m, така че е важно да внимавате къде го насочвате. Не забравяйте, че вие сте отговорни за здравето на другите, докато такова устройство е във вашите ръце!

Фигура 3. Чип LM-317.

Преди да започнете работа, трябва да знаете, че лазерният диод може да се повреди не само от невнимателно боравене, но и от спадане на напрежението. Това може да се случи за броени секунди, поради което диодите работят на постоянен източник на електричество. Когато напрежението се повиши, светодиодът в устройството надвишава нормата на яркост, в резултат на което резонаторът се разрушава. Така диодът губи способността си да се нагрява, той се превръща в обикновено фенерче.

Кристалът се влияе и от температурата около него, когато пада, производителността на лазера се увеличава при постоянно напрежение. Ако надвишава стандартната норма, резонаторът се разрушава по подобен принцип. По-рядко диодът се поврежда от внезапни промени, които са причинени от често включване и изключване на устройството за кратък период от време.

След като извадите кристала, е необходимо незабавно да превържете краищата му с оголени проводници. Това е необходимо, за да се създаде връзка между неговите изходи за напрежение. Към тези изходи трябва да запоите малък кондензатор от 0,1 uF с отрицателна полярност и 100 uF с положителна полярност. След тази процедура можете да премахнете навитите проводници. Това ще помогне за защита на лазерния диод от преходни процеси и статично електричество.

Обратно към индекса

Хранене

Преди да създадете батерия за диода, трябва да се има предвид, че тя трябва да се захранва от 3V и консумира до 200-400 mA, в зависимост от скоростта на записващото устройство. Свързването на кристала директно към батериите трябва да се избягва, тъй като това не е обикновена лампа. Може да се влоши дори под въздействието на обикновени батерии. Лазерният диод е независим елемент, който се захранва от електричество чрез регулиращ резистор.

Енергийната система може да се регулира по три начина с различна степен на сложност. Всеки от тях включва презареждане от източник на постоянно напрежение (батерии).

Първият метод включва регулиране на електричеството с резистор. Вътрешното съпротивление на устройството се измерва чрез засичане на напрежението по време на преминаването през диода. За устройства със скорост на запис 16X ще са достатъчни 200 mA. С увеличаване на този индикатор има възможност за разваляне на кристала, така че трябва да се придържате към максималната стойност от 300 mA. Като източник на захранване се препоръчва използването на телефонна батерия или батерии тип AAA.

Предимствата на тази схема за захранване са простотата и надеждността. Сред недостатъците може да се отбележи дискомфортът при редовно зареждане на батерията от телефона и трудността при поставяне на батерии в устройството. Освен това е трудно да се определи подходящият момент за презареждане на захранването.

Фигура 4. Чип LM-2621.

Ако използвате три батерии АА, тази схема може лесно да бъде оборудвана с китайска лазерна показалка. Готовият дизайн е показан на фигура 2, два последователни резистора 1 ома и два кондензатора.

За втория метод се използва чипът LM-317. Този начин на подреждане на захранващата система е много по-сложен от предишния, той е по-подходящ за стационарен тип лазерни системи. Схемата се основава на производството на специален драйвер, който представлява малка дъска. Той е предназначен да ограничи електрическия ток и да създаде необходимата мощност.

Схемата за свързване на чипа LM-317 е показана на фиг.3. Ще са необходими елементи като променлив резистор 100 ома, 2 резистора 10 ома, диод от серия 1H4001 и кондензатор от 100 микрофарада.

Драйверът, базиран на тази схема, поддържа електрическа мощност (7V) независимо от източника на захранване и температурата на околната среда. Въпреки сложността на устройството, тази схема се счита за най-лесната за сглобяване у дома.

Третият метод е най-преносимият, което го прави предпочитан от всички. Той осигурява захранване от две батерии AAA, поддържайки постоянно ниво на напрежение, приложено към лазерния диод. Системата запазва мощност дори когато батериите са изтощени.

Когато батерията е напълно разредена, веригата ще престане да функционира и през диода ще премине малко напрежение, което ще се характеризира със слаб блясък на лазерния лъч. Този тип захранване е най-икономичният, с ефективност от 90%.

За да приложите такава система за захранване, ще ви е необходим чип LM-2621, който се намира в пакет 3 × 3 mm. Поради това може да срещнете определени трудности по време на запояване на части. Крайният размер на дъската зависи от вашите умения и сръчност, тъй като детайлите могат да бъдат поставени дори върху дъска с размери 2 × 2 см. Готовата дъска е показана на фиг. 4.

Индукторът може да бъде взет от конвенционално захранване за настолен компютър. Върху него е навита тел с напречно сечение 0,5 мм с брой завои до 15 завъртания, както е показано на фигурата. Диаметърът на дросела отвътре ще бъде 2,5 мм.

За платката е подходящ всеки диод на Шотки със стойност 3 A. Например 1N5821, SB360, SR360 и MBRS340T3. Мощността, захранвана към диода, се регулира от резистора. По време на процеса на настройка се препоръчва да го свържете с променлив резистор 100 ома. Когато проверявате производителността, най-добре е да използвате износен или ненужен лазерен диод. Индикаторът за текущата мощност остава същият като в предишната диаграма.

След като сте избрали най-подходящия метод, можете да го надстроите, ако имате необходимите умения за това. Лазерният диод трябва да бъде поставен върху миниатюрен радиатор, за да не се прегрява при повишаване на напрежението. След завършване на монтажа на енергийната система трябва да се погрижите за инсталирането на оптично стъкло.

Секции