Какво може да се направи с лазер. 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 емисия. 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 квантов генератор няма външен фотонен поток, обратното население се създава вътре в него с помощта на различни източнициизпомпване. В зависимост от източниците има различни начиниизпомпване:
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 (използване на енергия химична реакция) 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 голяма мощност - това са така наречените гигантски импулси. Този режим на работа на лазера се нарича режим с превключване на Q.
Лазерен лъче 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 които са разтворени химически багрила(кумарин или родамин). Работна дължинавълни течни лазериопределя се от конфигурацията на използваните молекули на багрилото.

Газове. По-специално, въглероден двуокис, аргон, криптон или газови смеси, както при хелий-неонови 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 се използват следните кристали: итриев 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" токов удар, 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. да се активно вещество

Лазерът използва различни видове оптични кухини - с плоски огледала, сферични, комбинации от равнинни и сферични и др. В оптичните кухини, осигуряващи обратна връзка в лазера, могат да се възбуждат само определени видове трептения електромагнитно поле, които се наричат ​​собствени трептения или режими на резонатора.

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 излъчване, 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 загубив резонатора. За да може лазерът да работи на една честота (едночестотен режим), обикновено е необходимо да се вземе специални мерки(например, увеличете загубите, както е показано на фиг. 3) или променете разстоянието между огледалата, така че само един режим да влезе в усилвателната верига. 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. част от излъчваната от тази среда радиация светлинен потокизпратен обратно в средата за стимулирано излъчване. Положителен Обратна връзкаизвършва се с помощта на оптични резонатори, които в елементарната версия представляват две коаксиални (успоредно и по една и съща ос) разположени 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 в външна средаи 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. Ще се приближи лъчението, което е насочено по оста на резонатора огледална повърхност.

При полупрозрачно огледало част от радиацията ще премине през него заобикаляща среда, а част от него 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.

Основен конструктивни елементилазерите 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 прост електрическа схемаустройство, което е показано 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. AT реални условиятемпературата винаги е по-висока абсолютна 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 тя 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 полирани ръбове на полупроводниковия кристал. Недостатъкът на такива лазери е, че много полупроводникови материали генерират лазерно излъчване само при много ниски температури, а бомбардирането на полупроводникови кристали от поток от електрони 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 p-полупроводника, тогава под действието електрическо полеелектроните от n-полупроводника и дупките от n-полупроводника ще се движат (инжектират) в областта на p-n прехода.

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 лица на полупроводниковия кристал, ориентирани перпендикулярно p-p равнина- преход. 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 третият отличителен белеглазери. 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 " Санитарни стандартии правилата 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 са технически устройства, чието изходящо колимирано (съдържащо се в ограничен твърд ъгъл) лъчение не представлява опасност при облъчване за 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.

Създаването на мощен горящ лазер със собствените си ръце е проста задача, но в допълнение към възможността за използване на поялник ще се изисква грижа и точност на подхода. Веднага трябва да се отбележи, че тук не са необходими дълбоки познания по електротехника и можете да направите устройство дори у дома. Основното нещо по време на работа е спазването на предпазните мерки, тъй като излагането на лазерен лъч е вредно за очите и кожата.

Лазерът е опасна играчка, която може да навреди на здравето, ако се използва небрежно. Не насочвайте лазера към хора или животни!

Какво ще се изисква?

Всеки лазер може да бъде разделен на няколко компонента:

• излъчвател на светлинен поток;
• оптика;
• източник на енергия;
• стабилизатор на тока (драйвер).

Да направи мощен домашен лазер, е необходимо да се разгледат всички тези компоненти поотделно. Най-практичният и лесен за сглобяване е лазер, базиран на лазерен диод, и ние ще го разгледаме в тази статия.

Къде мога да взема диод за лазер?

Работното тяло на всеки лазер е лазерен диод. Можете да го закупите в почти всеки магазин за радио или да го получите от неработещо CD устройство. Факт е, че неработоспособността на устройството рядко се свързва с повреда на лазерния диод. Като имате наличен повреден диск, можете да го получите без допълнителни разходи желания елемент. Но трябва да вземете предвид, че неговият вид и свойства зависят от модификацията на устройството.

Най-слабият лазер, работещ в инфрачервения диапазон, е инсталиран в CD-ROM устройствата. Мощността му е достатъчна само за четене на компактдискове, а лъчът е почти невидим и не може да прогори предмети. Повече от мощен лазер ny диод, подходящ за изгаряне и проектиран за същата дължина на вълната. Смята се за най-опасния, тъй като излъчва лъч в невидимия за окото спектър.

DVD-ROM устройството е оборудвано с два слаби лазерни диода, които имат достатъчно енергия само за четене на CD и DVD. DVD-RW записващото устройство има червен лазер с висока мощност. Неговият лъч се вижда при всяка светлина и лесно може да запали някои предмети.

BD-ROM има лилав или син лазер, който е подобен по параметри на аналога на DVD-ROM. От писателите на BD-RE можете да получите най-мощния лазерен диод с красив виолетов или син лъч, който може да гори. Въпреки това е доста трудно да се намери такова устройство за разглобяване и работещо устройствоскъпо е.

Най-подходящ е лазерен диод, взет от записващо устройство за DVD-RW дискове. Най-висококачествените лазерни диоди са инсталирани в устройствата LG, Sony и Samsung.

Колкото по-висока е скоростта DVD записдиск, толкова по-мощен е лазерният диод е инсталиран в него.

Разглобяване на шофиране

С устройството пред тях, първото нещо, което трябва да направите, е да премахнете горния капак, като развиете 4 винта. След това се отстранява подвижният механизъм, който се намира в центъра и е свързан към печатна електронна платкагъвкав контур. Следващата цел е лазерен диод, надеждно притиснат в радиатор, изработен от алуминий или дуралуминиева сплав. Преди да го демонтирате, се препоръчва да се осигури защита срещу статично електричество. За да направите това, проводниците на лазерния диод са запоени или увити с тънка медна жица.

Освен това са възможни два варианта. Първият включва работата на готовия лазер под формата на стационарна инсталация заедно със стандартен радиатор. Вторият вариант е да сглобите устройството в тялото на преносим фенер или лазерна показалка. В този случай ще трябва да приложите сила, за да прехапете или отрежете радиатора, без да повредите излъчващия елемент.

Шофьор

Към захранването на лазера трябва да се подхожда отговорно. Както при светодиодите, това трябва да бъде източник на постоянен ток. В интернет има много вериги, които се захранват от батерия или батерия чрез ограничаващ резистор. Достатъчността на такова решение е съмнителна, тъй като напрежението на батерията или батерията варира в зависимост от нивото на зареждане. Съответно, токът, протичащ през лазерно излъчващия диод, ще се отклони значително от номиналната стойност. В резултат на това устройството няма да работи ефективно при ниски токове, а при високи токове ще доведе до бързо намаляване на интензивността на излъчването му.

Най-добрият вариант е да използвате най-простия токов стабилизатор, изграден на базата. Тази микросхема принадлежи към категорията на универсални интегрирани стабилизатори с възможност за независимо настройване на тока и напрежението на изхода. Микросхемата работи в широк диапазон от входни напрежения: от 3 до 40 волта.

Аналогът на LM317 е домашна микросхема KR142EN12.

За първия лабораторен експеримент е подходяща схемата по-долу. Изчисляването на единствения резистор във веригата се извършва по формулата: R = I / 1,25, където I е номиналният лазерен ток (референтна стойност).

Понякога на изхода на стабилизатора паралелно с диода се монтират полярен кондензатор от 2200 uFx16 V и неполярен кондензатор от 0,1 uF. Тяхното участие е оправдано в случай на подаване на напрежение към входа от стационарно захранване, което може да пропусне незначителен променлив компонент и импулсен шум. Една от тези вериги, проектирана да се захранва от батерия Krona или малка батерия, е представена по-долу.

Диаграмата показва приблизителната стойност на резистора R1. За точното му изчисление трябва да използвате горната формула.

След като е събрал електрическа схема, можете да направите предварително включване и като доказателство за работата на веригата да наблюдавате яркочервената разсеяна светлина на излъчващия диод. След като измерите реалния ток и температурата на корпуса, си струва да помислите за необходимостта от инсталиране на радиатор. Ако лазерът ще се използва в стационарна инсталацияна високи токове дълго време, тогава е необходимо да се осигури пасивно охлаждане. Сега, за да постигнете целта, остава много малко: да се съсредоточите и да получите тесен лъч с висока мощност.

Оптика

В научна гледна точка е време да се изгради прост колиматор, устройство за получаване на лъчи от успоредни светлинни лъчи. Идеалният вариантза тази цел ще има стандартен обектив, взет от устройството. С негова помощ можете да получите доста тънък лазерен лъч с диаметър около 1 мм. Количеството енергия на такъв лъч е достатъчно, за да изгори хартия, плат и картон за секунди, да стопи пластмаса и да изгори дърво. Ако фокусирате по-тънък лъч, тогава този лазер може да реже шперплат и плексиглас. Но е доста трудно да се регулира и сигурно фиксира обектива от устройството поради малкото му фокусно разстояние.

Много по-лесно е да се изгради колиматор на базата на лазерна показалка. Освен това в кутията му могат да се поставят драйвер и малка батерия. Изходът ще бъде лъч с диаметър около 1,5 mm с по-малък ефект на изгаряне. При мъгливо време или при обилен снеговалеж могат да се наблюдават невероятни светлинни ефекти чрез насочване на светлинния поток към небето.

Чрез онлайн магазина можете да закупите готов колиматор, специално проектиран за монтаж и настройка на лазера. Тялото му ще служи като радиатор. Знаейки размера на всички съставни частиустройства, можете да закупите евтино LED фенерче и да използвате тялото му.

В заключение бих искал да добавя няколко фрази за опасностите от лазерното лъчение. Първо, никога не насочвайте лазерния лъч в очите на хора или животни. Това води до тежко зрително увреждане. Второ, носете зелени очила, докато експериментирате с червения лазер. Те предотвратяват преминаването на по-голямата част от червения компонент на спектъра. Количеството светлина, което преминава през очилата, зависи от дължината на вълната на излъчването. Погледнете лазерния лъч отстрани защитно оборудванеразрешено само за кратко време. AT в противен случайможе да има болка в очите.

Прочетете също

Тази статия ще обсъди как да направите мощен лазер от DVD устройство. Но първо, малко теория.

Какво е лазер?

Лазерът е източник на светлина със свойства, които се различават рязко от всички други източници (лампи с нажежаема жичка, флуоресцентни лампи, пламъци, естествени осветителни тела и т.н.). Лазерният лъч има редица забележителни свойства. Разпространява се на дълги разстояния и има строго праволинейна посока. Лъчът се движи в много тесен лъч с малка степен на отклонение (достига до Луната с фокус от стотици метри). Лазерният лъч има голяма топлина и може да пробие дупка във всеки материал. Интензитетът на светлината на лъча е по-голям от интензитета на най-силните източници на светлина.

Сега да се заемем с практиката. За да сглобим лазера, ни трябва:

1. Поялник и други инструменти
2. Записващо DVD или CD устройство. (с DVD ще има повече мощност)

За да определите горелката или не, трябва да погледнете името й, което се намира на горния капак, на стикера. Ако пише DVD-RW или CD-RW, тогава имате записващо устройство; ако пише DVD-R или CD-R, устройството е само за четене.

Внимателно разглобяваме устройството и намираме в него това, от което се нуждаем, а именно лазерната глава. Намира се на подвижна карета. Маркирано в червено на снимката.

За да вземем лазерната глава, трябва да премахнем каретата. За да направите това, развийте двата болта, които са маркирани със стрелки на снимката.

След като извадите каретката, трябва да запоите краката заедно на лазерната глава, така че да не изгори от статично електричество. Скъсах ги с парче тънка медна тел.

LD схема на свързване

Лазерният излъчвател не може да бъде свързан директно към захранването, тъй като се нуждае от постоянен стабилизиран ток. За да направите това, ще сглобим малка верига на стабилизатора LM317. Ето и самата схема:

Съпротивлението може да се използва в пътеките от 6,2 до 6,8 ома. Не е желателно да се подава ток над 250 mA към лазерната глава, така че ако приложите съпротивление в този диапазон, ще се оправите. Ако не можете да намерите правилното съпротивление, използвайте няколко резистора, свързани последователно или паралелно. Отрицателният изход на лазера е свързан директно към минуса на захранването, а положителният изход през тази верига. Мощността на лазерния диод е 260-270 mV, тоест е желателно да се използва допълнителен радиатор.

Захранващото напрежение е 3,7 V, например, може да се захранва от литиева батерия от телефон.

Сега, ако включите веригата, ще видите, че лазерният диод просто свети като обикновен светодиод. Трябва да се фокусира. За да направите това, нека се върнем към останките от устройството. Трябва да премахнем лещата.

Освен това, ако имате китайска лазерна показалка, можете да вземете оптиката от нея. Точно това направих. Ето какво се случи в крайна сметка.

Всеки от нас държеше лазерна показалка. Въпреки декоративността на приложението, той съдържа истински лазер, сглобен на базата на полупроводников диод. Същите елементи са монтирани на лазерни ниваи .

Следващият популярен продукт, базиран на полупроводници, е DVD записващото устройство на вашия компютър. Има по-мощен лазерен диод с термична разрушителна сила.

Това ви позволява да запишете слой на диска, поставяйки песни с цифрова информация върху него.

Как работи полупроводниковият лазер?

Устройства този видевтин за производство, дизайнът е доста масивен. Принципът на лазерните (полупроводникови) диоди се основава на използването класически p-nпреход. Такъв преход работи, както при конвенционалните светодиоди.

Разликата в организацията на излъчване: светодиодите излъчват "спонтанно", а лазерните диоди "принудени".

Общият принцип на образуване на така наречената "популация" от квантово излъчване се осъществява без огледала. Ръбовете на кристала се отцепват механично, осигурявайки ефекта на пречупване в краищата, подобно на огледална повърхност.

Получавам различни видоверадиация, може да се използва "хомопреход", когато и двата полупроводника са еднакви, или "хетеропреход", с различни материалипреход.


Самият лазерен диод е достъпен радиокомпонент. Можете да го купите в магазини, продаващи радио компоненти, или можете да го премахнете от старо DVD-R (DVD-RW) устройство.

Важно! Дори обикновен лазер, използван в светлинни указатели, може сериозно да увреди ретината.

| Повече ▼ мощни инсталации, с горящ лъч, може да заслепи или да причини изгаряния кожа. Ето защо, когато работите с такива устройства, бъдете изключително внимателни.

С такъв диод на ваше разположение можете лесно да направите мощен лазер със собствените си ръце. Всъщност продуктът може да е напълно безплатен или ще ви струва смешни пари.

Направи си сам лазер от DVD устройство

Първо, трябва да вземете самото устройство. Може да бъде премахнат от стар компютър или закупен на битпазар срещу символична цена.

Ръчно изработен лазерен нож е полезен във всеки дом.

Разбира се, домашен уредняма да може да спечели голямата сила, която притежават производствените апарати, но все пак може да се извлече някаква полза в ежедневието от нея.

Най-интересното нещо за правене лазерен ножМожете да използвате стари ненужни предмети.

Например, направете своя собствена лазерно устройствопозволяват използването на стара лазерна показалка.

За да може процесът на създаване на фреза да напредва възможно най-бързо, е необходимо да подготвите следните елементи и инструменти:

• лазерен тип показалка;
• акумулаторно фенерче;
• стар записващо устройство за CD / DVD-RW, вероятно неизправно - ще ви трябва устройство с лазер от него;
• поялник и комплект отвертки.

Процесът на изработване на фреза със собствените си ръце започва с разглобяването на устройството, откъдето трябва да вземете устройството.

Извличането трябва да се извършва възможно най-внимателно, като същевременно ще трябва да бъдете търпеливи и внимателни. Устройството има много различни проводници с почти една и съща структура.

Когато избирате DVD устройство, трябва да имате предвид, че това е записващо устройство, тъй като именно тази опция ви позволява да правите записи с помощта на лазер.

Записването става чрез изпаряване на тънък метален слой от диска.

В процеса на четене лазерът функционира на половината от техническия си капацитет, като леко осветява диска.

В процеса на демонтиране на горната закопчалка окото ще падне върху каретата с лазера, който може да се движи в няколко посоки.

Каретката трябва да бъде внимателно отстранена, внимателно отстранете съединителите и винтовете.

След това можете да преминете към премахване на червения диод, поради което дискът е изгорен - това може лесно да се направи със собствените си ръце с помощта на електрически поялник. Извлеченият елемент не трябва да се разклаща, камо ли да се изпуска.

След като основната част на бъдещия нож е на повърхността, трябва да направите внимателно обмислен план за сглобяване на лазерен нож.

В същото време е необходимо да се вземе предвид следните точки: как най-добре да поставите диода, как да го свържете към източник на захранване, защото диодът на пишещото устройство изисква повече електричество от основния елемент на показалеца.

Този проблем може да бъде разрешен по няколко начина.

Да направя ръчна фрезас повече или по-малко голяма мощ, трябва да получите диода в показалеца и след това да го промените на елемента, изваден от DVD устройството.

Следователно, лазерната показалка се разглобява толкова внимателно, колкото и DVD записващото устройство.

Предметът се разгъва, след което тялото му се разделя на две половини. Веднага на повърхността можете да видите частта, която трябва да бъде заменена със собствените си ръце.

За да направите това, родният диод от показалеца се отстранява и внимателно се заменя с по-мощен, той сигурно закрепванеможе да се направи с лепило.

Може да не е възможно незабавно да премахнете стария диоден елемент, така че можете внимателно да го вземете с върха на ножа, след което внимателно да разклатите тялото на показалеца.

На следващия етап от производството на лазерен нож трябва да направите калъф за него.

За целта е полезно фенерче. презареждащи се батерии, което ще позволи на лазерния нож да получава електрическа енергия, да придобие естетичен вид и лекота на използване.

За да направите това, е необходимо да въведете модифицирана горна част на бившия показалец в тялото на фенерчето със собствените си ръце.

След това трябва да свържете зареждането към диода, като използвате лампата, разположена във фенерчето. батерия. Много е важно да се установи точно полярността по време на процеса на свързване.

Преди да се сглоби фенерчето, е необходимо да се отстранят стъклото и други ненужни елементи на показалеца, които могат да пречат на лазерния лъч.

На последния етап лазерният нож е подготвен за употреба.

За удобно ръчно изработенвсички етапи на работа по устройството трябва да се спазват стриктно.

За тази цел е необходимо да се провери надеждността на фиксиране на всички вградени елементи, правилната полярност и равномерността на лазерната инсталация.

Така че, ако всички условия за монтаж, описани по-горе в статията, са били точно спазени, фрезата е готова за употреба.

Но тъй като домашно приготвено ръчно устройство е надарено с ниска мощност, малко вероятно е от него да се получи пълноценен лазерен нож за метал.

Това, което резачката в идеалния случай ще може да направи, е да направи дупки в хартия или пластмасова обвивка.

Но е невъзможно да насочите лазерно устройство, направено от собствените си ръце, към човек, тук неговата сила ще бъде достатъчна, за да навреди на здравето на тялото.

Как мога да усиля домашен лазер?

За да направите по-мощен лазерен нож за метална работа със собствените си ръце, трябва да използвате устройства от следния списък:

• DVD-RW устройство, няма значение дали работи или не;
• 100 pF и mF - кондензатори;
• 2-5 ома резистор;
• 3 бр. презареждащи се батерии;
• поялник, проводници;
• колиматор;
• стоманен фенер върху LED елементи.

Сглобяването на лазерен нож за ръчна работа става съгласно следната схема.

С използването на тези устройства драйверът се сглобява и впоследствие чрез платката ще може да осигури определена мощност на лазерния нож.

В този случай в никакъв случай захранването не трябва да се свързва директно към диода, тъй като диодът ще изгори. Също така трябва да вземете предвид, че диодът не трябва да се захранва от напрежение, а от ток.

Като колиматор се използва тяло, оборудвано с оптична леща, поради което ще се натрупват лъчи.

Тази част е лесна за намиране в специален магазин, основното е, че има жлеб за инсталиране на лазерен диод. Цената на това устройство е малка, приблизително $3-7.

Между другото, лазерът е сглобен по същия начин като модела на фреза, разгледан по-горе.

Като антистатичен продукт може да се използва и тел, около него е увит диод. След това можете да продължите към оформлението на устройството на драйвера.

Преди да пристъпите към завършване ръчно сглобяванелазерен нож, трябва да проверите работата на драйвера.

Силата на тока се измерва с помощта на мултицет, за това те вземат останалия диод и правят измервания със собствените си ръце.

Като вземете предвид скоростта на тока, изберете неговата мощност за лазерния нож. Например, в някои версии на лазерни устройства силата на тока може да бъде 300-350 mA.

При други по-интензивни модели е 500 mA, при условие че се използва друго драйверно устройство.

За да изглежда домашно приготвен лазер по-естетически и удобен за използване, той се нуждае от калъф, който може да се използва като стоманено фенерче, което работи на светодиоди.

По правило споменатото устройство е надарено с компактен размеркойто ще се побере в джоба ви. Но за да избегнете замърсяване на обектива, трябва предварително да закупите или шиете калъф със собствените си ръце.

Характеристики на производствените лазерни резачки

Не всеки може да си позволи цената на производствен тип лазерен нож за метал.

Такова оборудване се използва за обработка и рязане на метални материали.

Принципът на действие на лазерния нож се основава на генерирането на мощно излъчване от инструмент, надарен със свойството да изпарява или издухва разтопен метален слой.

Тази производствена технология, когато се работи с различни видовеметалът е в състояние да осигури високо качестворазрез.

Дълбочината на обработка на материала зависи от вида на лазерната машина и характеристиките на обработваните материали.

Днес се използват три вида лазери: твърдотелен, оптичен и газов.

Устройството на твърдотелни излъчватели се основава на използването на специфични видове стъкло или кристали като работна среда.

Тук като пример могат да се посочат евтини инсталации, работещи с полупроводникови лазери.

Влакно - тяхната активна среда функционира чрез използването на оптични влакна.

Този тип устройства представляват модификация на твърдотелни излъчватели, но според експертите, фиброният лазер успешно замества своите колеги в областта на металообработването.

При което оптични влакнаса в основата не само на фрезата, но и на машината за гравиране.

Газ - работно пространстволазерно устройство комбинира въглероден диоксид, азот и хелий.

Тъй като ефективността на разглежданите излъчватели не е по-висока от 20%, те се използват за рязане и заваряване на полимер, гума и стъклени материали, както и метал с висока степен на топлопроводимост.

Тук, като пример, можете да вземете резачка за метал, произведена от Hans, използването на лазерно устройство ви позволява да режете мед, месинг и алуминий, в този случай минималната мощност на машините превъзхожда само своите колеги.

Схема на работа на задвижването

Само настолен лазер може да се управлява от устройството, даден типустройството е портално-конзолна машина.

Лазерният модул може да се движи по направляващите релси на устройството както вертикално, така и хоризонтално.

Като алтернатива на порталното устройство е направен плосък модел на механизма, ножът му се движи само хоризонтално.

Друго съществуващи опциилазерните машини имат работен плот, оборудван със задвижващ механизъм и надарен с възможност за движение в различни равнини.

На този моментИма две възможности за управление на задвижващия механизъм.

Първият осигурява движение на детайла поради работата на задвижването на масата или движението на фреза се извършва поради работата на лазера.

Вторият вариант включва едновременното движение на масата и фреза.

В същото време първият модел на управление се счита за много по-опростен в сравнение с втория вариант. Но вторият модел все още се отличава с висока производителност.

Общ Техническа Спецификацияразглежданите случаи е необходимостта от въвеждане на CNC модул в устройството, но тогава цената за сглобяване на устройство за ръчна работа ще стане по-висока.