Woraus kann ein Metall-Laserschneider hergestellt werden?

Heute werden wir darüber sprechen, wie Sie zu Hause aus Schrott mit Ihren eigenen Händen einen leistungsstarken grünen oder blauen Laser herstellen können. Wir berücksichtigen auch Zeichnungen, Diagramme und das Design selbstgebauter Laserpointer mit einem Zündstrahl und einer Reichweite von bis zu 20 km

Die Basis des Lasergeräts ist ein optischer Quantengenerator, der unter Nutzung elektrischer, thermischer, chemischer oder anderer Energie einen Laserstrahl erzeugt.

Der Laserbetrieb basiert auf dem Phänomen der erzwungenen (induzierten) Strahlung. Laserstrahlung kann kontinuierlich mit konstanter Leistung oder gepulst erfolgen und extrem hohe Spitzenleistungen erreichen. Der Kern des Phänomens besteht darin, dass ein angeregtes Atom in der Lage ist, unter dem Einfluss eines anderen Photons ein Photon ohne dessen Absorption zu emittieren, wenn die Energie des letzteren gleich der Differenz der Energien der Atomniveaus vor und nach dem ist Strahlung. In diesem Fall ist das emittierte Photon mit dem Photon, das die Strahlung verursacht hat, kohärent, also dessen exakte Kopie. Dadurch wird das Licht verstärkt. Dieses Phänomen unterscheidet sich von spontaner Strahlung, bei der emittierte Photonen zufällige Ausbreitungsrichtungen, Polarisation und Phase haben
Die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufälliges Photon eine stimulierte Emission eines angeregten Atoms verursacht, ist genau gleich der Wahrscheinlichkeit der Absorption dieses Photons durch ein Atom im nicht angeregten Zustand. Um Licht zu verstärken, ist es daher notwendig, dass sich im Medium mehr angeregte Atome befinden als nicht angeregte. Im Gleichgewichtszustand ist diese Bedingung nicht erfüllt, daher verwenden wir verschiedene Systeme Pumpen des laseraktiven Mediums (optisch, elektrisch, chemisch usw.). In einigen Systemen wird das Laserarbeitselement als optischer Verstärker für Strahlung von einer anderen Quelle verwendet.

In einem Quantengenerator gibt es keinen externen Photonenfluss; in seinem Inneren wird mithilfe verschiedener Pumpquellen eine inverse Population erzeugt. Abhängig von den Quellen, die es gibt verschiedene Möglichkeiten Pumpen:
optisch - leistungsstarke Blitzlampe;
Gasentladung im Arbeitsstoff (Wirkmedium);
Injektion (Übertragung) von Stromträgern in einen Halbleiter in der Zone
p-n-Übergänge;
elektronische Anregung (Bestrahlung eines reinen Halbleiters im Vakuum mit einem Elektronenfluss);
thermisch (Erhitzen des Gases, gefolgt von schneller Abkühlung;
chemisch (unter Nutzung der Energie chemischer Reaktionen) und einige andere.

Die primäre Erzeugungsquelle ist der Prozess der spontanen Emission. Um die Kontinuität der Photonengenerationen sicherzustellen, ist daher das Vorhandensein einer positiven Rückkopplung erforderlich, aufgrund derer die emittierten Photonen nachfolgende induzierte Emissionsvorgänge verursachen. Dazu wird das laseraktive Medium in einen optischen Hohlraum eingebracht. Im einfachsten Fall besteht es aus zwei Spiegeln, von denen einer lichtdurchlässig ist – durch ihn tritt der Laserstrahl teilweise aus dem Resonator aus.

Der von den Spiegeln reflektierte Strahlungsstrahl durchläuft wiederholt den Resonator und verursacht darin induzierte Übergänge. Die Strahlung kann entweder kontinuierlich oder gepulst sein. Gleichzeitig ist es durch den Einsatz verschiedener Geräte zum schnellen Ein- und Ausschalten der Rückkopplung und damit zur Verkürzung der Pulsperiode möglich, Bedingungen für die Erzeugung von Strahlung sehr hoher Leistung – den sogenannten Riesenpulsen – zu schaffen. Dieser Laserbetriebsmodus wird als gütegeschalteter Modus bezeichnet.
Der Laserstrahl ist ein kohärenter, monochromer, polarisierter, eng gerichteter Lichtstrom. Mit einem Wort handelt es sich um einen Lichtstrahl, der nicht nur von synchronen Quellen, sondern auch in einem sehr engen Bereich und gerichtet ausgestrahlt wird. Eine Art extrem konzentrierter Lichtstrom.

Die von einem Laser erzeugte Strahlung ist monochromatisch, die Wahrscheinlichkeit der Emission eines Photons einer bestimmten Wellenlänge ist größer als die eines nahegelegenen, verbunden mit der Verbreiterung der Spektrallinie, und auch die Wahrscheinlichkeit induzierter Übergänge bei dieser Frequenz ist größer ein Maximum. Daher dominieren im Laufe des Erzeugungsprozesses nach und nach Photonen einer bestimmten Wellenlänge alle anderen Photonen. Darüber hinaus werden durch die spezielle Anordnung der Spiegel nur diejenigen Photonen im Laserstrahl zurückgehalten, die sich in einer Richtung parallel zur optischen Achse des Resonators in geringem Abstand davon ausbreiten; Dadurch hat der Laserstrahl einen sehr kleinen Divergenzwinkel. Schließlich hat der Laserstrahl eine genau definierte Polarisation. Dazu werden in den Resonator verschiedene Polarisatoren eingebracht, beispielsweise flache Glasplatten, die im Brewster-Winkel zur Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls angebracht sind.

Die Arbeitswellenlänge des Lasers sowie andere Eigenschaften hängen davon ab, welches Arbeitsmedium im Laser verwendet wird. Das Arbeitsmedium wird mit Energie „gepumpt“, um den Effekt der Elektronenpopulationsinversion zu erzielen, der eine stimulierte Emission von Photonen und einen optischen Verstärkungseffekt verursacht. Die einfachste Form eines optischen Resonators besteht aus zwei parallelen Spiegeln (es können auch vier oder mehr sein), die um das Laserarbeitsmedium herum angeordnet sind. Die angeregte Strahlung des Arbeitsmediums wird von den Spiegeln zurückreflektiert und nochmals verstärkt. Bis zu ihrem Austritt kann die Welle viele Male reflektiert werden.

Lassen Sie uns also kurz die Bedingungen formulieren, die zur Schaffung einer kohärenten Lichtquelle erforderlich sind:

Sie benötigen eine Arbeitssubstanz mit umgekehrter Bevölkerung. Nur dann kann durch erzwungene Übergänge eine Lichtverstärkung erreicht werden;
die Arbeitssubstanz sollte zwischen den Spiegeln platziert werden, die Feedback geben;
der durch den Arbeitsstoff gegebene Gewinn, d. h. die Anzahl der angeregten Atome oder Moleküle im Arbeitsstoff muss größer als ein vom Reflexionskoeffizienten des Ausgangsspiegels abhängiger Schwellenwert sein.

Bei der Konstruktion von Lasern können folgende Arten von Arbeitsflüssigkeiten verwendet werden:

Flüssig. Es wird als Arbeitsflüssigkeit beispielsweise in Farbstofflasern verwendet. Die Zusammensetzung enthält ein organisches Lösungsmittel (Methanol, Ethanol oder Ethylenglykol). chemische Farbstoffe(Cumarin oder Rhodamin). Arbeitslänge Die Wellenlänge von Flüssigkeitslasern wird durch die Konfiguration der verwendeten Farbstoffmoleküle bestimmt.

Gase. Insbesondere Kohlendioxid, Argon, Krypton oder Gasgemische, wie bei Helium-Neon-Lasern. Das „Pumpen“ der Energie dieser Laser erfolgt meist durch elektrische Entladungen.
Feststoffe (Kristalle und Gläser). Solides Material Solche Arbeitsflüssigkeiten werden durch Zugabe einer geringen Menge an Chrom-, Neodym-, Erbium- oder Titanionen aktiviert (dotiert). Übliche Kristalle sind Yttrium-Aluminium-Granat, Lithium-Yttrium-Fluorid, Saphir (Aluminiumoxid) und Silikatglas. Festkörperlaser werden normalerweise durch eine Blitzlampe oder einen anderen Laser „gepumpt“.

Halbleiter. Ein Material, bei dem der Übergang von Elektronen zwischen Energieniveaus von Strahlung begleitet sein kann. Halbleiterlaser sind sehr kompakt und werden durch elektrischen Strom „gepumpt“, was den Einsatz in Verbrauchergeräten wie CD-Playern ermöglicht.

Um einen Verstärker in einen Oszillator zu verwandeln, ist es notwendig, eine Rückkopplung zu organisieren. Bei Lasern wird dies dadurch erreicht, dass der Wirkstoff zwischen reflektierenden Oberflächen (Spiegeln) platziert wird und ein sogenannter „offener Resonator“ entsteht, da ein Teil der vom Wirkstoff emittierten Energie von den Spiegeln reflektiert wird und wieder dorthin zurückkehrt der Wirkstoff

Der Laser verwendet optische Resonatoren verschiedener Art – mit flachen Spiegeln, sphärisch, Kombinationen aus flach und sphärisch usw. In optischen Resonatoren, die für eine Rückkopplung im Laser sorgen, können nur bestimmte Arten von Schwingungen des elektromagnetischen Feldes angeregt werden, die als natürlich bezeichnet werden Schwingungen oder Moden des Resonators.

Moden werden durch Frequenz und Form, also die räumliche Verteilung der Schwingungen, charakterisiert. In einem Resonator mit ebenen Spiegeln werden überwiegend Schwingungsarten angeregt, die sich entlang der Achse des Resonators ausbreitenden ebenen Wellen entsprechen. Ein System aus zwei parallelen Spiegeln schwingt nur bei bestimmten Frequenzen – und spielt im Laser auch die Rolle, die ein Schwingkreis in herkömmlichen Niederfrequenzgeneratoren spielt.

Die Verwendung eines offenen Resonators (und nicht eines geschlossenen – eines geschlossenen Metallhohlraums – charakteristisch für den Mikrowellenbereich) ist von grundlegender Bedeutung, da im optischen Bereich ein Resonator mit den Abmessungen L = ? (L ist die charakteristische Größe des Resonators, ? ist die Wellenlänge) kann einfach nicht hergestellt werden, und bei L >> ? Ein geschlossener Resonator verliert seine Resonanzeigenschaften, weil die Zahl der möglichen Schwingungsarten so groß wird, dass sie sich überlagern.

Das Fehlen von Seitenwänden reduziert die Anzahl der möglichen Arten von Schwingungen (Moden) erheblich, da Wellen, die sich in einem Winkel zur Achse des Resonators ausbreiten, schnell über deren Grenzen hinausgehen und die Resonanzeigenschaften des Resonators bei L aufrechterhalten können >> ?. Der Resonator im Laser sorgt jedoch nicht nur für eine Rückkopplung, indem er die von den Spiegeln reflektierte Strahlung zum Wirkstoff zurückführt, sondern bestimmt auch das Spektrum der Laserstrahlung, ihre Energieeigenschaften und die Richtung der Strahlung.
In der einfachsten Näherung einer ebenen Welle ist die Bedingung für die Resonanz in einem Resonator mit flachen Spiegeln, dass eine ganze Zahl von Halbwellen entlang der Länge des Resonators passt: L=q(?/2) (q ist eine ganze Zahl) , was zu einem Ausdruck für die Frequenz der Schwingungsart mit dem Index q führt: ?q=q(C/2L). Infolgedessen besteht das Strahlungsspektrum des Lichts in der Regel aus einer Reihe schmaler Spektrallinien, deren Abstände identisch und gleich c/2L sind. Die Anzahl der Linien (Komponenten) für eine gegebene Länge L hängt von den Eigenschaften des aktiven Mediums, d. h. vom Spektrum der spontanen Emission am verwendeten Quantenübergang, ab und kann mehrere Zehner und Hunderte erreichen. Unter bestimmten Bedingungen ist es möglich, eine Spektralkomponente zu isolieren, also ein Single-Mode-Laserregime zu implementieren. Die spektrale Breite jeder Komponente wird durch die Energieverluste im Resonator und vor allem durch die Transmission und Absorption des Lichts durch die Spiegel bestimmt.

Das Frequenzprofil der Verstärkung im Arbeitsstoff (wird durch die Breite und Form der Linie des Arbeitsstoffs bestimmt) und die Menge der Eigenfrequenzen des offenen Resonators. Bei offenen Resonatoren mit hoher Güte, die in Lasern verwendet werden, erweisen sich der Resonator-Durchlassbereich ??p, der die Breite der Resonanzkurven einzelner Moden bestimmt, und sogar der Abstand zwischen benachbarten Moden ??h als kleiner als die Verstärkungslinienbreite ??h, und sogar bei Gaslasern, wo die Linienverbreiterung am geringsten ist. Daher gelangen mehrere Arten von Resonatorschwingungen in den Verstärkerkreis.

Der Laser erzeugt also nicht unbedingt eine Frequenz, im Gegenteil, die Erzeugung erfolgt gleichzeitig bei mehreren Arten von Schwingungen, für die die Verstärkung? weitere Verluste im Resonator. Damit der Laser mit einer Frequenz (im Einfrequenzmodus) arbeiten kann, müssen in der Regel besondere Maßnahmen ergriffen werden (z. B. Verluste erhöhen, wie in Abbildung 3 dargestellt) oder der Abstand zwischen den Spiegeln geändert werden so dass nur einer in die Verstärkungsschaltung gelangt. Da in der Optik, wie oben erwähnt, ?h > ?p gilt und die Erzeugungsfrequenz in einem Laser hauptsächlich durch die Resonatorfrequenz bestimmt wird, ist es zur Stabilisierung der Erzeugungsfrequenz erforderlich, den Resonator zu stabilisieren. Wenn also der Gewinn im Arbeitsstoff die Verluste im Resonator für bestimmte Arten von Schwingungen deckt, kommt es zu deren Erzeugung. Der Keim für sein Auftreten ist, wie bei jedem Generator, Rauschen, das bei Lasern eine spontane Emission darstellt.
Damit das aktive Medium kohärentes monochromatisches Licht emittiert, muss eine Rückkopplung eingeführt werden, d. h. ein Teil des von diesem Medium emittierten Lichtflusses wird zurück in das Medium geleitet, um eine stimulierte Emission zu erzeugen. Positiv Rückmeldung erfolgt unter Verwendung optischer Resonatoren, bei denen es sich in der Elementarversion um zwei koaxiale (parallel und entlang der gleichen Achse) Spiegel handelt, von denen einer durchscheinend und der andere „taub“ ist, d. h. den Lichtstrom vollständig reflektiert. Zwischen den Spiegeln befindet sich der Arbeitsstoff (aktives Medium), in dem eine inverse Population entsteht. Angeregte Strahlung durchdringt das aktive Medium, wird verstärkt, vom Spiegel reflektiert, durchdringt das Medium erneut und wird weiter verstärkt. Durch einen lichtdurchlässigen Spiegel wird ein Teil der Strahlung hinein emittiert äußere Umgebung, und ein Teil davon wird in das Medium zurückreflektiert und erneut verstärkt. Unter bestimmten Bedingungen beginnt der Photonenfluss innerhalb der Arbeitssubstanz lawinenartig zuzunehmen und es beginnt die Erzeugung monochromatischen kohärenten Lichts.

Das Funktionsprinzip eines optischen Resonators besteht darin, dass sich die überwiegende Anzahl der Partikel des Arbeitsstoffs, dargestellt durch offene Kreise, im Grundzustand, also auf dem niedrigeren Energieniveau, befindet. Einfach nicht große Zahl Teilchen, dargestellt durch dunkle Kreise, befinden sich in einem elektronisch angeregten Zustand. Wenn der Arbeitsstoff einer Pumpquelle ausgesetzt wird, gehen die meisten Partikel in einen angeregten Zustand über (die Anzahl der dunklen Kreise hat zugenommen) und es entsteht eine inverse Population. Als nächstes (Abb. 2c) kommt es zur spontanen Emission einiger Teilchen, die in einem elektronisch angeregten Zustand auftreten. In einem Winkel zur Achse des Resonators gerichtete Strahlung verlässt den Arbeitsstoff und den Resonator. Strahlung, die entlang der Achse des Resonators gerichtet ist, wird angenähert Spiegelfläche.

Bei einem durchscheinenden Spiegel dringt ein Teil der Strahlung hinein Umfeld, und ein Teil davon wird reflektiert und erneut in die Arbeitssubstanz geleitet, wodurch Partikel in einem angeregten Zustand in den Prozess der stimulierten Emission einbezogen werden.

Am „tauben“ Spiegel wird der gesamte Strahlungsfluss reflektiert und durchdringt erneut die Arbeitssubstanz, wodurch Strahlung von allen verbleibenden angeregten Teilchen induziert wird, was die Situation widerspiegelt, in der alle angeregten Teilchen ihre gespeicherte Energie abgaben, und am Ausgang von Im Resonator bildete sich auf der Seite des durchscheinenden Spiegels ein starker Fluss induzierter Strahlung.

Basic Strukturelemente Laser umfassen eine Arbeitssubstanz mit bestimmten Energieniveaus ihrer Atome und Moleküle, eine Pumpquelle, die eine inverse Besetzung in der Arbeitssubstanz erzeugt, und einen optischen Resonator. Es gibt eine große Anzahl verschiedener Laser, aber alle haben den gleichen und darüber hinaus einfachen Schaltplan des Geräts, der in Abb. dargestellt ist. 3.

Eine Ausnahme bilden Halbleiterlaser aufgrund ihrer Spezifität, da an ihnen alles besonders ist: die Physik der Prozesse, die Pumpmethoden und das Design. Halbleiter sind kristalline Gebilde. In einem einzelnen Atom nimmt die Elektronenenergie streng definierte diskrete Werte an, und daher werden die Energiezustände des Elektrons im Atom in der Sprache der Ebenen beschrieben. In einem Halbleiterkristall bilden Energieniveaus Energiebänder. In einem reinen Halbleiter, der keine Verunreinigungen enthält, gibt es zwei Bänder: das sogenannte Valenzband und das darüber (auf der Energieskala) liegende Leitungsband.

Zwischen ihnen besteht eine Lücke verbotener Energiewerte, die als Bandlücke bezeichnet wird. Bei einer Halbleitertemperatur gleich dem absoluten Nullpunkt sollte das Valenzband vollständig mit Elektronen gefüllt und das Leitungsband leer sein. Unter realen Bedingungen ist die Temperatur immer höher absoluter Nullpunkt. Eine Temperaturerhöhung führt jedoch zu einer thermischen Anregung von Elektronen, einige von ihnen springen vom Valenzband in das Leitungsband.

Als Ergebnis dieses Prozesses erscheint eine bestimmte (relativ kleine) Anzahl von Elektronen im Leitungsband und eine entsprechende Anzahl von Elektronen wird im Valenzband fehlen, bis dieses vollständig gefüllt ist. Eine Elektronenlücke im Valenzband wird durch ein positiv geladenes Teilchen dargestellt, das als Loch bezeichnet wird. Der Quantenübergang eines Elektrons durch die Bandlücke von unten nach oben wird als Prozess der Erzeugung eines Elektron-Loch-Paares betrachtet, wobei sich die Elektronen am unteren Rand des Leitungsbandes und die Löcher am oberen Rand des Valenzbandes konzentrieren. Durchgänge durch die verbotene Zone sind nicht nur von unten nach oben, sondern auch von oben nach unten möglich. Dieser Vorgang wird Elektron-Loch-Rekombination genannt.

Wenn ein reiner Halbleiter mit Licht bestrahlt wird, dessen Photonenenergie die Bandlücke geringfügig überschreitet, können im Halbleiterkristall drei Arten der Wechselwirkung von Licht mit Materie auftreten: Absorption, spontane Emission und stimulierte Emission von Licht. Die erste Art der Wechselwirkung ist möglich, wenn ein Photon von einem Elektron absorbiert wird, das sich nahe der Oberkante des Valenzbandes befindet. In diesem Fall reicht die Energieleistung des Elektrons aus, um die Bandlücke zu überwinden, und es vollzieht einen Quantenübergang in das Leitungsband. Eine spontane Emission von Licht ist möglich, wenn ein Elektron unter Emission eines Energiequants – eines Photons – spontan vom Leitungsband in das Valenzband zurückkehrt. Äußere Strahlung kann den Übergang eines Elektrons, das sich am unteren Rand des Leitungsbandes befindet, in das Valenzband einleiten. Das Ergebnis dieser dritten Art der Wechselwirkung von Licht mit der Halbleitersubstanz wird die Geburt eines sekundären Photons sein, das in seinen Parametern und seiner Bewegungsrichtung mit dem Photon identisch ist, das den Übergang eingeleitet hat.

Um Laserstrahlung zu erzeugen, ist es notwendig, eine umgekehrte Besetzung von „Arbeitsniveaus“ im Halbleiter zu erzeugen – um eine ausreichend hohe Konzentration von Elektronen am unteren Rand des Leitungsbandes und eine entsprechend hohe Konzentration von Löchern am Rand des Leitungsbandes zu erzeugen Valenzband. Für diese Zwecke werden üblicherweise reine Halbleiterlaser durch einen Elektronenfluss gepumpt.

Die Resonatorspiegel sind polierte Kanten des Halbleiterkristalls. Der Nachteil solcher Laser besteht darin, dass viele Halbleitermaterialien nur sehr hohe Laserstrahlung erzeugen niedrige Temperaturen, und der Beschuss von Halbleiterkristallen durch einen Elektronenstrom führt zu einer starken Erwärmung. Dies erfordert zusätzliche Kühleinrichtungen, was die Konstruktion des Geräts verkompliziert und seine Abmessungen vergrößert.

Die Eigenschaften von Halbleitern mit Verunreinigungen unterscheiden sich erheblich von den Eigenschaften von nicht verunreinigten, reinen Halbleitern. Dies liegt daran, dass Atome einiger Verunreinigungen leicht eines ihrer Elektronen an das Leitungsband abgeben. Diese Verunreinigungen werden Donator-Verunreinigungen genannt, und ein Halbleiter mit solchen Verunreinigungen wird als n-Halbleiter bezeichnet. Atome anderer Verunreinigungen hingegen fangen ein Elektron aus dem Valenzband ein, und solche Verunreinigungen sind Akzeptoren, und ein Halbleiter mit solchen Verunreinigungen ist ein p-Halbleiter. Das Energieniveau der Verunreinigungsatome liegt innerhalb der Bandlücke: bei n-Halbleitern – nahe der Unterkante des Leitungsbandes, bei /-Halbleitern – nahe der Oberkante des Valenzbandes.

Wenn Sie in diesem Bereich erstellen elektrische Spannung so dass auf der Seite des p-Halbleiters ein positiver Pol und auf der Seite des n-Halbleiters ein negativer Pol vorhanden ist, dann unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes Elektronen aus dem n-Halbleiter und Löcher aus dem / ^-Halbleiter wird hineinbewegt (eingespritzt). Fläche p-p- Übergang.

Wenn Elektronen und Löcher rekombinieren, werden Photonen emittiert und in Gegenwart eines optischen Resonators kann Laserstrahlung erzeugt werden.

Die Spiegel des optischen Resonators sind polierte Kanten des Halbleiterkristalls, die senkrecht zur Ebene des pn-Übergangs ausgerichtet sind. Solche Laser sind Miniaturlaser, da die Größe des aktiven Halbleiterelements etwa 1 mm betragen kann.

Abhängig von der betrachteten Eigenschaft werden alle Laser wie folgt unterteilt.

Erstes Zeichen. Es ist üblich, zwischen Laserverstärkern und Generatoren zu unterscheiden. Bei Verstärkern wird am Eingang schwache Laserstrahlung zugeführt, die am Ausgang entsprechend verstärkt wird. In den Generatoren gibt es keine äußere Strahlung, sie entsteht im Arbeitsstoff durch dessen Anregung durch verschiedene Pumpquellen. Alles medizinisch Lasergeräte sind Generatoren.

Das zweite Zeichen ist der physikalische Zustand des Arbeitsstoffs. Dementsprechend werden Laser in Festkörperlaser (Rubin, Saphir usw.), Gase (Helium-Neon, Helium-Cadmium, Argon, Kohlendioxid usw.) und Flüssigkeiten (flüssiges Dielektrikum mit seltenen Verunreinigungen) unterteilt Erdmetalle) und Halbleiter (Arsenid-Gallium, Galliumarsenidphosphid, Bleiselenid usw.).

Die Methode zur Anregung der Arbeitssubstanz ist die dritte Kennzeichen Laser. Abhängig von der Anregungsquelle werden Laser unterschieden: optisch gepumpt, gepumpt durch eine Gasentladung, elektronische Anregung, Injektion von Ladungsträgern, thermisch gepumpt, chemisch gepumpt und einige andere.

Das Laseremissionsspektrum ist das nächste Klassifizierungsmerkmal. Wenn die Strahlung in einem engen Wellenlängenbereich konzentriert ist, gilt der Laser als monochromatisch und seine technischen Daten weisen auf eine bestimmte Wellenlänge hin; Liegt er in einem weiten Bereich, sollte der Laser als breitbandig betrachtet werden und der Wellenlängenbereich ist angegeben.

Aufgrund der Art der emittierten Energie werden gepulste Laser und Laser mit kontinuierlicher Strahlung unterschieden. Die Konzepte eines gepulsten Lasers und eines Lasers mit Frequenzmodulation kontinuierlicher Strahlung sollten nicht verwechselt werden, da wir im zweiten Fall im Wesentlichen intermittierende Strahlung verschiedener Frequenzen erhalten. Gepulste Laser haben hohe Leistung in einem einzelnen Impuls erreichen sie 10 W, während ihre durchschnittliche Impulsleistung, bestimmt durch die entsprechenden Formeln, relativ gering ist. Bei kontinuierlich frequenzmodulierten Lasern ist die Leistung im sogenannten Puls geringer als die Leistung kontinuierlicher Strahlung.

Basierend auf der durchschnittlichen Strahlungsleistung (nächstes Klassifizierungsmerkmal) werden Laser unterteilt in:

· hochenergetisch (die erzeugte Strahlungsleistungsflussdichte auf der Oberfläche eines Objekts oder biologischen Objekts beträgt über 10 W/cm2);

· mittlere Energie (erzeugte Strahlungsleistungsflussdichte - von 0,4 bis 10 W/cm2);

· Niedrigenergie (die erzeugte Strahlungsleistungsflussdichte beträgt weniger als 0,4 W/cm2).

· weich (erzeugte Energiebestrahlung – E oder Leistungsflussdichte auf der bestrahlten Oberfläche – bis zu 4 mW/cm2);

· Durchschnitt (E – von 4 bis 30 mW/cm2);

· hart (E - mehr als 30 mW/cm2).

Entsprechend " Hygienestandards und Regeln für die Konstruktion und den Betrieb von Lasern Nr. 5804-91“ über den Gefährdungsgrad der erzeugten Strahlung für Servicepersonal Laser werden in vier Klassen eingeteilt.

Zu erstklassigen Lasern zählen solche technischen Geräte, deren abgegebene kollimierte (auf einen begrenzten Raumwinkel beschränkte) Strahlung bei der Bestrahlung von menschlichen Augen und Haut keine Gefahr darstellt.

Laser zweiter Klasse sind Geräte, deren Ausgangsstrahlung bei der Bestrahlung der Augen mit direkter und spiegelnd reflektierter Strahlung eine Gefahr darstellt.

Laser der dritten Klasse sind Geräte, deren Ausgangsstrahlung bei der Bestrahlung der Augen mit direkter und spiegelnd reflektierter sowie diffus reflektierter Strahlung in einem Abstand von 10 cm von einer diffus reflektierenden Oberfläche und (oder) bei der Bestrahlung der Haut eine Gefahr darstellt direkte und spiegelnd reflektierte Strahlung.

Laser der Klasse 4 sind Geräte, deren Ausgangsstrahlung eine Gefahr darstellt, wenn die Haut in einem Abstand von 10 cm von einer diffus reflektierenden Oberfläche mit diffus reflektierter Strahlung bestrahlt wird.

Es ist kein Geheimnis, dass jeder von uns als Kind ein Gerät wie eine Lasermaschine haben wollte, das Metalldichtungen durchtrennen und Wände durchbrennen konnte. IN moderne Welt Dieser Traum kann leicht wahr werden, da es jetzt möglich ist, einen Laser zu bauen, der verschiedene Materialien schneiden kann.

Natürlich ist es zu Hause unmöglich, ein Lasersystem so leistungsstark zu machen, dass es Eisen oder Holz durchschneidet. Aber mit Hilfe selbstgemachtes Gerät Kann Papier, Polyethylendichtungen oder dünnes Plastik schneiden.

Mit einem Lasergerät können Sie verschiedene Muster auf Sperrholz- oder Holzplatten brennen. Es kann zur Beleuchtung von Objekten in abgelegenen Gebieten verwendet werden. Der Anwendungsbereich kann sowohl unterhaltsam als auch nützlich bei Bau- und Installationsarbeiten sein, ganz zu schweigen von der Verwirklichung des kreativen Potenzials im Bereich der Gravur auf Holz oder Plexiglas.

Laserschneiden

Werkzeuge und Zubehör, die Sie für die Herstellung Ihres eigenen Lasers benötigen:

Abbildung 1. Laser-LED-Schaltplan.

defektes DVD-RW-Laufwerk mit funktionierender Laserdiode;
Laserpointer oder tragbarer Kollimator;
Lötkolben und kleine Drähte;
1 Ohm Widerstand (2 Stk.);
Kondensatoren 0,1 µF und 100 µF;
AAA-Batterien (3 Stk.);
kleine Werkzeuge wie Schraubendreher, Messer und Feile.

Diese Materialien werden für die anstehenden Arbeiten völlig ausreichen.

Für ein Lasergerät müssen Sie also zunächst ein DVD-RW-Laufwerk mit einem mechanischen Defekt auswählen, da die optischen Dioden in gutem Zustand sein müssen. Wenn Sie kein abgenutztes Laufwerk haben, müssen Sie es bei Leuten kaufen, die es als Ersatzteile verkaufen.

Bedenken Sie beim Kauf, dass die meisten Laufwerke des Herstellers Samsung für die Herstellung von Schneidlasern ungeeignet sind. Tatsache ist, dass dieses Unternehmen DVD-Laufwerke mit Dioden herstellt, die nicht vor äußeren Einflüssen geschützt sind. Durch das Fehlen eines speziellen Gehäuses ist die Laserdiode thermischer Belastung und Verschmutzung ausgesetzt. Es kann durch eine leichte Berührung mit der Hand beschädigt werden.

Abbildung 2. Laser aus einem DVD-RW-Laufwerk.

Die beste Option für einen Laser wäre ein Laufwerk des Herstellers LG. Jedes Modell ist mit einem Kristall unterschiedlicher Stärke ausgestattet. Dieser Indikator wird durch die Schreibgeschwindigkeit von Dual-Layer-DVDs bestimmt. Es ist äußerst wichtig, dass es sich bei dem Laufwerk um ein Aufnahmelaufwerk handelt, da es enthält Infrarot-Strahler, das zur Herstellung eines Lasers benötigt wird.

Eine normale Version wird nicht funktionieren, da sie nur zum Lesen von Informationen gedacht ist.

DVD-RW mit 16-facher Aufnahmegeschwindigkeit ist mit einem roten Kristall mit einer Leistung von 180–200 mW ausgestattet. Der 20-fach-Geschwindigkeitsantrieb enthält eine 250–270 mW-Diode. Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungsgeräte vom Typ 22X sind mit einer Laseroptik ausgestattet, deren Leistung 300 mW erreicht.

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Zerlegen des DVD-RW-Laufwerks

Dieser Vorgang muss mit größter Sorgfalt durchgeführt werden, da die Innenteile zerbrechlich sind und leicht beschädigt werden können. Nachdem Sie das Gehäuse zerlegt haben, werden Sie sofort das notwendige Teil bemerken: Es sieht aus wie ein kleines Stück Glas, das sich im Inneren des mobilen Wagens befindet. Seine Basis muss entfernt werden; sie ist in Abb. 1 dargestellt. Dieses Element enthält eine optische Linse und zwei Dioden.

In diesem Stadium sollten Sie sofort warnen, dass der Laserstrahl für das menschliche Sehvermögen äußerst gefährlich ist. Wenn es direkt auf das Objektiv trifft, wird es beschädigt Nervenenden

und die Person kann blind bleiben.

Der Laserstrahl blendet selbst in einer Entfernung von 100 m, daher ist es wichtig, darauf zu achten, wohin man ihn richtet. Denken Sie daran, dass Sie für die Gesundheit anderer verantwortlich sind, solange sich ein solches Gerät in Ihren Händen befindet!

Abbildung 3. LM-317-Chip.

Der Kristall wird auch von der ihn umgebenden Temperatur beeinflusst; mit sinkender Temperatur steigt die Laserleistung bei konstanter Spannung. Bei Überschreitung der Norm wird der Resonator nach einem ähnlichen Prinzip zerstört. Seltener wird die Diode durch plötzliche Änderungen beschädigt, die durch häufiges Ein- und Ausschalten des Geräts über einen kurzen Zeitraum verursacht werden.

Nachdem Sie den Kristall entfernt haben, müssen Sie seine Enden sofort mit freiliegenden Drähten verbinden. Dies ist notwendig, um eine Verbindung zwischen seinen Spannungsausgängen herzustellen. An diese Ausgänge müssen Sie einen kleinen Kondensator von 0,1 µF mit negativer Polarität und 100 µF mit positiver Polarität anlöten. Nach diesem Vorgang können Sie die gewickelten Drähte entfernen. Dadurch wird die Laserdiode vor Spannungsspitzen und statischer Elektrizität geschützt.

Ernährung

Bevor Sie eine Batterie für die Diode erstellen, müssen Sie berücksichtigen, dass diese mit 3 V betrieben werden muss und je nach Geschwindigkeit des Aufnahmegeräts bis zu 200–400 mA verbraucht. Sie sollten vermeiden, den Kristall direkt an Batterien anzuschließen, da es sich hier nicht um eine einfache Lampe handelt. Es kann sich sogar unter dem Einfluss verschlechtern normale Batterien. Die Laserdiode ist ein eigenständiges Element, das über einen Regelwiderstand mit Strom versorgt wird.

Das Stromversorgungssystem kann auf drei Arten mit unterschiedlichem Komplexitätsgrad konfiguriert werden. Jeder von ihnen muss über eine Konstantspannungsquelle (Batterien) aufgeladen werden.

Bei der ersten Methode handelt es sich um eine elektrische Regelung über einen Widerstand. Der Innenwiderstand eines Geräts wird gemessen, indem die Spannung erfasst wird, die durch die Diode fließt. Für Laufwerke mit einer 16-fachen Schreibgeschwindigkeit reichen 200 mA aus. Wenn dieser Indikator ansteigt, besteht die Möglichkeit einer Beschädigung des Kristalls, daher sollten Sie sich an den Maximalwert von 300 mA halten. Es wird empfohlen, als Stromquelle einen Telefonakku oder AAA-Batterien zu verwenden.

Die Vorteile dieses Netzteils sind Einfachheit und Zuverlässigkeit. Zu den Nachteilen zählen die Unannehmlichkeiten beim regelmäßigen Aufladen des Akkus über das Telefon und die Schwierigkeit, Akkus in das Gerät einzulegen. Darüber hinaus ist es schwierig zu bestimmen richtigen Moment um die Stromquelle wieder aufzuladen.

Abbildung 4. LM-2621-Chip.

Wenn Sie drei AA-Batterien verwenden, kann diese Schaltung problemlos in einen in China hergestellten Laserpointer eingebaut werden. Fertiges Design Wie in Abb. 2 gezeigt, zwei 1-Ohm-Widerstände in Reihe und zwei Kondensatoren.

Für die zweite Methode wird der LM-317-Chip verwendet. Diese Methode zur Anordnung des Stromversorgungssystems ist viel komplizierter als die vorherige; stationärer Typ Laserinstallationen. Das Schema basiert auf der Herstellung eines speziellen Treibers, bei dem es sich um eine kleine Platine handelt. Es soll den elektrischen Strom begrenzen und die nötige Leistung erzeugen.

Die Anschlussschaltung der Mikroschaltung LM-317 ist in Abb. 3 dargestellt. Es werden Elemente wie ein variabler 100-Ohm-Widerstand, zwei 10-Ohm-Widerstände, eine Diode der Serie 1H4001 und ein 100-μF-Kondensator benötigt.

Ein auf dieser Schaltung basierender Treiber hält die elektrische Energie (7 V) unabhängig von der Stromquelle und der Umgebungstemperatur aufrecht. Trotz der Komplexität des Geräts gilt diese Schaltung als die einfachste für die Selbstmontage.

Die dritte Methode ist die portabelste und daher am meisten bevorzugte Methode. Er versorgt die Laserdiode mit Strom aus zwei AAA-Batterien und sorgt so für einen konstanten Spannungspegel. Das System hält die Stromversorgung auch dann aufrecht, wenn der Batteriestand niedrig ist.

Wenn die Batterie vollständig entladen ist, funktioniert der Stromkreis nicht mehr und durch die Diode fließt eine kleine Spannung, die durch ein schwaches Leuchten des Laserstrahls gekennzeichnet ist. Diese Art der Stromversorgung ist die wirtschaftlichste, ihr Wirkungsgrad beträgt 90 %.

Um ein solches Stromversorgungssystem zu implementieren, benötigen Sie einen LM-2621-Chip, der in einem 3x3-mm-Gehäuse untergebracht ist. Daher kann es beim Löten von Teilen zu gewissen Schwierigkeiten kommen. Die endgültige Größe des Bretts hängt von Ihren Fähigkeiten und Geschicklichkeit ab, da die Teile sogar auf einem 2x2 cm großen Brett platziert werden können. Das fertige Brett ist in Abb. 4 dargestellt.

Der Gashebel kann abgenommen werden regulärer Block Netzteil für einen Desktop-Computer. Darauf wird ein Draht mit einem Querschnitt von 0,5 mm mit einer Windungszahl von bis zu 15 Windungen aufgewickelt, wie in der Abbildung dargestellt. Der Drosseldurchmesser von innen beträgt 2,5 mm.

Für die Platine ist jede Schottky-Diode mit einem Wert von 3 A geeignet, zum Beispiel 1N5821, SB360, SR360 und MBRS340T3. Die der Diode zugeführte Leistung wird durch einen Widerstand eingestellt. Während des Einrichtungsvorgangs wird empfohlen, es an einen variablen Widerstand von 100 Ohm anzuschließen. Zur Prüfung der Funktionalität verwenden Sie am besten eine verschlissene oder nicht mehr benötigte Laserdiode. Die aktuelle Leistungsanzeige bleibt dieselbe wie im vorherigen Diagramm.

Sobald Sie die am besten geeignete Methode gefunden haben, können Sie diese erweitern, wenn Sie über die dafür erforderlichen Fähigkeiten verfügen. Die Laserdiode muss auf einem Miniaturkühlkörper platziert werden, damit sie bei Spannungserhöhung nicht überhitzt. Nach Abschluss der Montage des Stromversorgungssystems müssen Sie sich um die Installation des optischen Glases kümmern.

Es ist möglich, eine selbstgebaute Gebäudeebene zu erstellen, um Lichteffekte bei der Dekoration einer Heimdisco zu erzeugen, für ein zusätzliches Hecksignal für Autos, Motorräder, Fahrräder usw.

Eine Laserdiode ist ein Halbleiterkristall in Form einer dünnen rechteckigen Platte. Der Strahl geht durch eine Sammellinse und stellt eine dünne Linie dar; wenn er die Oberfläche schneidet, sehen wir einen Punkt. Um eine sichtbare Linie zu erhalten, können Sie vor dem Laserstrahl eine Zylinderlinse installieren. Der gebrochene Strahl wird wie ein Fächer aussehen.

Das vorgeschlagene hausgemachte Produkt kann auch von einem unerfahrenen Funkamateur schnell und kostengünstig hergestellt werden.

Ich habe es mit einem 5-mW-Laser und einer Versorgungsspannung von 3 V von AliExpress hergestellt. Trotz der geringen Leistung des Laserstrahlers müssen grundlegende Sicherheitsvorkehrungen beachtet werden, um den Strahl nicht in die Augen zu richten.

Sehen Sie sich den gesamten Herstellungsprozess im Video an:

Liste der Werkzeuge und Materialien
-Lasersender 5mW, 3V (Verbindung zum Laser)
-Schraubendreher; Schere;
- Lötkolben;
-Batist; Folientextolith;
- zwei 1,5-V-Batterien;
- Verbindungsdrähte; Batteriefachgehäuse mit Scheinwerfer-Einschaltknopf;
-5 Ohm Widerstand;
-LED mit einer transparenten Glühbirne;
- Blechstreifen.

Schritt eins. Eine Laserplatine herstellen.

Aus einem kleinen Stück Folienplatine fertigen wir einen Schal zur Montage des Lasers. Wir löten ein Stück Zinn auf die Leiterplatte, nachdem wir es zuvor entlang des Laserkörpers gebogen haben. Dann stecken wir den Laser selbst in die Klemme (er sollte fest sitzen) auf der Seite des Strahlaustritts löten wir die LED (wenn Sie eine transparente Glasröhre haben, können Sie ein 5 mm langes Stück verwenden). des Bretts und durch Biegen der Beine passen wir seine Position relativ zum Laser an, um eine helle und kontrastreiche sichtbare Linie zu erhalten. Es bleibt nur noch, die Platine mit dem Laser in ein passendes Gehäuse zu platzieren. Wir machen ein rechteckiges Fenster im Batteriefachgehäuse mit dem Scheinwerferschalter. Um diesen Laserstrahler zu betreiben, ist eine Spannung von 3 V ausreichend. Wir installieren zwei 1,5-V-Batterien im Batteriefachgehäuse. Anstelle der dritten Batterie installieren wir unsere Platine mit dem Laser. Wir löten die Drähte jeweils an zwei Batterien an und verbinden sie über einen 5-Ohm-Widerstand mit dem Druckknopfschalter. Auf Wunsch kann der Laser über eine Batterie betrieben werden und es kann eine Abwärtswandlerplatine verwendet werden. Um die Lebensdauer der Laserdiode zu verlängern, stelle ich die Spannung auf 2,8 Volt und den Strom auf 15-18 mA ein.

Schritt zwei. Herstellung von Gebäudeniveau.
Basierend auf diesem hausgemachten Produkt können Sie einen Laser herstellen Gebäudeebene. Die erste Möglichkeit besteht darin, den selbstgebauten Körper auf einer industriellen Ebene zu befestigen (natürlich müssen Sie die Position des Balkens genau anpassen). Die zweite Möglichkeit besteht darin, den Körper eines selbstgebauten Lasers an einem Stück Schaumstoff zu befestigen und diese Struktur in einen Behälter mit Wasser zu legen. Der Wasserspiegel verläuft immer parallel zum Horizont. Überprüfen Sie die Position der Laserlinie mit der Industriewaage. Je weiter der Laser von der Oberfläche entfernt ist, desto länger ist die sichtbare Linie.

So ist das Wochenenddesign entstanden. Es war interessant, die Brechung eines Laserstrahls mit verschiedenen Linsen zu beobachten. Wie Sie dieses hausgemachte Produkt verwenden, liegt bei Ihnen. Der Prozess selbst war, zumindest für mich, interessant. Ein Anfänger kann einen solchen Timer selbst herstellen, ohne viel Zeit und Geld aufzuwenden. Und wo Sie sie einsetzen, bleibt Ihnen überlassen. Die gesamte Arbeit erforderte einen Wochenendabend und 10 Rubel (eine Tüte Laser von Aliexpress 10 Stück x 10 Rubel = 100 Rubel). Die restlichen Komponenten hatte ich auf Lager.

Die Basis des Lasergeräts ist ein optischer Quantengenerator, der unter Nutzung elektrischer, thermischer, chemischer oder anderer Energie einen Laserstrahl erzeugt.

Der Laserbetrieb basiert auf dem Phänomen der erzwungenen (induzierten) Strahlung. Laserstrahlung kann kontinuierlich mit konstanter Leistung oder gepulst erfolgen und extrem hohe Spitzenleistungen erreichen. Der Kern des Phänomens besteht darin, dass ein angeregtes Atom in der Lage ist, unter dem Einfluss eines anderen Photons ein Photon ohne dessen Absorption zu emittieren, wenn die Energie des letzteren gleich der Differenz der Energien der Atomniveaus vor und nach dem ist Strahlung. In diesem Fall ist das emittierte Photon mit dem Photon, das die Strahlung verursacht hat, kohärent, also dessen exakte Kopie. Dadurch wird das Licht verstärkt. Dieses Phänomen unterscheidet sich von spontaner Strahlung, bei der emittierte Photonen zufällige Ausbreitungsrichtungen, Polarisation und Phase haben
Die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufälliges Photon eine stimulierte Emission eines angeregten Atoms verursacht, ist genau gleich der Wahrscheinlichkeit der Absorption dieses Photons durch ein Atom im nicht angeregten Zustand. Um Licht zu verstärken, ist es daher notwendig, dass sich im Medium mehr angeregte Atome befinden als nicht angeregte. Im Gleichgewichtszustand ist diese Bedingung nicht erfüllt, daher werden verschiedene Systeme zum Pumpen des laseraktiven Mediums verwendet (optisch, elektrisch, chemisch usw.). In einigen Systemen wird das Laserarbeitselement als optischer Verstärker für Strahlung von einer anderen Quelle verwendet.

In einem Quantengenerator gibt es keinen externen Photonenfluss; in seinem Inneren wird mithilfe verschiedener Pumpquellen eine inverse Population erzeugt. Abhängig von den Quellen gibt es unterschiedliche Pumpmethoden:
optisch - leistungsstarke Blitzlampe;
Gasentladung im Arbeitsstoff (Wirkmedium);
Injektion (Übertragung) von Stromträgern in einen Halbleiter in der Zone
p-n-Übergänge;
elektronische Anregung (Bestrahlung eines reinen Halbleiters im Vakuum mit einem Elektronenfluss);
thermisch (Erhitzen des Gases, gefolgt von schneller Abkühlung;
chemisch (unter Nutzung der Energie chemischer Reaktionen) und einige andere.

Lassen Sie uns also kurz die Bedingungen formulieren, die zur Schaffung einer kohärenten Lichtquelle erforderlich sind:

Bei der Konstruktion von Lasern können folgende Arten von Arbeitsflüssigkeiten verwendet werden:

Flüssig. Es wird als Arbeitsflüssigkeit beispielsweise in Farbstofflasern verwendet. Die Zusammensetzung enthält ein organisches Lösungsmittel (Methanol, Ethanol oder Ethylenglykol), in dem chemische Farbstoffe (Cumarin oder Rhodamin) gelöst sind. Die Betriebswellenlänge von Flüssigkeitslasern wird durch die Konfiguration der verwendeten Farbstoffmoleküle bestimmt.

Gase. Insbesondere Kohlendioxid, Argon, Krypton oder Gasgemische, wie bei Helium-Neon-Lasern. Das „Pumpen“ mit der Energie dieser Laser erfolgt meist durch elektrische Entladungen.
Feststoffe (Kristalle und Gläser). Der Feststoff solcher Arbeitsflüssigkeiten wird durch Zugabe einer geringen Menge an Chrom-, Neodym-, Erbium- oder Titanionen aktiviert (dotiert). Übliche Kristalle sind Yttrium-Aluminium-Granat, Lithium-Yttrium-Fluorid, Saphir (Aluminiumoxid) und Silikatglas. Festkörperlaser werden normalerweise durch eine Blitzlampe oder einen anderen Laser „gepumpt“.

Der Laser erzeugt also nicht unbedingt eine Frequenz, sondern erzeugt im Gegenteil gleichzeitig mehrere Arten von Schwingungen, für die die Verstärkung erforderlich ist. mehr Verluste im Resonator. Damit der Laser mit einer Frequenz (im Einfrequenzmodus) arbeiten kann, müssen in der Regel besondere Maßnahmen ergriffen werden (z. B. Verluste erhöhen, wie in Abbildung 3 dargestellt) oder der Abstand zwischen den Spiegeln geändert werden so dass nur einer in die Verstärkungsschaltung gelangt. Da in der Optik, wie oben erwähnt, ?h > ?p gilt und die Erzeugungsfrequenz in einem Laser hauptsächlich durch die Resonatorfrequenz bestimmt wird, ist es zur Stabilisierung der Erzeugungsfrequenz erforderlich, den Resonator zu stabilisieren. Wenn also der Gewinn im Arbeitsstoff die Verluste im Resonator für bestimmte Arten von Schwingungen deckt, kommt es zu deren Erzeugung. Der Keim für sein Auftreten ist, wie bei jedem Generator, Rauschen, das bei Lasern eine spontane Emission darstellt.
Damit das aktive Medium kohärentes monochromatisches Licht emittiert, muss eine Rückkopplung eingeführt werden, d. h. ein Teil des von diesem Medium emittierten Lichtflusses wird zurück in das Medium geleitet, um eine stimulierte Emission zu erzeugen. Die positive Rückkopplung erfolgt über optische Resonatoren, bei denen es sich in der Elementarversion um zwei koaxiale (parallel und entlang der gleichen Achse) Spiegel handelt, von denen einer durchscheinend und der andere „taub“ ist, d. h. den Lichtfluss vollständig reflektiert. Zwischen den Spiegeln befindet sich der Arbeitsstoff (aktives Medium), in dem eine inverse Population entsteht. Angeregte Strahlung durchdringt das aktive Medium, wird verstärkt, vom Spiegel reflektiert, durchdringt das Medium erneut und wird weiter verstärkt. Durch einen lichtdurchlässigen Spiegel wird ein Teil der Strahlung in die äußere Umgebung abgegeben, ein Teil wird in die Umgebung zurückreflektiert und erneut verstärkt. Unter bestimmten Bedingungen beginnt der Photonenfluss innerhalb der Arbeitssubstanz lawinenartig zuzunehmen und es beginnt die Erzeugung monochromatischen kohärenten Lichts.

Das Funktionsprinzip eines optischen Resonators besteht darin, dass sich die überwiegende Anzahl der Teilchen des Arbeitsstoffs, dargestellt durch offene Kreise, im Grundzustand, also auf dem niedrigeren Energieniveau, befindet. Nur eine kleine Anzahl von Teilchen, dargestellt durch dunkle Kreise, befindet sich in einem elektronisch angeregten Zustand. Wenn der Arbeitsstoff einer Pumpquelle ausgesetzt wird, gehen die meisten Partikel in einen angeregten Zustand über (die Anzahl der dunklen Kreise hat zugenommen) und es entsteht eine inverse Population. Als nächstes (Abb. 2c) kommt es zur spontanen Emission einiger Teilchen, die in einem elektronisch angeregten Zustand auftreten. Strahlung, die in einem Winkel zur Achse des Resonators gerichtet ist, verlässt den Arbeitsstoff und den Resonator. Strahlung, die entlang der Achse des Resonators gerichtet ist, nähert sich der Spiegeloberfläche.

In einem durchscheinenden Spiegel gelangt ein Teil der Strahlung durch ihn in die Umgebung, ein Teil wird reflektiert und erneut in die Arbeitssubstanz geleitet, wodurch Partikel in einem angeregten Zustand in den Prozess der stimulierten Emission einbezogen werden.

Zu den Hauptstrukturelementen von Lasern gehören eine Arbeitssubstanz mit bestimmten Energieniveaus ihrer Atome und Moleküle, eine Pumpquelle, die eine Besetzungsinversion in der Arbeitssubstanz erzeugt, und ein optischer Hohlraum. Es gibt eine große Anzahl verschiedener Laser, aber alle haben den gleichen und darüber hinaus einfachen Schaltplan des Geräts, der in Abb. dargestellt ist. 3.

Zwischen ihnen besteht eine Lücke verbotener Energiewerte, die als Bandlücke bezeichnet wird. Bei einer Halbleitertemperatur gleich dem absoluten Nullpunkt sollte das Valenzband vollständig mit Elektronen gefüllt und das Leitungsband leer sein. Unter realen Bedingungen liegt die Temperatur immer über dem absoluten Nullpunkt. Eine Temperaturerhöhung führt jedoch zu einer thermischen Anregung von Elektronen, einige von ihnen springen vom Valenzband in das Leitungsband.

Die Resonatorspiegel sind polierte Kanten des Halbleiterkristalls. Der Nachteil solcher Laser besteht darin, dass viele Halbleitermaterialien Laserstrahlung erst bei sehr niedrigen Temperaturen erzeugen und durch den Beschuss von Halbleiterkristallen mit einem Elektronenstrom sehr heiß werden. Dies erfordert zusätzliche Kühleinrichtungen, was die Konstruktion des Geräts verkompliziert und seine Abmessungen vergrößert.

Wird in diesem Bereich eine elektrische Spannung erzeugt, so dass sich auf der Seite des p-Halbleiters ein positiver Pol und auf der Seite des n-Halbleiters ein negativer Pol befindet, dann werden unter dem Einfluss des elektrischen Feldes Elektronen aus dem n- Halbleiter und Löcher aus dem /^-Halbleiter werden in den Bereich des p-n-Übergangs verschoben (injiziert).

Wenn Elektronen und Löcher rekombinieren, werden Photonen emittiert und in Gegenwart eines optischen Resonators kann Laserstrahlung erzeugt werden.

Abhängig von der betrachteten Eigenschaft werden alle Laser wie folgt unterteilt.

Die Methode der Anregung des Arbeitsstoffes ist das dritte charakteristische Merkmal von Lasern. Abhängig von der Anregungsquelle werden Laser unterschieden: optisch gepumpt, gepumpt durch eine Gasentladung, elektronische Anregung, Injektion von Ladungsträgern, thermisch gepumpt, chemisch gepumpt und einige andere.

Aufgrund der Art der emittierten Energie werden gepulste Laser und Laser mit kontinuierlicher Strahlung unterschieden. Die Konzepte eines gepulsten Lasers und eines Lasers mit Frequenzmodulation kontinuierlicher Strahlung sollten nicht verwechselt werden, da wir im zweiten Fall im Wesentlichen intermittierende Strahlung verschiedener Frequenzen erhalten. Gepulste Laser haben eine hohe Leistung in einem einzelnen Impuls und erreichen 10 W, während ihre durchschnittliche Impulsleistung, bestimmt durch die entsprechenden Formeln, relativ gering ist. Bei kontinuierlich frequenzmodulierten Lasern ist die Leistung im sogenannten Puls geringer als die Leistung kontinuierlicher Strahlung.

Basierend auf der durchschnittlichen Strahlungsleistung (nächstes Klassifizierungsmerkmal) werden Laser unterteilt in:

· hochenergetisch (die erzeugte Strahlungsleistungsflussdichte auf der Oberfläche eines Objekts oder biologischen Objekts beträgt über 10 W/cm2);

· mittlere Energie (erzeugte Strahlungsleistungsflussdichte - von 0,4 bis 10 W/cm2);

· Niedrigenergie (die erzeugte Strahlungsleistungsflussdichte beträgt weniger als 0,4 W/cm2).

· weich (erzeugte Energiebestrahlung – E oder Leistungsflussdichte auf der bestrahlten Oberfläche – bis zu 4 mW/cm2);

· Durchschnitt (E – von 4 bis 30 mW/cm2);

· hart (E - mehr als 30 mW/cm2).

Gemäß den „Hygienenormen und Regeln für die Konstruktion und den Betrieb von Lasern Nr. 5804-91“ werden Laser entsprechend dem Gefährdungsgrad der erzeugten Strahlung für das Bedienpersonal in vier Klassen eingeteilt.

Laser zweiter Klasse sind Geräte, deren Ausgangsstrahlung bei der Bestrahlung der Augen mit direkter und spiegelnd reflektierter Strahlung eine Gefahr darstellt.

Viele von Ihnen haben wahrscheinlich gehört, dass Sie mit einfachen improvisierten Mitteln zu Hause einen Laserpointer oder sogar einen Schneidstrahl herstellen können, aber nur wenige wissen, wie man selbst einen Laser herstellt. Machen Sie sich vor Beginn der Arbeiten unbedingt mit den Sicherheitsvorkehrungen vertraut.

Sicherheitsregeln beim Arbeiten mit Laser

Insbesondere falsche Verwendung des Balkens hohe Leistung, kann zu Sachschäden führen und Ihre Gesundheit oder die Gesundheit Dritter erheblich schädigen. Beachten Sie daher vor dem Testen Ihrer selbst erstellten Kopie die folgenden Regeln:

Stellen Sie sicher, dass sich im Testraum keine Tiere oder Kinder aufhalten.
Richten Sie den Strahl niemals auf Tiere oder Menschen.
Tragen Sie eine Schutzbrille, z. B. eine Schweißerbrille.
Denken Sie daran, dass selbst ein reflektierter Strahl Ihr Sehvermögen schädigen kann. Leuchten Sie niemals mit einem Laser in Ihre Augen.
Benutzen Sie den Laser nicht zum Entzünden von Gegenständen in Innenräumen.

Der einfachste Laser einer Computermaus

Wenn Sie einen Laser nur zum Spaß brauchen, reicht es zu wissen, wie man aus einer Maus zu Hause einen Laser baut. Seine Leistung wird ziemlich unbedeutend sein, aber es wird nicht schwierig sein, es herzustellen. Sie benötigen lediglich eine Computermaus, einen kleinen Lötkolben, Batterien, Kabel und einen Abschaltschalter.

Zunächst muss die Maus zerlegt werden. Es ist wichtig, sie nicht auszubrechen, sondern der Reihe nach vorsichtig abzuschrauben und zu entfernen. Zuerst das obere Gehäuse, dann das untere Gehäuse. Als nächstes müssen Sie mit einem Lötkolben den Mauslaser von der Platine entfernen und neue Drähte daran anlöten. Jetzt müssen sie nur noch an den Abschaltschalter angeschlossen und die Drähte an die Batteriekontakte angeschlossen werden. Es können Batterien jeglicher Art verwendet werden: sowohl Fingerbatterien als auch sogenannte Pancakes.

Damit ist der einfachste Laser fertig.

Wenn Ihnen ein schwacher Strahl nicht ausreicht und Sie daran interessiert sind, aus improvisierten Mitteln einen Laser mit ausreichend hoher Leistung zu Hause herzustellen, sollten Sie eine komplexere Herstellungsmethode mit einem DVD-RW-Laufwerk ausprobieren.

Zum Arbeiten benötigen Sie:

DVD-RW-Laufwerk (Schreibgeschwindigkeit muss mindestens 16x betragen);
AAA-Batterie, 3 Stk.;
Widerstand (von zwei bis fünf Ohm);
Kollimator (kann durch ein Teil eines billigen chinesischen Laserpointers ersetzt werden);
Kondensatoren 100 pF und 100 mF;
LED-Lampe aus Stahl;
Drähte und Lötkolben.

Arbeitsfortschritt:

Das erste, was wir brauchen, ist eine Laserdiode. Es befindet sich im DVD-RW-Laufwerkschlitten. Sie hat einen größeren Kühlkörper als eine normale Infrarotdiode. Aber seien Sie vorsichtig, dieser Teil ist sehr zerbrechlich. Während die Diode nicht installiert ist, ist es am besten, ihre Leitung mit Draht zu umwickeln, da sie zu empfindlich gegenüber statischer Spannung ist. Bitte zahlen Sie besondere Aufmerksamkeit für Polarität. Bei falscher Stromversorgung fällt die Diode sofort aus.

Verbinden Sie die Teile entsprechend folgendes Diagramm: Batterie, Ein-/Aus-Taste, Widerstand, Kondensatoren, Laserdiode. Nachdem die Funktionalität des Designs überprüft wurde, muss nur noch ein praktisches Gehäuse für den Laser gefunden werden. Für diese Zwecke ist ein Stahlgehäuse einer normalen Taschenlampe durchaus geeignet. Vergessen Sie auch nicht den Kollimator, denn er ist derjenige, der die Strahlung in einen dünnen Strahl umwandelt.

Nachdem Sie nun wissen, wie man einen Laser zu Hause herstellt, vergessen Sie nicht, die Sicherheitsvorkehrungen zu beachten, ihn in einem speziellen Koffer aufzubewahren und nicht bei sich zu tragen, da Strafverfolgungsbehörden diesbezüglich möglicherweise Beschwerden gegen Sie einreichen.

Sehen Sie sich das Video an: Laser aus einem DVD-Laufwerk zu Hause und mit Ihren eigenen Händen

Ein Laserschneider ist ein einzigartiges Gerät, das jeder moderne Mann in der Garage haben sollte. Einen Laser zum Schneiden von Metall mit eigenen Händen herzustellen ist nicht schwierig, die Hauptsache ist, einfache Regeln zu befolgen. Die Leistung eines solchen Geräts wird gering sein, es gibt jedoch Möglichkeiten, sie mithilfe verfügbarer Geräte zu erhöhen. Die Funktionalität einer Produktionsmaschine, die ohne Schnickschnack alles kann, kann mit einem selbstgemachten Produkt nicht erreicht werden. Aber für die Hausarbeit wird sich dieses Gerät als nützlich erweisen. Schauen wir uns an, wie man es baut.

So bauen Sie einen Laserschneider in der Garage

Alles ist genial einfach, so dass die Herstellung einer solchen Ausrüstung, die in der Lage ist, die schönsten Muster aus haltbarem Stahl auszuschneiden, aus gewöhnlichen Schrottmaterialien hergestellt werden kann. Dazu benötigen Sie auf jeden Fall einen alten Laserpointer. Darüber hinaus sollten Sie sich eindecken mit:

Eine Taschenlampe mit wiederaufladbaren Batterien.
Eine alte DVD-ROM, aus der wir die Matrix mit einem Laserantrieb entfernen müssen.
Lötkolben und Schraubendrehersatz.

Der erste Schritt besteht darin, das Laufwerk des alten Computer-Diskettenlaufwerks zu zerlegen. Von dort sollten wir das Gerät entfernen. Achten Sie darauf, das Gerät selbst nicht zu beschädigen. Das Laufwerk des Festplattenlaufwerks muss ein Schreibgerät und nicht nur ein Lesegerät sein, der Punkt liegt in der Struktur der Gerätematrix. Wir gehen jetzt nicht auf Details ein, sondern verwenden nur moderne, nicht funktionierende Modelle.

Danach müssen Sie auf jeden Fall die rote Diode entfernen, die die Festplatte beim Aufzeichnen von Informationen auf die Festplatte brennt. Habe einfach einen Lötkolben genommen und die Befestigungen dieser Diode verlötet. Werfen Sie es einfach auf keinen Fall weg. Dies ist ein empfindliches Element, das bei Beschädigung schnell beschädigt werden kann.

Berücksichtigen Sie beim Zusammenbau des Laserschneiders selbst Folgendes:

Wo ist es besser, eine rote Diode zu installieren?
Wie werden die Elemente des gesamten Systems mit Strom versorgt?
Wie der elektrische Stromfluss im Teil verteilt wird.

Erinnern! Die Diode, die das Brennen durchführt, benötigt viel mehr Strom als die Elemente des Zeigers.

Dieses Dilemma lässt sich leicht lösen. Die Diode vom Zeiger wird durch ein rotes Licht vom Antrieb ersetzt. Sie sollten den Zeiger mit der gleichen Sorgfalt zerlegen wie das Diskettenlaufwerk; eine Beschädigung der Anschlüsse und Halterungen wird Ihre Zukunft mit Ihren eigenen Händen ruinieren. Sobald Sie dies getan haben, können Sie mit der Herstellung des selbstgemachten Gehäuses beginnen.

Dazu benötigen Sie eine Taschenlampe und wiederaufladbare Batterien für die Stromversorgung Laserschneider. Dank der Taschenlampe erhalten Sie einen praktischen und kompakten Artikel, der nicht viel Platz in Ihrem Zuhause einnimmt. Der entscheidende Punkt Bei der Ausstattung eines solchen Gehäuses ist auf die richtige Polung zu achten. Gelöscht Sicherheitsglas von der ehemaligen Taschenlampe, damit diese kein Hindernis für den gerichteten Strahl darstellt.

Der nächste Schritt besteht darin, die Diode selbst mit Strom zu versorgen. Dazu müssen Sie es unter Beachtung der Polarität an den Akku anschließen. Überprüfen Sie abschließend:

Zuverlässige Fixierung des Gerätes in Klemmen und Klemmen;
Gerätepolarität;
Strahlrichtung.

Beheben Sie etwaige Ungenauigkeiten und wenn alles fertig ist, können Sie sich zu einem erfolgreich abgeschlossenen Auftrag gratulieren. Der Cutter ist betriebsbereit. Das Einzige, was Sie beachten müssen, ist, dass seine Leistung viel geringer ist als die seines Seriengegenstücks, sodass er nicht mit zu dickem Metall umgehen kann.

Sorgfältig! Die Leistung des Geräts reicht aus, um Ihre Gesundheit zu schädigen. Seien Sie daher beim Betrieb vorsichtig und versuchen Sie, Ihre Finger nicht unter den Strahl zu stecken.

Stärkung einer selbstgebauten Installation

Um die Leistung und Dichte des Strahls, der das Hauptschneidelement darstellt, zu erhöhen, sollten Sie Folgendes vorbereiten:

2 „Konder“ für 100 pF und mF;
Widerstand 2-5 Ohm;
3 wiederaufladbare Batterien;
Kollimator.

Die von Ihnen bereits zusammengestellte Installation kann verstärkt werden, um zu Hause genügend Strom für alle Arbeiten mit Metall zu haben. Wenn Sie an der Verstärkung arbeiten, denken Sie daran, dass das direkte Anschließen Ihres Schneidgeräts an eine Steckdose Selbstmord wäre. Stellen Sie daher sicher, dass der Strom zuerst zu den Kondensatoren und dann zu den Batterien gelangt.

Durch das Hinzufügen von Widerständen können Sie die Leistung Ihrer Anlage erhöhen. Um die Effizienz Ihres Geräts weiter zu steigern, verwenden Sie einen Kollimator, der zur Fokussierung des Strahls montiert ist. Dieses Modell wird in jedem Elektrikergeschäft verkauft und kostet zwischen 200 und 600 Rubel, sodass es nicht schwer ist, es zu kaufen.

Anschließend erfolgt der Zusammenbau auf die gleiche Weise wie oben beschrieben, nur dass Sie einen Aluminiumdraht um die Diode wickeln müssen, um statische Aufladung zu entfernen. Danach müssen Sie die Stromstärke messen, wofür Sie ein Multimeter nehmen. Beide Enden des Geräts werden mit der verbleibenden Diode verbunden und gemessen. Je nach Bedarf können Sie die Messwerte von 300 mA bis 500 mA anpassen.

Sobald die aktuelle Kalibrierung abgeschlossen ist, können Sie mit der ästhetischen Verzierung Ihres Cutters fortfahren. Eine alte LED-Taschenlampe aus Stahl reicht für den Fall völlig aus. Es ist kompakt und passt in Ihre Tasche. Um zu verhindern, dass die Linse verschmutzt, besorgen Sie sich unbedingt eine Abdeckung.

Der fertige Cutter sollte in einer Kiste oder einem Koffer aufbewahrt werden. Staub oder Feuchtigkeit dürfen nicht dorthin gelangen, da sonst das Gerät beschädigt wird.

Was ist der Unterschied zwischen vorgefertigten Modellen?

Die Kosten betragen Hauptgrund, warum viele Handwerker darauf zurückgreifen, einen Laserschneider mit ihren eigenen Händen herzustellen. Und das Funktionsprinzip ist wie folgt:

Durch die Erzeugung eines gerichteten Laserstrahls wird das Metall freigelegt
Durch die starke Strahlung verdampft das Material und entweicht unter der Kraft der Strömung.
Dadurch wird dank des geringen Durchmessers des Laserstrahls ein qualitativ hochwertiger Schnitt des Werkstücks erzielt.

Die Schnitttiefe hängt von der Leistung der Komponenten ab. Sofern Werksmodelle mit hochwertigen Materialien ausgestattet sind, die für ausreichend Tiefe sorgen. Dann können selbstgemachte Modelle einen Schnitt von 1-3 cm bewältigen.

Dank solchen Lasersysteme Sie können einzigartige Muster in den Zaun eines Privathauses, Komponenten für die Dekoration von Toren oder Zäunen anbringen. Es gibt nur 3 Arten von Fräsern:

Solider Zustand. Das Funktionsprinzip basiert auf der Verwendung spezieller Glas- oder Kristallarten von LED-Geräten. Hierbei handelt es sich um kostengünstige Produktionsanlagen, die in der Produktion eingesetzt werden.
Faser. Dank der Verwendung optische Faser Sie erhalten einen kraftvollen Strahl und eine ausreichende Schnitttiefe. Sie sind Analoga von Festkörpermodellen, aber aufgrund ihrer Fähigkeiten und Leistungsmerkmale sind sie diesen überlegen. Aber auch teurer.
Gas. Aus dem Namen geht hervor, dass für den Betrieb Gas verwendet wird. Es kann Stickstoff, Helium, Kohlendioxid sein. Der Wirkungsgrad solcher Geräte ist 20 % höher als bei allen bisherigen. Sie werden zum Schneiden und Schweißen von Polymeren, Gummi, Glas und sogar Metall mit sehr hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet.

Im Alltag ohne Sonderkosten Man kann nur einen Festkörper-Laserschneider bekommen, aber seine Leistung mit der richtigen Verstärkung, die oben besprochen wurde, reicht für die Leistung aus Hausarbeit. Jetzt haben Sie Kenntnisse über die Herstellung eines solchen Geräts und können dann einfach handeln und es versuchen.

Haben Sie Erfahrung in der Entwicklung eines DIY-Laserschneiders für Metall? Teilen Sie es mit den Lesern, indem Sie unter diesem Artikel einen Kommentar hinterlassen!

Wer hat in seiner Kindheit nicht davon geträumt? Laser? Manche Männer träumen immer noch. Herkömmliche Laserpointer mit geringer Leistung sind schon lange nicht mehr relevant, da ihre Leistung zu wünschen übrig lässt. Es bleiben zwei Möglichkeiten: einen teuren Laser kaufen oder ihn mit improvisierten Materialien zu Hause herstellen.

Von einem alten oder kaputten DVD-Laufwerk
Aus Computermaus und eine Taschenlampe
Aus einem Teilesatz, der in einem Elektronikgeschäft gekauft wurde

Wie man aus einem alten einen Laser zu Hause bautDVDfahren

Suchen Sie ein nicht funktionierendes oder unerwünschtes DVD-Laufwerk mit einer Aufnahmegeschwindigkeit von mehr als dem 16-fachen und einer Ausgangsleistung von mehr als 160 mW. Warum kann man keine beschreibbare CD nehmen, fragen Sie? Tatsache ist, dass seine Diode Infrarotlicht aussendet, das für das menschliche Auge unsichtbar ist.
Entfernen Sie den Laserkopf vom Laufwerk. Um an das „Interne“ zu gelangen, lösen Sie die Schrauben an der Unterseite des Laufwerks und entfernen Sie den Laserkopf, der ebenfalls mit Schrauben befestigt ist. Es kann in einer Hülle oder unter einem transparenten Fenster oder vielleicht sogar draußen sein. Am schwierigsten ist es, die Diode selbst daraus zu entfernen. Achtung: Die Diode reagiert sehr empfindlich auf statische Elektrizität.
Besorgen Sie sich ein Objektiv, ohne das es unmöglich ist, die Diode zu verwenden. Sie können eine normale Lupe verwenden, müssen diese dann aber jedes Mal drehen und anpassen. Sie können auch eine andere, im Lieferumfang des Objektivs enthaltene Diode erwerben und diese dann durch die aus dem Laufwerk entfernte Diode ersetzen.
Als nächstes müssen Sie eine Schaltung kaufen oder zusammenbauen, um die Diode mit Strom zu versorgen und die Struktur zusammenzubauen. Bei einer DVD-Laufwerksdiode fungiert der mittlere Pin als Minuspol.
Schließen Sie eine geeignete Stromquelle an und fokussieren Sie das Objektiv. Jetzt muss nur noch ein passender Behälter für den Laser gefunden werden. Für diese Zwecke können Sie eine Metalltaschenlampe geeigneter Größe verwenden.
Wir empfehlen Ihnen, sich dieses Video anzuschauen, in dem alles sehr detailliert gezeigt wird:

Wie man aus einer Computermaus einen Laser macht

Die Leistung eines Lasers, der mit einer Computermaus hergestellt wird, wird viel geringer sein als die Leistung eines Lasers, der mit der vorherigen Methode hergestellt wurde. Das Herstellungsverfahren ist nicht sehr unterschiedlich.

Suchen Sie zunächst nach einer alten oder nicht mehr benötigten Maus mit einem sichtbaren Laser beliebiger Farbe. Mäuse mit unsichtbarem Glanz sind aus offensichtlichen Gründen nicht geeignet.
Als nächstes zerlegen Sie es vorsichtig. Im Inneren sehen Sie einen Laser, der mit einem Lötkolben gelötet werden muss.
Wiederholen Sie nun die Schritte 3–5 der obigen Anweisungen. Der Unterschied zwischen solchen Lasern liegt, wie wir wiederholen, nur in der Leistung.

Jeder von uns hielt einen Laserpointer in der Hand. Trotz der dekorativen Verwendung enthält es einen echten Laser, aufgebaut auf Basis einer Halbleiterdiode. Die gleichen Elemente werden auf Laserebenen installiert und.

Das nächste beliebte Produkt auf Halbleiterbasis ist das DVD-Brenner-Laufwerk für Ihren Computer. Es enthält eine leistungsstärkere Laserdiode mit thermischer Zerstörungskraft.

Dadurch können Sie eine Schicht der Disc brennen und darauf Titel mit digitalen Informationen ablegen.

Wie funktioniert ein Halbleiterlaser?

Geräte dieser Art sind kostengünstig in der Herstellung und die Bauform ist weit verbreitet. Das Prinzip von Laser(halbleiter)dioden basiert auf der Verwendung eines klassischen pn-Übergangs. Dieser Übergang funktioniert genauso wie bei herkömmlichen LEDs.

Der Unterschied liegt in der Organisation der Strahlung: LEDs emittieren „spontan“, Laserdioden „zwangsweise“.

Das allgemeine Prinzip der Bildung der sogenannten „Population“ von Quantenstrahlung wird ohne Spiegel erfüllt. Die Kanten des Kristalls sind mechanisch abgesplittert, wodurch an den Enden ein Brechungseffekt entsteht, der einer Spiegeloberfläche ähnelt.

Um unterschiedliche Arten von Strahlung zu erhalten, kann ein „Homoübergang“ verwendet werden, wenn beide Halbleiter gleich sind, oder ein „Heteroübergang“ mit verschiedene MaterialienÜbergang.

Die Laserdiode selbst ist eine zugängliche Funkkomponente. Sie können es in Geschäften kaufen, die Funkkomponenten verkaufen, oder Sie können es aus einem alten herausziehen. DVD-R-Laufwerk(DVD-RW).

Wichtig! Selbst der einfache Laser, der in Lichtpointern verwendet wird, kann schwere Schäden an der Netzhaut des Auges verursachen.

Stärkere Installationen mit einem brennenden Strahl können die Sicht beeinträchtigen oder zu Hautverbrennungen führen. Seien Sie daher beim Arbeiten mit solchen Geräten äußerst vorsichtig.

Mit einer solchen Diode können Sie ganz einfach mit Ihren eigenen Händen einen leistungsstarken Laser herstellen. Tatsächlich ist das Produkt möglicherweise völlig kostenlos oder kostet Sie lächerlich viel Geld.

DIY-Laser aus einem DVD-Laufwerk

Zuerst müssen Sie das Laufwerk selbst besorgen. Es kann von einem alten Computer entfernt oder gegen geringe Gebühr auf einem Flohmarkt gekauft werden.

Hinweis: Je höher die angegebene Aufnahmegeschwindigkeit, desto leistungsstärker ist der Brennlaser im Laufwerk.

Nachdem wir das Gehäuse entfernt und die Steuerkabel getrennt haben, zerlegen wir den Schreibkopf zusammen mit dem Schlitten.

So entfernen Sie die Laserdiode:

Wir verbinden die Beine der Diode über einen Draht (Bypass) miteinander. Bei der Demontage kann es zu einer Ansammlung kommen statische Elektrizität, und die Diode kann ausfallen
Löschen Aluminiumkühler. Es ist ziemlich zerbrechlich, verfügt über eine Halterung, die strukturell auf ein bestimmtes DVD-Laufwerk „zugeschnitten“ ist und für den weiteren Betrieb nicht benötigt wird. Schneiden Sie einfach den Kühler mit einem Drahtschneider ab (ohne die Diode zu beschädigen).
Wir löten die Diode ab und befreien die Beine vom Shunt.

Das Element sieht so aus:

Das nächste wichtige Element ist der Laserstromkreis. Sie können die Stromversorgung über das DVD-Laufwerk nicht nutzen. Es ist in den allgemeinen Regelkreis eingebunden und kann dort technisch nicht entfernt werden. Deshalb stellen wir den Stromversorgungskreis selbst her.

Es besteht die Versuchung, einfach 5 Volt mit einem Begrenzungswiderstand anzuschließen und sich nicht um die Schaltung zu kümmern. Dies ist der falsche Ansatz, da alle LEDs (einschließlich Laser) nicht mit Spannung, sondern mit Strom betrieben werden. Dementsprechend ist ein Stromstabilisator erforderlich. Am meisten erschwingliche Option– Verwendung des LM317-Chips.

Der Ausgangswiderstand R1 wird entsprechend dem Versorgungsstrom der Laserdiode ausgewählt. In dieser Schaltung sollte der Strom 200 mA entsprechen.

Sie können einen Laser mit Ihren eigenen Händen in einem Gehäuse aus einem Lichtzeiger zusammenbauen oder ein fertiges Modul für einen Laser in Elektronikgeschäften oder auf chinesischen Websites (z. B. Ali Express) kaufen.

Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass Sie im Kit ein fertiges verstellbares Objektiv erhalten. Der Stromversorgungskreis (Treiber) passt problemlos in das Modulgehäuse.

Wenn Sie sich entscheiden, das Gehäuse selbst aus einem Metallrohr herzustellen, können Sie ein Standardobjektiv aus demselben DVD-Laufwerk verwenden. Sie müssen lediglich eine Montagemethode und die Möglichkeit finden, den Fokus anzupassen.

Wichtig! Für jedes Design ist die Fokussierung des Strahls erforderlich. Es kann parallel (wenn Sie Reichweite benötigen) oder kegelförmig (wenn Sie einen konzentrierten Wärmepunkt benötigen) sein.

Das Objektiv samt Steuergerät wird Kollimator genannt.

Um den Laser ordnungsgemäß vom DVD-Laufwerk anzuschließen, benötigen Sie einen Kontaktplan. Sie können die Minus- und Plusdrähte anhand von Markierungen auf der Platine verfolgen. Dies muss vor der Demontage der Diode erfolgen. Wenn dies nicht möglich ist, verwenden Sie den Standardhinweis:

Der Minuskontakt hat eine elektrische Verbindung mit dem Diodenkörper. Es zu finden wird nicht schwer sein. Bezüglich des unten liegenden Minus befindet sich der Pluskontakt rechts.

Wenn Sie eine dreipolige Laserdiode haben (was bei den meisten der Fall ist), befindet sich links entweder ein unbenutzter Pin oder ein Fotodiodenanschluss. Dies geschieht, wenn sich Brenn- und Leseelement im selben Gehäuse befinden.

Die Auswahl des Hauptgehäuses richtet sich nach der Größe der Batterien oder Akkus, die Sie verwenden möchten. Befestigen Sie Ihr selbstgebautes Lasermodul vorsichtig darin und schon ist das Gerät betriebsbereit.

Mit Hilfe eines solchen Werkzeugs können Sie gravieren, Holz verbrennen und schmelzbare Materialien (Stoff, Pappe, Filz, Polystyrolschaum usw.) schneiden.

Wie kann man einen noch leistungsfähigeren Laser herstellen?

Wenn Sie einen Holz- oder Kunststoffschneider benötigen, reicht die Leistung einer handelsüblichen Diode aus DVD-Laufwerk nicht genug. Entweder benötigen Sie eine fertige Diode mit einer Leistung von 500-800 mW oder Sie müssen lange nach geeigneten Dioden suchen DVD-Laufwerke. Einige LG- und SONY-Modelle verwenden Laserdioden mit einer Leistung von 250–300 mW.

Hauptsache, solche Technologien stehen für die Eigenproduktion zur Verfügung.

Schritt-für-Schritt-Videoanleitung, wie Sie mit Ihren eigenen Händen einen Laser aus einem DVD-Laufwerk herstellen

Hallo meine Damen und Herren. Heute eröffne ich eine Artikelserie zum Thema Hochleistungslaser, weil Habrasearch sagt, dass die Leute nach solchen Artikeln suchen. Ich möchte Ihnen sagen, wie Sie zu Hause einen ziemlich leistungsstarken Laser herstellen können, und Ihnen auch beibringen, wie Sie diese Leistung nicht nur nutzen, um „sie in die Wolken zu strahlen“.

Warnung!

Der Artikel beschreibt die Herstellung eines Hochleistungslasers ( 300 mW ~ Leistung 500 chinesische Zeiger), was Ihrer Gesundheit und der Gesundheit anderer schaden kann! Seien Sie äußerst vorsichtig! Verwenden Sie spezielle Schutzbrillen und Richten Sie den Laserstrahl nicht auf Menschen oder Tiere!

Finden wir es heraus.

Auf Habré erschienen Artikel über tragbare Drachenlaser wie Hulk nur ein paar Mal. In diesem Artikel erzähle ich Ihnen, wie Sie einen Laser herstellen können, dessen Leistung den meisten in diesem Geschäft verkauften Modellen in nichts nachsteht.

Lass uns kochen.

Zuerst müssen Sie alle Komponenten vorbereiten:
- ein nicht funktionierendes (oder funktionierendes) DVD-RW-Laufwerk mit einer Schreibgeschwindigkeit von 16x oder höher;
- Kondensatoren 100 pF und 100 mF;
- Widerstand 2-5 Ohm;
- drei AAA-Batterien;
- Lötkolben und Drähte;
- Kollimator (oder chinesischer Zeiger);
- LED-Lampe aus Stahl.

Dies ist das Minimum, das für die Erstellung eines einfachen Treibermodells erforderlich ist. Der Treiber ist in der Tat eine Platine, die unsere Laserdiode auf die erforderliche Leistung bringt. Sie sollten die Stromquelle nicht direkt an die Laserdiode anschließen, da diese sonst kaputt geht. Die Laserdiode muss mit Strom und nicht mit Spannung versorgt werden.

Ein Kollimator ist eigentlich ein Modul mit einer Linse, die die gesamte Strahlung in einen schmalen Strahl reduziert. Fertige Kollimatoren können im Radiofachhandel erworben werden. Diese haben es bereits bequemer Ort für die Installation einer Laserdiode betragen die Kosten 200-500 Rubel.

Sie können auch einen Kollimator aus einem chinesischen Zeiger verwenden, allerdings ist die Laserdiode schwer anzubringen und der Kollimatorkörper selbst wird höchstwahrscheinlich aus metallisiertem Kunststoff bestehen. Das bedeutet, dass unsere Diode nicht gut kühlt. Aber auch das ist möglich. Diese Option finden Sie am Ende des Artikels.

Lass es uns tun.

Zuerst müssen Sie die Laserdiode selbst besorgen. Dies ist ein sehr zerbrechlicher und kleiner Teil unseres DVD-RW-Laufwerks – seien Sie vorsichtig. Im Schlitten unseres Antriebs befindet sich eine leistungsstarke rote Laserdiode. Sie können es von einem schwachen Modell am Kühler unterscheiden größere Größe als eine herkömmliche IR-Diode.

Es wird empfohlen, ein antistatisches Armband zu verwenden, da die Laserdiode sehr empfindlich auf statische Spannung reagiert. Wenn Sie kein Armband haben, können Sie die Diodenleitungen mit dünnem Draht umwickeln, während sie auf die Installation im Gehäuse warten.

Nach diesem Schema müssen Sie den Treiber löten.

Vertauschen Sie nicht die Polarität! Die Laserdiode fällt auch sofort aus, wenn die Polarität der zugeführten Energie falsch ist.

Das Diagramm zeigt einen 200-mF-Kondensator, für die Tragbarkeit reichen jedoch 50-100 mF völlig aus.

Versuchen wir es.

Bevor Sie die Laserdiode einbauen und alles in das Gehäuse einbauen, prüfen Sie die Funktionsfähigkeit des Treibers. Schließen Sie eine weitere Laserdiode an (nicht funktionsfähig oder die zweite vom Antrieb) und messen Sie den Strom mit einem Multimeter. Je nach Geschwindigkeitscharakteristik muss die Stromstärke richtig gewählt werden. Für 16 Modelle sind 300-350mA durchaus geeignet. Für den schnellsten 22x kann man sogar 500mA liefern, allerdings mit einem ganz anderen Treiber, dessen Herstellung ich in einem anderen Artikel beschreiben werde.

Sieht schrecklich aus, aber es funktioniert!

Ästhetik.

Mit einem nach Gewicht zusammengebauten Laser kann man sich nur vor denselben verrückten Techno-Maniacs rühmen, aber aus Schönheits- und Komfortgründen ist es besser, ihn in einem praktischen Koffer zusammenzubauen. Hier ist es besser, selbst zu entscheiden, wie es Ihnen gefällt. Ich habe die gesamte Schaltung in eine normale LED-Taschenlampe eingebaut. Seine Abmessungen überschreiten nicht 10 x 4 cm. Ich empfehle jedoch nicht, es bei sich zu tragen: Man weiß nie, welche Ansprüche die zuständigen Behörden stellen. Bewahren Sie es besser in einem speziellen Etui auf, damit das empfindliche Objektiv nicht verstaubt.

Dies ist eine Option mit minimalen Kosten – es wird ein Kollimator aus einem chinesischen Zeiger verwendet:

Durch die Verwendung eines werkseitig hergestellten Moduls können Sie die folgenden Ergebnisse erzielen:

Der Laserstrahl ist abends sichtbar:

Und natürlich im Dunkeln:

Vielleicht.

Ja, in den folgenden Artikeln möchte ich erzählen und zeigen, wie solche Laser eingesetzt werden können. Wie man viel leistungsfähigere Proben herstellt, die Metall und Holz schneiden und nicht nur Streichhölzer anzünden und Plastik schmelzen können. So erstellen Sie Hologramme und scannen Objekte, um 3D-Studio Max-Modelle zu erstellen. Wie man leistungsstarke grüne oder blaue Laser herstellt. Der Anwendungsbereich von Lasern ist recht breit und kann hier nicht in einem einzigen Artikel behandelt werden.