Selbstgebauter Laser – Mythos oder Realität? So erhalten Sie eine sichtbare Linie aus einem Laserpunktstrahl

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.

Alles ist genial einfach, um Geräte zu schaffen, die schneiden können schöne Muster B. aus starken Stählen, kann aus gewöhnlich verfügbaren Materialien hergestellt werden. Dazu benötigen Sie auf jeden Fall einen alten Laserpointer. Darüber hinaus sollten Sie sich eindecken mit:

1. Eine Taschenlampe mit wiederaufladbaren Batterien.
2. Eine alte DVD-ROM, aus der wir die Matrix mit einem Laserantrieb entfernen müssen.
3. 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 Schreiben von Informationen zerstört. 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.

Beim Zusammenbau des Laserschneider Folgendes sollte berücksichtigt werden:

1. Wo ist es besser, eine rote Diode zu installieren?
2. Wie werden die Elemente des gesamten Systems mit Strom versorgt?
3. 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, das den Laserschneider antreibt. 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 das Batterieladegerät anschließen. Überprüfen Sie abschließend:

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

Korrigieren Sie eventuelle 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 Leistung 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 sollten dort nicht eindringen, 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:

1. Durch die Erzeugung eines gerichteten Laserstrahls wird das Metall freigelegt
2. Durch die starke Strahlung verdampft das Material und entweicht unter der Kraft der Strömung.
3. 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. Das selbstgemachte Modelle sind in der Lage, einen Schnitt von 1-3 cm zu 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:

1. 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.
2. 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.
3. Gas. Aus dem Namen geht hervor, dass für den Betrieb Gas verwendet wird. Es könnte Stickstoff, Helium sein, Kohlendioxid. 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 bekommt man ohne besondere Kosten nur einen Festkörper-Laserschneider, aber seine Leistung reicht bei richtiger Verstärkung, wie oben besprochen, 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!

Die Herstellung eines leistungsstarken brennenden Lasers mit eigenen Händen ist keine schwierige Aufgabe. Zusätzlich zur Fähigkeit, einen Lötkolben zu verwenden, müssen Sie jedoch aufmerksam und vorsichtig vorgehen. Es ist sofort erwähnenswert, dass hier keine tiefgreifenden Kenntnisse aus dem Bereich der Elektrotechnik erforderlich sind und Sie ein Gerät sogar zu Hause herstellen können. Bei der Arbeit kommt es vor allem darauf an, Vorsichtsmaßnahmen zu treffen, da die Einwirkung eines Laserstrahls schädlich für Augen und Haut ist.

Ein Laser ist ein gefährliches Spielzeug, das bei unachtsamer Verwendung gesundheitsschädlich sein kann. Richten Sie den Laser nicht auf Menschen oder Tiere!

Was werden Sie brauchen?

Jeder Laser kann in mehrere Komponenten unterteilt werden:

• Emitter Lichtstrom;
• Optik;
• Stromversorgung;
• Stromversorgungsstabilisator (Treiber).

Um einen leistungsstarken selbstgebauten Laser herzustellen, müssen Sie alle diese Komponenten separat betrachten. Am praktischsten und am einfachsten zu montieren ist ein Laser auf Basis einer Laserdiode, den wir in diesem Artikel betrachten werden.

Wo bekomme ich eine Diode für einen Laser?

Das Arbeitselement eines jeden Lasers ist eine Laserdiode. Sie können es in fast jedem Radioladen kaufen oder von einem nicht funktionierenden CD-Laufwerk herunterladen. Tatsache ist, dass eine Funktionsunfähigkeit des Laufwerks selten mit einem Ausfall der Laserdiode verbunden ist. Wenn Sie ein kaputtes Laufwerk haben, können Sie das tun zusätzliche Kosten bekomme es erforderliches Element. Sie müssen jedoch berücksichtigen, dass Typ und Eigenschaften von der Modifikation des Laufwerks abhängen.

Der schwächste Laser, der im Infrarotbereich arbeitet, ist in CD-ROM-Laufwerken verbaut. Seine Leistung reicht nur zum Lesen von CDs, der Strahl ist nahezu unsichtbar und kann keine Gegenstände verbrennen. Die CD-RW hat mehr als leistungsstarker Laser Diode, zum Brennen geeignet und für die gleiche Wellenlänge ausgelegt. Es gilt als das gefährlichste, da es einen Strahl in einem für das Auge unsichtbaren Bereich des Spektrums aussendet.

Das DVD-ROM-Laufwerk ist mit zwei schwachen Laserdioden ausgestattet, deren Energie nur zum Lesen von CDs und CDs ausreicht DVD-Discs. Der DVD-RW-Brenner enthält einen leistungsstarken roten Laser. Sein Strahl ist bei jedem Licht sichtbar und kann bestimmte Objekte leicht entzünden.

Die BD-ROM enthält einen violetten oder blauen Laser, der in seinen Parametern dem Analogon der DVD-ROM ähnelt. Von BD-RE-Autoren erhalten Sie die leistungsstärkste Laserdiode mit einem schönen violetten oder blauen Strahl, der brennen kann. Allerdings ist es ziemlich schwierig, einen solchen Antrieb zur Demontage zu finden, und ein funktionierendes Gerät ist teuer.

Am besten geeignet ist eine Laserdiode aus einem DVD-RW-Laufwerk. In LG-, Sony- und Samsung-Laufwerken sind Laserdioden höchster Qualität verbaut.

Je höher die Schreibgeschwindigkeit des DVD-Laufwerks ist, desto leistungsfähiger ist die darin verbaute Laserdiode.

Demontage des Antriebs

Wenn Sie das Laufwerk vor sich haben, entfernen Sie es zunächst obere Abdeckung durch Lösen von 4 Schrauben. Entfernen Sie dann den beweglichen Mechanismus, der sich in der Mitte befindet und mit dem verbunden ist Leiterplatte flexibles Kabel. Das nächste Ziel ist eine Laserdiode, fest eingepresst in einen Strahler aus Aluminium oder Duraluminiumlegierung. Es wird empfohlen, vor der Demontage einen Schutz vorzusehen statische Elektrizität. Dazu werden die Anschlüsse der Laserdiode angelötet oder mit dünnem Kupferdraht umwickelt.

Als nächstes gibt es zwei mögliche Optionen. Bei der ersten handelt es sich um den Betrieb eines fertigen Lasers in Form einer stationären Anlage zusammen mit einem Standardstrahler. Die zweite Möglichkeit besteht darin, das Gerät in das Gehäuse einer tragbaren Taschenlampe oder eines Laserpointers einzubauen. In diesem Fall müssen Sie Kraft aufwenden, um den Strahler durchzuschneiden oder zu sägen, ohne das Strahlerelement zu beschädigen.

Treiber

Mit der Laserstromversorgung muss verantwortungsvoll umgegangen werden. Wie bei LEDs muss es sich um eine stabilisierte Stromquelle handeln. Im Internet gibt es viele Schaltkreise, die über einen Begrenzungswiderstand von einer Batterie oder einem Akku gespeist werden. Die Ausreichendheit dieser Lösung ist fraglich, da sich die Spannung an der Batterie bzw. Batterie je nach Ladezustand ändert. Dementsprechend weicht der durch die Laserdiode fließende Strom stark vom Nennwert ab. Dies führt dazu, dass das Gerät bei niedrigen Strömen nicht effizient arbeitet und bei hohen Strömen zu Störungen führt rapider Niedergang die Intensität seiner Strahlung.

Die beste Option ist die Verwendung eines einfachen, auf dieser Basis aufgebauten Stromstabilisators. Diese Mikroschaltung gehört zur Kategorie der universellen integrierten Stabilisatoren mit der Möglichkeit, den Ausgangsstrom und die Ausgangsspannung unabhängig einzustellen. Die Mikroschaltung funktioniert große Auswahl Eingangsspannungen: von 3 bis 40 Volt.

Ein Analogon von LM317 ist der heimische Chip KR142EN12.

Für den ersten Laborversuch eignet sich das folgende Diagramm. Der einzige Widerstand im Stromkreis wird nach der Formel R=I/1,25 berechnet, wobei I der Nennlaserstrom (Referenzwert) ist.

Manchmal sind am Ausgang des Stabilisators parallel zur Diode ein polarer Kondensator von 2200 μF x 16 V und ein unpolarer Kondensator von 0,1 μF installiert. Ihr Einsatz ist gerechtfertigt, wenn der Eingang von einer stationären Stromversorgung mit Spannung versorgt wird, bei der ein unbedeutender Wechselanteil und Impulsrauschen fehlen können. Eine dieser Schaltungen, die von einer Krona-Batterie oder einer kleinen Batterie gespeist wird, ist unten dargestellt.

Das Diagramm zeigt den ungefähren Wert des Widerstands R1. Um es genau zu berechnen, müssen Sie die obige Formel verwenden.

Nach dem Sammeln Elektrischer Schaltplan, können Sie ein Voreinschalten durchführen und als Beweis für die Funktionsfähigkeit der Schaltung das leuchtend rote Streulicht der Sendediode beobachten. Nachdem der tatsächliche Strom und die Körpertemperatur gemessen wurden, lohnt es sich, über die Notwendigkeit der Installation eines Heizkörpers nachzudenken. Wenn der Laser in einer stationären Installation bei hohen Strömen verwendet wird lange Zeit, dann ist eine passive Kühlung erforderlich. Jetzt bleibt nur noch sehr wenig übrig, um das Ziel zu erreichen: Fokussieren und einen schmalen Strahl mit hoher Leistung erhalten.

Optik

Wissenschaftlich gesehen ist es an der Zeit, einen einfachen Kollimator zu bauen, ein Gerät zur Erzeugung paralleler Lichtstrahlen. Ideale Option Zu diesem Zweck wird ein Standardobjektiv aus dem Laufwerk genommen. Mit seiner Hilfe können Sie einen ziemlich dünnen Laserstrahl mit einem Durchmesser von etwa 1 mm erhalten. Die Energiemenge eines solchen Strahls reicht aus, um in Sekundenschnelle Papier, Stoff und Pappe zu durchbrennen, Kunststoff zu schmelzen und Holz zu verbrennen. Wenn Sie einen dünneren Strahl fokussieren, kann dieser Laser Sperrholz und Plexiglas schneiden. Allerdings gestaltet sich der Aufbau und die sichere Befestigung des Objektivs am Antrieb aufgrund der geringen Brennweite recht schwierig.

Es ist viel einfacher, einen Kollimator auf Basis eines Laserpointers zu bauen. Darüber hinaus bietet das Gehäuse Platz für einen Treiber und eine kleine Batterie. Das Ergebnis ist ein Strahl mit einem Durchmesser von etwa 1,5 mm und einer geringeren Brennwirkung. Bei nebligem Wetter oder starkem Schneefall können Sie unglaubliche Lichteffekte beobachten, indem Sie den Lichtstrom in den Himmel richten.

Über den Online-Shop können Sie einen fertigen Kollimator erwerben, der speziell für die Montage und Abstimmung eines Lasers entwickelt wurde. Sein Körper wird als Heizkörper dienen. Die Größe jedes Einzelnen kennen Komponenten Gerät können Sie eine günstige LED-Taschenlampe kaufen und deren Gehäuse verwenden.

Abschließend möchte ich noch ein paar Worte zu den Gefahren der Laserstrahlung hinzufügen. Erstens: Richten Sie den Laserstrahl niemals auf die Augen von Menschen oder Tieren. Dies führt zu einer schwerwiegenden Sehbehinderung. Zweitens: Tragen Sie beim Experimentieren mit dem roten Laser eine grüne Brille. Sie blockieren den größten Teil des roten Anteils des Spektrums am Durchtritt. Die durch die Brille durchgelassene Lichtmenge hängt von der Wellenlänge der Strahlung ab. Der seitliche Blick in den Laserstrahl ohne Schutzausrüstung ist nur für kurze Zeit erlaubt. Andernfalls kann es zu Augenschmerzen kommen.

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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 die emittierten 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 eine inverse Population erzeugt verschiedene Quellen pumpen. 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.

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 mit verschiedene Geräte Um die Rückkopplung schnell ein- und auszuschalten und dadurch die Pulsperiode zu verkürzen, ist es möglich, Bedingungen für die Erzeugung von Strahlung sehr hoher Leistung zu schaffen – das sind die sogenannten Riesenpulse. 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 Der optische Resonator 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 Reflexionsgrad des Auskoppelspiegels 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“ mit 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 mit elektrischem Strom „gepumpt“, was ihren Einsatz ermöglicht Haushaltsgeräte, wie zum Beispiel CD-Player.

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 Wirkstoff

Der Laser verwendet optische Resonatoren verschiedene Arten- 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 Eigenschwingungen oder Moden des Resonators bezeichnet werden.

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 Resonatorachse ausbreiten, schnell über ihre 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 Laserstrahlungsspektrum, seine 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 häufiger eine Frequenz, im Gegenteil, die Erzeugung erfolgt gleichzeitig bei mehreren Arten von Schwingungen, für welche 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 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 hinein emittiert äußere Umgebung, und ein Teil davon wird in das Medium zurückreflektiert und erneut verstärkt. Bei bestimmte Bedingungen Der Photonenfluss innerhalb der Arbeitssubstanz beginnt lawinenartig zuzunehmen und die Erzeugung von monochromatischem kohärentem Licht beginnt.

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 zu einer spontanen Emission einiger Teilchen in einem elektronisch angeregten Zustand. 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 Strahlfluss 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 unterschiedlicher Laser, die jedoch alle gleich und einfach sind schematisches Diagramm Gerät, das in Abb. 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 liegende Leitungsband (auf der Energieskala).

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 Laserstrahlung erst bei sehr niedrigen Temperaturen erzeugen und durch den Beschuss von Halbleiterkristallen mit einem Elektronenstrom sehr heiß werden. Dies erfordert zusätzliche Kühlgeräte, was das Design 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 Donor-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-n- 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 ausgerichtet sind p-n-Ebene- Übergang. 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 breiten 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 erhalten verschiedene Frequenzen. 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 Gestaltung und den Betrieb von Lasern Nr. 5804-91“ entsprechend dem Gefährdungsgrad der erzeugten Strahlung für Servicepersonal Laser werden in vier Klassen eingeteilt.

Zu den 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.

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 „auf den Wolken zu leuchten“.

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.

Das mindestens erforderlich um ein einfaches Treibermodell zu erstellen. 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 praktischer 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 Spannung 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 16x-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 den gleichen verrückten Techno-Maniacs rühmen, aber aus Schönheits- und Bequemlichkeitsgründen 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 können. Bewahren Sie es besser in einem speziellen Etui auf, damit das empfindliche Objektiv nicht verstaubt.

Dies ist eine Option mit minimale 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.

Wir müssen uns erinnern.

Vergessen Sie nicht die Sicherheitsvorkehrungen! Laser sind kein Spielzeug! Passen Sie auf Ihre Augen auf!

Das Wort „Laser“ oder „Laser“ ist eine Abkürzung für „Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission“. Auf Russisch: - „Lichtverstärkung durch stimulierte Emission“ oder optischer Quantengenerator. Der erste Laser, der einen silberbeschichteten Rubinzylinder als Resonator nutzte, wurde 1960 von Hughes Research Laboratories, Kalifornien, entwickelt. .Heutzutage werden Laser für eine Vielzahl von Zwecken eingesetzt, von der Messung verschiedener Größen bis hin zum Lesen codierter Daten. Abhängig von Ihrem Budget und Ihren Fähigkeiten gibt es verschiedene Möglichkeiten, einen Laser herzustellen.

Schritte

Teil 1

Verstehen, wie ein Laser funktioniert

Für den Betrieb eines Lasers ist eine Energiequelle erforderlich. Laser funktionieren, indem sie Elektronen im laseraktiven Medium mit einer externen Energiequelle anregen und sie dazu anregen, Licht einer bestimmten Wellenlänge zu emittieren. Dieses Verfahren wurde erstmals 1917 von Albert Einstein vorgeschlagen. Damit Elektronen (in den Atomen des laseraktiven Mediums) Licht emittieren können, müssen sie zunächst Energie absorbieren, indem sie sich auf eine höhere Umlaufbahn bewegen, und diese Energie dann in Form eines Lichtteilchens abgeben, wenn sie in ihre ursprüngliche Umlaufbahn zurückkehren. Diese Methode, Energie in das aktive Medium eines Lasers einzubringen, wird „Pumpen“ genannt.

Kanalischer Energiedurchgang durch ein aktives (verstärkendes) Medium. Ein verstärkendes Medium oder aktives Lasermedium erhöht die Lichtintensität aufgrund der von Elektronen emittierten induzierten (stimulierten) Strahlung. Das verstärkende Medium kann eine der folgenden Strukturen oder Substanzen sein:

Einbau von Spiegeln, um das Licht im Laser einzudämmen. Spiegel oder Resonatoren halten das Licht im Inneren Arbeitskammer Laser, bis das gewünschte Energieniveau für die Strahlung durch ein kleines Loch in einem der Spiegel oder durch eine Linse akkumuliert ist.

• Der einfachste Resonator oder „Linearresonator“ verwendet zwei aufgesetzte Spiegel gegenüberliegende Seiten Laserarbeitskammer, die einen Ausgangsstrahl erzeugt.
• Ein komplexerer „Ringresonator“ verwendet drei oder mehr Spiegel. Mithilfe eines optischen Isolators können mehrere Strahlen oder ein einzelner Strahl erzeugt werden.

1. Die Verwendung einer Fokussierlinse, um Licht durch ein verstärkendes Medium zu lenken. Zusammen mit Spiegeln hilft die Linse dabei, das Licht zu bündeln und zu lenken, sodass das Verstärkermedium möglichst viel Licht erhält.

   Teil 2

   Einen Laser bauen

   Methode eins: Einen Laser aus einem Bausatz herstellen

   1. Kaufen. Sie können in einem Elektronikgeschäft oder online ein „Laser-Kit“, ein „Laser-Kit“, ein „Lasermodul“ oder eine „Laserdiode“ kaufen. Das Laser-Set sollte Folgendes enthalten:

      • Treiberschaltung. Manchmal separat von anderen Komponenten erhältlich. Wählen Sie eine Treiberschaltung aus, mit der Sie den Strom regulieren können.
      • Laserdiode.
      • Die Regulierungslinse kann aus Glas oder Kunststoff bestehen. Typischerweise sind Diode und Linse in einer kleinen Röhre zusammengebaut. Diese Komponenten werden manchmal separat ohne Treiber verkauft.

   2. Zusammenbau der Treiberschaltung. Viele Laserbausätze werden mit nicht zusammengebautem Treiber verkauft. Diese Kits enthalten Leiterplatte und die entsprechenden Teile, und Sie müssen sie gemäß dem beigefügten Diagramm verlöten. Einige Kits verfügen möglicherweise über einen vormontierten Treiber.

      Verbinden Sie die Steuereinheit mit der Laserdiode. Wenn Sie über ein Digitalmultimeter verfügen, können Sie es in die Diodenschaltung einbinden, um den Strom zu überwachen. Die meisten Laserdioden haben einen Strom im Bereich von 30 bis 250 Milliampere (mA). Ein Strombereich von 100 bis 150 mA erzeugt einen ziemlich starken Strahl.

      • Sie können der Laserdiode mehr Strom zuführen, um einen stärkeren Strahl zu erzeugen, aber der zusätzliche Strom verkürzt die Lebensdauer oder brennt sogar die Diode durch.

   3. Schließen Sie das Netzteil oder die Batterie an den Treiberkreis an. Die Laserdiode sollte hell leuchten.

   4. Drehen Sie die Linse, um den Laserstrahl zu fokussieren. Richten Sie es auf die Wand und fokussieren Sie, bis ein schöner, heller Punkt erscheint.

      • Sobald Sie die Linse auf diese Weise eingestellt haben, platzieren Sie ein Streichholz auf der Strahllinie und drehen Sie die Linse, bis Sie sehen, dass der Streichholzkopf zu rauchen beginnt. Sie können auch versuchen, Luftballons platzen zu lassen oder Löcher in Papier zu brennen.

   Methode zwei: Bau eines Diodenlasers aus einem alten DVD- oder Blu-Ray-Laufwerk

   1. Nehmen Sie einen alten DVD- oder Blu-Ray-Recorder oder ein altes Laufwerk. Wählen Sie Geräte mit einer Schreibgeschwindigkeit von 16x oder schneller. Diese Geräte verfügen über Laserdioden mit einer Ausgangsleistung von 150 mW oder mehr.

      • Das DVD-Laufwerk verfügt über eine rote Laserdiode mit einer Wellenlänge von 650 nm.
      • Das Blu-Ray-Laufwerk verfügt über eine blaue Laserdiode mit einer Wellenlänge von 405 nm.
      • Das DVD-Laufwerk muss in einem ausreichend guten Zustand sein, um Discs brennen zu können, auch wenn dies nicht unbedingt erfolgreich ist. Mit anderen Worten, seine Diode muss in Ordnung sein.
      • Versuchen Sie nicht, anstelle eines DVD-Brenners einen DVD-Leser oder CD-Leser und -Brenner zu verwenden. Der DVD-Leser verfügt über eine rote Diode, ist aber nicht so leistungsstark wie der DVD-Brenner. Die Laserdiode im CD-Brenner ist recht leistungsstark, strahlt jedoch Licht im Infrarotbereich aus und Sie erhalten einen für das Auge unsichtbaren Strahl

   2. Entfernen der Laserdiode aus dem Laufwerk. Drehen Sie das Laufwerk um unten hoch. Sie sehen Schrauben, die entfernt werden müssen, bevor Sie den Antriebsmechanismus trennen und die Diode herausziehen können.

      • Sobald Sie das Laufwerk zerlegen, sehen Sie ein Paar Metallführungen, die mit Schrauben befestigt sind. Sie unterstützen das Laser-Kit. Schrauben Sie die Führungen ab, um sie zu entfernen. Entfernen Sie das Laser-Kit.
      • Eine Laserdiode ist kleiner als ein Penny. Es verfügt über drei Metallkontakte in Form von Beinen. Es kann in einer Metallhülle mit einem schützenden transparenten Fenster oder ohne Fenster platziert werden, oder es darf nicht mit irgendetwas abgedeckt werden.
      • Sie müssen die Diode aus dem Laserkopf ziehen. Möglicherweise ist es einfacher, zuerst den Kühlkörper aus der Baugruppe zu entfernen, bevor Sie versuchen, die Diode zu entfernen. Wenn Sie ein antistatisches Armband haben, verwenden Sie es beim Entfernen der Diode.
      • Gehen Sie vorsichtig mit der Laserdiode um, insbesondere wenn es sich um eine ungeschützte Diode handelt. Wenn Sie über einen antistatischen Behälter verfügen, platzieren Sie die Diode darin, bis Sie mit dem Zusammenbau des Lasers beginnen.

   3. Bereiten Sie die Fokussierlinse vor. Sie müssen den Strahl der Diode durch eine Fokussierlinse leiten, um ihn als Laser zu verwenden. Sie können dies auf zwei Arten tun:

      • Verwendung einer Lupe als Fokussierlinse. Drehen Sie das Objektiv, um es zu finden der richtige Ort um einen fokussierten Laserstrahl zu erzeugen. Dies muss gegebenenfalls vor jedem Einsatz des Lasers erfolgen.
      • Kaufen Sie eine Laserdiode mit geringer Leistung, z. B. eine 5-mW-Laserdiode komplett mit Linse und Röhre. Ersetzen Sie es dann durch eine Laserdiode eines DVD-Brenners.