лазерно производство. Как да си направим мощен лазер

Искали ли сте някога да направите истински лазер? Всъщност не е толкова трудно, колкото може да изглежда. Всичко, от което се нуждаете, е DVD устройство и някои консумативи.

Нека да видим как да си направим лазер у дома. Какво ще е необходимо за това?

DVD устройство с функция за презапис;
лазерна показалка;
колиматор за получаване на равномерен лъч светлина;
няколко отвертки;
канцеларски нож;
ножици за метал;
поялник.

Курс на действие

Разглобяваме DVD устройството и премахваме горния панел от него. Интересувате се от местоположението на каретата, защото там се намират водачите. Разхлабете болтовете и свалете каретката. Не забравяйте да изключите всички конектори!

Започваме процеса на разглобяване на каретата. Ще има 2 диода. Едната служи за четене, другата за записване на следи - червена е. Имаме нужда от последното.

Обикновено този диод е завинтен към платката, която трябва внимателно да се развие с малка отвертка. Проверете работата му, като го свържете към батерия. Внимателно извадете диода от корпуса. Взимаме закупения колиматор, извършваме разглобяване. Вътре има лазерен диод. Премахваме го, на негово място поставяме този, който беше изваден от устройството.

За демонтаж можете да използвате отвертка. Ако елементът е упорит, струва си да го приложите остър нож. Отстранете тази част внимателно, като се опитвате да не повредите други компоненти на платката.

Следващата стъпка е да монтирате диода в кутията. Трябва да се залепи с термоустойчиво лепило. Важно е да го инсталирате в същата позиция като предишния. Взимаме поялник, запояваме проводниците към елемента със задължителното спазване на полярността.

Сега е време за лазерната показалка. Развийте капака, извадете компонентите. Рефлекторът може да се нуждае от промяна. Загладете краищата му с пила. Не забравяйте да премахнете плексигласа.

Извадете батериите и след това поставете структурата, сглобена по-рано, на мястото на излъчвателя. След това сглобяваме лазерната показалка в обратен ред, но без да използваме пластмасова леща.

Довършителни работи

Сега трябва да върнете батериите на първоначалното им място и да проверите създаденото устройство. Никога не насочвайте лазера към себе си или към други хора или животни около вас. Той няма голяма мощност, но лесно ще разтопи найлонов плик или друг материал с подобна дебелина. Дължината на лъча ще надвишава 100 м, с негова помощ на такова разстояние можете да запалите кибрит.

Сглобяването на лазер със собствените си ръце не е трудно, не се нуждаете от специални инструменти или неща за това. Важно е да не забравяме, че това нещо не е приложимо като играчка. Опасно е да го насочвате към огледала или други отразяващи повърхности. Ако обичате да експериментирате, тогава това е чудесен начин да създадете нещо интересно.

Думата „лазер“ или „лазер“ е съкращение за „усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на радиация“. На руски: - "усилване на светлината чрез стимулирано излъчване", или оптичен квантов генератор. Първият лазер, който използва рубинен цилиндър със сребърно покритие като резонатор, е разработен през 1960 г. от Hughes Research Laboratories, Калифорния. .Днес лазерите се използват за различни цели, вариращи от измерване на различни количества до четене на кодирани данни. Има няколко начина да направите лазер, в зависимост от вашия бюджет и умения.

стъпки

Част 1

Разбиране как работи лазерът

Лазерът се нуждае от източник на захранване, за да работи.Лазерите работят, като възбуждат електроните на активната среда на лазера с външен източник на енергия и ги стимулират да излъчват светлина с определена дължина на вълната. Този процес е предложен за първи път през 1917 г. от Алберт Айнщайн. За да могат електроните (в атомите на активната среда на лазера) да излъчват светлина, те трябва първо да абсорбират енергия, като се преместят на по-висока орбита, и след това да отдадат тази енергия под формата на частица светлина, когато се върнат в оригинална орбита. Този начин за въвеждане на енергия в активната среда на лазера се нарича "изпомпване".

Канално преминаване на енергия през активна (усилваща) среда.Усилваща среда или активна лазерна среда увеличава интензитета на светлината поради индуцирано (принудително) излъчване, излъчвано от електрони. Усилващата среда може да бъде всяка структура или вещество, изброени по-долу:

Инсталиране на огледала за задържане на светлината вътре в лазера.Огледалата или резонаторите задържат светлината в работната камера на лазера, докато се натрупа желаното ниво на енергия, което да бъде излъчено през малък отвор в едно от огледалата или през леща.

Най-простият резонатор или "линеен резонатор" използва две огледала, поставени от противоположните страни на работната камера на лазера, за да генерира един изходен лъч.
По-сложен "пръстенов резонатор" използва три или повече огледала. Той може да генерира множество лъчи или един лъч с оптичен изолатор.

Използването на фокусираща леща за насочване на светлина през усилваща среда.Заедно с огледалата, лещата помага да се концентрира и насочва светлината, така че усилващата среда да получава възможно най-много светлина.

Част 2
Конструкция на лазера
Първи метод: Изграждане на лазер от комплект
1. Покупка.Можете да закупите в магазин за електроника или да закупите онлайн "лазерен комплект", "лазерен комплект", "лазерен модул" или "лазерен диод". Лазерният комплект трябва да включва следното:
  - Схема на драйвера. Понякога се продава отделно от другите компоненти. Изберете схема на драйвер, която ще ви позволи да регулирате тока.
  - лазерен диод.
  - Регулиращата леща може да бъде стъклена или пластмасова. Обикновено диодът и лещата са свързани заедно в малка тръба. Тези компоненти понякога се продават отделно без драйвер.
2. Сглобяване на веригата на драйвера.Много лазерни комплекти се продават с несглобен драйвер. Тези комплекти включват печатната платка и свързаните с нея части и трябва да ги запоите според предоставената схема. Някои комплекти може да имат сглобен драйвер.
  
  Свържете контролния блок към лазерния диод.Ако имате цифров мултиметър, можете да го включите в диодна верига, за да следите тока. Повечето лазерни диоди имат ток в диапазона от 30 до 250 милиампера (mA). Диапазонът на тока от 100 до 150 mA ще даде доста мощен лъч.
  - Можете да дадете повече ток на лазерния диод, за да получите по-мощен лъч, но допълнителният ток ще съкрати живота или дори ще изгори диода.
3. Свържете захранването или батерията към веригата на драйвера.Лазерният диод трябва да свети ярко.
4. Завъртете обектива, за да фокусирате лазерния лъч.Насочете го към стената и фокусирайте, докато се появи хубава, ярка точка.
  - След като нагласите лещата по този начин, поставете кибритената клечка на една линия с лъча и завъртете лещата, докато видите, че главата на кибрита започва да пуши. Можете също да опитате да пукате балони или да изгаряте дупки в хартия.
Метод втори: Изграждане на диоден лазер от старо DVD или Blu-Ray устройство
1. Вземете старо DVD или Blu-ray записващо устройство или устройство.Изберете устройства със скорост на запис 16x или по-бърза. Тези устройства имат лазерни диоди с изходна мощност от 150mW или повече.
  - DVD устройствоима червен лазерен диод с дължина на вълната 650nm.
  - Blu-ray устройството има син лазерен диод с дължина на вълната 405 nm.
  - DVD устройството трябва да е в достатъчно добро състояние, за да записва дискове, макар и не непременно успешно. С други думи диодът му трябва да е добър.
  - Не се опитвайте да използвате DVD четец, CD четец и записващо устройство вместо DVD записващо устройство. DVD четецът има червен диод, но не толкова мощен, колкото DVD записвачката. Лазерният диод в CD записвачката е доста мощен, но излъчва светлина в инфрачервения диапазон и ще получите невидим за окото лъч.
2. Премахване на лазерния диод от устройството.Обърнете устройството с главата надолу. Ще видите винтове, които ще трябва да бъдат премахнати, преди да можете да отделите задвижващия механизъм и да извадите диода.
  - След като разглобите устройството, ще видите чифт метални релси, закрепени на място с винтове. Те поддържат лазерния комплект. Развийте водачите, за да ги премахнете. Отстранете лазерния комплект.
  - Лазерният диод е по-малък от стотинка. Има три метални контакта под формата на крака. Може да се постави в метална обвивка със защитен прозрачен прозорец или без прозорец, а може и да не се затваря с нищо.
  - Трябва да извадите диода от лазерната глава. Може да е по-лесно първо да премахнете радиатора от модула, преди да опитате да премахнете диода. Ако имате антистатична каишка за китка, използвайте я, докато премахвате диода.
  - Работете внимателно с лазерния диод, особено ако е незащитен диод. Ако имате антистатичен контейнер, поставете диода в него, докато започнете да сглобявате лазера.
3. Подгответе фокусиращата леща.Ще трябва да прекарате лъча от диода през фокусираща леща, за да го използвате като лазер. Можете да направите това по един от двата начина:
  - Използване на лупа като фокусираща леща. Завъртете обектива, за да намерите правилното място за получаване на фокусирания лазерен лъч. Ако е необходимо, това ще трябва да се прави всеки път преди използване на лазера.
  - Купете лазерен диод с ниска мощност, като 5mW лазерен диоден модул с леща и тръба. След това го сменете с лазерен диод от DVD записващо устройство.

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

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

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

В квантовия генератор няма външен фотонен поток, обратното население се създава вътре в него с помощта на различни източници на помпа. В зависимост от източниците има различни методи за изпомпване:
оптично - мощна флаш лампа;
газоразряд в работното вещество (активна среда);
инжектиране (пренасяне) на токоносители в полупроводник в зоната
p-p преходХ;
електронно възбуждане (вакуумно облъчване на чист полупроводник от поток от електрони);
термично (нагряване на газа с последващо бързо охлаждане);
химически (използване на енергията на химичните реакции) и някои други.

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

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

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

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

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

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

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

Течност. Използва се като работна течност, например в багрилни лазери. Съставът включва органичен разтворител (метанол, етанол или етилен гликол), в който са разтворени химически багрила (кумарин или родамин). Работната дължина на вълната на течните лазери се определя от конфигурацията на използваните молекули на багрилото.

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

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

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

Лазерът използва оптични резонатори различни видове- с плоски огледала, сферични, комбинации от плоски и сферични и др. В оптичните резонатори, които осигуряват обратна връзка в лазера, могат да бъдат възбудени само определени видове трептения на електромагнитното поле, които се наричат собствени трептения или резонаторни режими.

Режимите се характеризират с честота и форма, т.е. с пространствено разпределение на трептенията. В резонатор с плоски огледала се възбуждат предимно видовете трептения, съответстващи на равнинни вълни, разпространяващи се по оста на резонатора. Система от две успоредни огледала резонира само при определени честоти - и също така изпълнява в лазера ролята, която осцилаторният кръг играе в конвенционалните нискочестотни генератори.

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

Липсата на странични стени значително намалява броя на възможните видове трептения (режими) поради факта, че вълните, разпространяващи се под ъгъл спрямо оста на резонатора, бързо излизат извън неговите граници и позволява да се запазят резонансните свойства на резонатора при L >> ?. Резонаторът в лазера обаче не само осигурява обратна връзка чрез връщане на отразената от огледалата радиация към активното вещество, но и определя спектъра на лазерното лъчение, неговите енергийни характеристики и насочеността на лъчението.
В най-простото приближение на плоска вълна, условието за резонанс в резонатор с плоски огледала е, че цял брой полувълни пасват по дължината на резонатора: L=q(?/2) (q е цяло число), което води до израз за честотата на типа трептене с индекс q: ?q=q(C/2L). В резултат на това емисионният спектър на L. като правило е набор от тесни спектрални линии, интервалите между които са еднакви и равни на c / 2L. Броят на линиите (компонентите) за дадена дължина L зависи от свойствата на активната среда, т.е. от спектъра на спонтанното излъчване при използвания квантов преход, и може да достигне няколко десетки и стотици. При определени условия се оказва възможно да се изолира една спектрална компонента, т.е. да се реализира едномодов режим на генериране. Спектралната ширина на всеки от компонентите се определя от загубите на енергия в резонатора и на първо място от пропускането и поглъщането на светлината от огледалата.

Честотният профил на усилването в работната среда (определя се от ширината и формата на линията на работната среда) и наборът от собствени честоти на отворения резонатор. За отворените резонатори с висок качествен фактор, използвани в лазерите, честотната лента на кухината ??p, която определя ширината на резонансните криви на отделните модове и дори разстоянието между съседните модове ??h, се оказват по-малки от печалбата ширина на линията ??h и дори в газови лазери, където разширяването на линията е минимално. Следователно няколко вида трептения на резонатора попадат в усилващата верига.

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

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

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

В „глухото“ огледало целият лъчев поток ще се отрази и отново ще премине през работното вещество, предизвиквайки излъчването на всички останали възбудени частици, което отразява ситуацията, когато всички възбудени частици са се отказали от натрупаната енергия, а на изхода на резонатора, от страната на полупрозрачното огледало, се образува мощен поток от индуцирано лъчение.

Основните структурни елементи на лазерите включват работно вещество с определени енергийни нива на съставните им атоми и молекули, източник на помпа, който създава обратна популация в работното вещество и оптичен резонатор. Има голям брой различни лазери, но всички те имат еднакъв и освен това прост електрическа схемаустройство, което е показано на фиг. 3.

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

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

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

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

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

Огледалата на резонатора са полирани ръбове на полупроводниковия кристал. Недостатъкът на такива лазери е, че много полупроводникови материали генерират лазерно лъчение само при много високи ниски температури, а бомбардирането на полупроводникови кристали от поток от електрони предизвиква силното му нагряване. Това изисква допълнителни охлаждащи устройства, което усложнява конструкцията на апарата и увеличава неговите размери.

Свойствата на легираните полупроводници се различават значително от тези на нелегираните чисти полупроводници. Това се дължи на факта, че атомите на някои примеси лесно отдават един от електроните си на зоната на проводимост. Тези примеси се наричат донорни примеси, а полупроводник с такива примеси се нарича n-полупроводник. Атомите на други примеси, напротив, улавят един електрон от валентната лента и такива примеси са акцептори, а полупроводник с такива примеси е p-полупроводник. Енергийното ниво на примесните атоми се намира вътре в забранената зона: за n-полупроводници, недалеч от долния ръб на проводимата зона; за f-полупроводници, близо до горния ръб на валентната зона.

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

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

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

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

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

Вторият признак е агрегатното състояние на работното вещество. В съответствие с това лазерите се разделят на твърдотелни (рубин, сапфир и др.), газови (хелий-неон, хелий-кадмий, аргон, въглероден диоксид и др.), течни (течен диелектрик с примесни работни атоми от редки земни метали) и полупроводници (арсенид-галий, арсенид-фосфид-галий, селенид-олово и др.).

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

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

Според характера на излъчваната енергия се разграничават импулсни лазери и лазери с непрекъсната вълна. Не трябва да се бъркат понятията импулсен лазер и лазер с честотна модулация на непрекъснато излъчване, тъй като във втория случай получаваме всъщност прекъснато излъчване с различни честоти. Импулсните лазери имат висока мощност в един импулс, достигаща 10 W, докато средната им импулсна мощност, определена по съответните формули, е относително ниска. При непрекъснатите лазери с честотна модулация мощността в така наречения импулс е по-ниска от мощността на непрекъснатото излъчване.

Според средната изходна мощност на излъчване (следващият класификационен признак) лазерите се разделят на:

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

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

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

мека (генерирана енергийна експозиция - E или плътност на потока на мощност върху облъчваната повърхност - до 4 mW/cm2);

средно (E - от 4 до 30 mW/cm2);

твърд (E - повече от 30 mW / cm2).

В съответствие със " Санитарни нормии правилата за проектиране и експлоатация на лазери № 5804-91 ”, според степента на опасност от генерираното лъчение за оперативния персонал, лазерите са разделени на четири класа.

Лазерите от първи клас включват такива технически устройства, чието изходно колимирано (съдържащо се в ограничен плътен ъгъл) излъчване не представлява опасност при облъчване на очите и кожата на човек.

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

Лазери от трети клас са устройства, чието изходно лъчение е опасно, когато очите са изложени на пряко и огледално отразено, както и дифузно отразено лъчение на разстояние 10 cm от дифузно отразяваща повърхност и (или) когато кожата е изложена към директно и огледално отразено лъчение.

Лазерите от четвърти клас са устройства, чието изходно лъчение е опасно, когато кожата е изложена на дифузно отразена радиация на разстояние 10 cm от дифузно отразяваща повърхност.

Човекът е научил много технически изобретения, наблюдавайки природни явления, анализирайки ги и прилагайки придобитите знания в заобикалящата го действителност. И така, човекът получи способността да запали огън, създаде колело, научи се да генерира електричество, получи контрол над ядрена реакция.

За разлика от всички тези изобретения, лазерът няма аналози в природата. Появата му е свързана единствено с теоретични предположения в рамките на нововъзникващата квантова физика. Съществуването на принципа, който е в основата на лазера, е предсказано в началото на 20 век от най-великия учен Алберт Айнщайн.

Думата "лазер" се появи в резултат на намаляването на пет думи, описващи същността на физическия процес, до първите букви. В руската версия този процес се нарича "усилване на светлината с помощта на стимулирано излъчване".

Според принципа на действие лазерът е квантов генератор на фотони. Същността на явлението, което стои в основата му, е, че под въздействието на енергия под формата на фотон, атомът излъчва друг фотон, който е идентичен на първия по посока на движение, неговата фаза и поляризация. В резултат на това излъчваната светлина се усилва.

Това явление е невъзможно в условията на термодинамично равновесие. За създаване на индуцирано лъчение се използват различни методи: електрически, химически, газови и др. Лазерите, използвани в условия на живот(лазерни дискови устройства, лазерни принтери) използване полупроводников начинстимулиране на радиация под действието на електрически ток.

Принципът на действие се състои в преминаване на въздушния поток през нагревателя в тръбата на пистолета за горещ въздух и след достигане на зададените температури той постъпва през специални дюзи в частта, която ще запоявате.

В случай на неизправност, заваръчният инвертор може да бъде ремонтиран на ръка. Можете да прочетете съвети за ремонт.

В допълнение, необходим компонент на всеки пълноправен лазер е оптичен резонатор, чиято функция е да усилва лъча светлина, като го отразява многократно. За тази цел в лазерните системи се използват огледала.

Трябва да се каже, че създаването на истински мощен лазер със собствените си ръце у дома е нереалистично. За това е необходимо да имате специални познания, да извършвате сложни изчисления и да имате добра материално-техническа база.

Например, лазерните машини, които могат да режат метал, са изключително горещи и изискват екстремни мерки за охлаждане, включително използването на течен азот. В допълнение, устройствата, базирани на квантовия принцип, са изключително капризни, изискват най-фина настройка и не толерират дори най-малкото отклонение от необходимите параметри.

Необходими компоненти за сглобяване

За да сглобите лазерна верига със собствените си ръце, ще ви трябва:

Презаписваем DVD-ROM (RW). Включва червен лазерен диод с мощност 300 mW. Можете да използвате лазерни диоди от BLU-RAY-ROM-RW - те излъчват виолетова светлина с мощност 150 mW. За нашите цели най-добрите ROM са тези с по-високи скорости на запис: те са по-мощни.
Пулс NCP1529. Преобразувателят извежда ток от 1A, стабилизира напрежението в диапазона от 0,9-3,9 V. Тези индикатори са идеални за нашия лазерен диод, който изисква постоянно напрежение от 3 V.
Колиматор за получаване на равномерен сноп светлина. Сега в продажба има множество лазерни модули от различни производители, включително колиматори.
Изходен обектив от ROM.
Корпус, например, от лазерна показалка или фенерче.
Проводници.
Батерии 3.6 V.

За да свържете частите, ще е необходимо да определите кой кабел е фаза и къде е нула и земя. Това ще помогне на такъв инструмент като.

По този начин може да се сглоби най-простият лазер. Какво може да направи такъв занаятчийски "усилвател на светлина":

Запалете кибрит от разстояние.
Разтопете найлонови торбички и тънка хартия.
Излъчвайте лъч на разстояние повече от 100 метра.

Такъв лазер е опасен: той няма да изгори кожата или дрехите, но може да увреди очите.

Ето защо трябва да използвате такова устройство внимателно: не го осветявайте в отразяващи повърхности (огледала, очила, рефлектори) и като цяло бъдете изключително внимателни - лъчът може да причини вреда, ако удари окото дори от разстояние едно стотина метра.

Направи си сам лазер на видео

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

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

Какво ще се изисква?

Всеки лазер може да бъде разделен на няколко компонента:

излъчвател на светлинен поток;
оптика;
захранване;
стабилизатор на текущата мощност (драйвер).

За да направите мощен домашен лазер, ще трябва да разгледате всички тези компоненти поотделно. Най-практичният и лесен за сглобяване е лазер, базиран на лазерен диод, и ние ще го разгледаме в тази статия.

От къде мога да взема диод за лазер?

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

Най-слабият лазер, работещ в инфрачервения диапазон, е инсталиран в CD-ROM устройства. Мощността му е достатъчна само за четене на компактдискове, а лъчът е почти невидим и не може да прогори предмети. CD-RW има по-мощен лазерен диод, подходящ за запис и предназначен за същата дължина на вълната. Счита се за най-опасен, тъй като излъчва лъч в невидимия за окото спектър.

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

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

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

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

Разглобяване на задвижване

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

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

Шофьор

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

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

Аналог на LM317 е домашният чип KR142EN12.

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

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

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

След като сглобите електрическата верига, можете да направите предварително включване и като доказателство за работоспособността на веригата да наблюдавате яркочервената разсеяна светлина на излъчващия диод. След измерване на реалния му ток и температура на корпуса си струва да помислите за необходимостта от инсталиране на радиатор. Ако лазерът ще се използва в стационарна инсталация при големи токове за дълго време, тогава трябва да се осигури пасивно охлаждане. Сега, за да постигнете целта, остава много малко: да се фокусирате и да получите тесен лъч с висока мощност.

Оптика

Научно казано, време е да се изгради прост колиматор, устройство за получаване на лъчи от паралелни светлинни лъчи. Идеален вариант за тази цел би бил стандартен обектив, взет от устройството. С негова помощ можете да получите доста тънък лазерен лъч с диаметър около 1 mm. Количеството енергия на такъв лъч е достатъчно, за да изгори хартия, плат и картон за секунди, да разтопи пластмаса и да изгори дърво. Ако фокусирате по-тънък лъч, тогава този лазер може да реже шперплат и плексиглас. Но е доста трудно да се регулира и сигурно фиксира обектива от устройството поради малкото му фокусно разстояние.

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

Чрез онлайн магазина можете да закупите готов колиматор, специално предназначен за монтаж и настройка на лазера. Тялото му ще служи като радиатор. Познавайки размерите на всички компоненти на устройството, можете да закупите евтино LED фенерче и да използвате тялото му.

В заключение бих искал да добавя няколко фрази за опасностите от лазерното лъчение. Първо, никога не насочвайте лазерния лъч към очите на хора или животни. Това води до тежко зрително увреждане. Второ, носете зелени очила, докато експериментирате с червения лазер. Те предотвратяват преминаването на по-голямата част от червения компонент на спектъра. Количеството светлина, което преминава през очилата зависи от дължината на вълната на излъчване. Гледането на лазерния лъч отстрани без защитно оборудване е разрешено само за кратко време. В противен случай може да се появи болка в очите.

Прочетете също

Решихте ли да направите нещо невероятно, използвайки прости детайли? Лазерът не се счита за новост в наше време, но не е трудно да го направите у дома. Ще ви кажем как сами да направите лазер с помощта на дисково устройство и обикновено фенерче.

внимание! Мощността на лазера достига до 250 миливата. Преди да започнете експеримента, погрижете се за вашата безопасност и сложете предпазни очила (очила за заварчик). Никога не насочвайте лазерния лъч към хора или животни, особено към очите. Лазерът може да нарани човек.

За да направим сами лазер, се нуждаем от:

1. Устройство за запис на DVD дискове.
2. AixiZ лазерна показалка (може да вземете друга).
3. Отвертка.
4. Фенерче.

Как да разберете мощността на лазерен диод?

Можете да определите лазерната мощност по характеристиките на скоростта на запис на двуслойни дискове:

1. Скорост 10X, лазерна мощност 170-200 миливата.
2. Скорост 16X, лазерна мощност 250-270 миливата.

Инструкция. Как да си направим лазер?

Етап 1. Завъртете DVD устройството и отворете капака. Освобождаваме и изваждаме каретката (структурата на устройството може да е различна, но всяко устройство има два водача, по които се движи каретката) и изключваме всички кабели.

Стъпка 2.След като освободихме каретката, пристъпваме към развиване на винтовете и частите, за да освободим самия диод. Устройството може да има два диодни лазера:

1. За четене на диска (инфрачервен диод).
2. За запис на диск (червен диод).

Десният диод (червен) има платка, прикрепена към него, използвайте обикновен поялник, за да освободите диода.

Стъпка #3.След кратък процес трябва да получим диода в тази форма.

Във всяка къща има стара изхабена техника. Някой го хвърля на сметище, а някои занаятчии се опитват да го използват за някои домашни изобретения. Така че старата лазерна показалка може да се използва добре - възможно е да направите лазерен нож със собствените си ръце.

За да направите истински лазер от безвреден дрънкулка, трябва да подготвите следните елементи:

лазерна показалка;
фенерче с акумулаторни батерии;
стар, може би не работещ CD/DVD-RW записващо устройство. Основното е, че той има устройство с работещ лазер;
комплект отвертки и поялник. По-добре е да използвате марков нож, но при липса на обикновен може и да работи.

Изработка на лазерен нож

Първо трябва да извадите лазерния нож от устройството. Тази работа не е трудна, но ще трябва да бъдете търпеливи и да обърнете максимално внимание. Тъй като съдържа голям брой проводници, тяхната структура е една и съща. При избора на устройство е важно да се вземе предвид наличието на опция за запис, тъй като именно в този модел лазерът може да прави записи. Записването става чрез изпаряване на тънък слой метал от самия диск. В случай, че лазерът работи за четене, той се използва на половин сила, подчертавайки диска.

При демонтиране на горните крепежни елементи можете да намерите каретка с разположен в нея лазер, който може да се движи в две посоки. Трябва да се отстрани внимателно чрез отвиване, има голям брой подвижни устройства и винтове, които е важно внимателно да отстраните. За по-нататъшна работа е необходим червен диод, с помощта на който се извършва изгарянето. За да го премахнете, ще ви е необходим поялник, а също така трябва внимателно да отстраните крепежните елементи. Важно е да се отбележи, че незаменима част за производството на лазерен нож не може да бъде разклатена и изпусната, затова се препоръчва да бъдете внимателни при отстраняване на лазерния диод.

Как ще бъде премахнат основният елемент на бъдещия лазерен модел, трябва внимателно да претеглите всичко и да разберете къде да го поставите и как да свържете захранването към него, тъй като пишещият лазерен диод се нуждае от много повече ток от диода от лазерна показалка, като в този случай можете да използвате няколко начина.

След това се сменя диодът в показалеца. За да създадете мощна лазерна показалка, естественият диод трябва да бъде премахнат, на негово място е необходимо да инсталирате подобен от CD / DVD-RW устройството. Показалецът се разглобява последователно.Трябва да се развие и раздели на две части, отгоре е частта, която трябва да се смени. Старият диод се отстранява и на негово място се монтира необходимия диод, който се фиксира с лепило. Има случаи, когато може да бъде трудно да премахнете стария диод, в тази ситуация можете да използвате нож и да разклатите малко показалеца.

Следващата стъпка ще бъде производството на нов корпус. За да може бъдещият лазер да се използва удобно, свържете захранването към него и за да му придадете впечатляващ вид, можете да използвате кутията на фенерчето. Инсталиран преобразуван горна частлазерна показалка в фенерче и се захранва от акумулаторни батерии, които са свързани към диода. Важно е да не обръщате поляритета на захранването. Преди да сглобите фенерчето, стъклото и частите на показалеца трябва да се отстранят, тъй като няма да провежда добре директния път на лазерния лъч.

Последната стъпка е подготовката за употреба. Преди свързване е необходимо да се провери здравината на лазерното фиксиране, правилното свързване на полярността на проводниците и дали лазерът е нивелиран.

След като изпълните тези прости стъпки, лазерният нож е готов за употреба. Такъв лазер може да се използва за изгаряне на хартия, полиетилен, за запалване на кибрит. Обхватът може да бъде обширен, всичко ще зависи от въображението.

Допълнителни точки

Можете да направите по-мощен лазер. За производството му ще ви трябва:

DVD-RW устройство, може и в неработещо състояние;
кондензатори 100 pF и 100 mF;
резистор 2-5 ома;
три акумулаторни батерии;
проводници с поялник;
колиматор;
стоманено LED фенерче.

Това е несложният комплект, който идва с монтажа на драйвера, който с помощта на платката ще доведе лазерния нож до необходимата мощност. Източникът на ток не може да бъде свързан директно към диода, тъй като незабавно ще се влоши. Също така е важно да се има предвид, че лазерният диод трябва да се захранва от ток, а не от напрежение.

Колиматорът е корпус, оборудван с леща, благодарение на която всички лъчи се събират в един тесен лъч. Такива устройства се купуват в магазини за радиочасти. Те са удобни с това, че вече имат място за инсталиране на лазерен диод, а що се отнася до цената, тя е доста малка, само 200-500 рубли.

Можете, разбира се, да използвате калъф от показалка, но ще бъде трудно да прикрепите лазер в него. Такива модели са изработени от пластмасов материал и това ще доведе до нагряване на кутията и няма да се охлади достатъчно.

Принципът на производство е подобен на предишния, тъй като в този случай се използва и лазерен диод от DVD-RW устройство.

По време на производството трябва да се използват антистатични каишки за китка.

Това е необходимо за премахване на статично електричество от лазерния диод, той е много чувствителен. При липса на гривни можете да се справите с импровизирани средства - можете да навиете тънък проводник около диода. Следва шофьорът.

Преди сглобяването на цялото устройство се проверява работата на драйвера. В този случай е необходимо да свържете неработещ или втори диод и да измерите силата на подавания ток с мултицет. Като се има предвид скоростта на тока, е важно да изберете силата му според нормите. За много модели е приложим ток от 300-350 mA, а за по-бързите може да се използва 500 mA, но за това трябва да се използва съвсем различен драйвер.

Разбира се, всеки непрофесионален техник може да сглоби такъв лазер, но въпреки това за красота и удобство е най-разумно да се изгради такова устройство в по-естетичен калъф и кой да се използва може да бъде избран за всеки вкус. Най-практично ще бъде да го сглобите в случай на LED фенерче, тъй като размерите му са компактни, само 10x4 см. Но все пак не е необходимо да носите такова устройство в джоба си, тъй като съответните органи могат да предявят претенции. Такова устройство е най-добре да се съхранява в специален калъф, за да се избегне прахта на обектива.

Важно е да не забравяме, че устройството е вид оръжие, което трябва да се използва с повишено внимание и не трябва да се насочва към животни и хора, тъй като е много опасно и може да навреди на здравето, като най-опасна е посоката в очи. Опасно е да се дават такива устройства на деца.

Лазерът може да бъде оборудван с различни устройства и тогава от безвредна играчка ще излезе доста мощен мерник за оръжия, както пневматични, така и огнестрелни.

Ето няколко прости съвета за направата на лазерен нож. След леко подобрение на този дизайн е възможно да се правят ножове за рязане на акрилни материали, шперплат и пластмаса и да се гравира.

лазерен нож- уникално устройство, което е полезно да има в гаража на всеки съвременен мъж. Да направите лазер за рязане на метал със собствените си ръце не е трудно, основното е да следвате прости правила. Силата на такова устройство ще бъде малка, но има начини да я увеличите с импровизирани устройства. Функционалността на производствена машина, която без разкрасяване може всичко, не може да се постигне с домашна работа. Но за домакински задължения това устройство ще бъде полезно. Да видим как да го изградим.

Всичко е гениално просто, така че за да създадете такова оборудване, което може да изреже красиви шарки в здрави стомани, можете да го направите от обикновени подръчни материали. За производството определено ще ви трябва стара лазерна показалка. Освен това се запасете с:

Фенерче, захранвано от акумулаторни батерии.
Стар DVD-ROM, от който трябва да извлечем матрицата на лазерното устройство.
Комплект поялник и отвертка.

Първата стъпка е да разглобите устройството на стария компютър. От там трябва да премахнем устройството. Внимавайте да не повредите самото устройство. Дисковото устройство трябва да е записващо, а не само четящо, въпросът е в структурата на матрицата на устройството. Сега няма да навлизаме в подробности, а просто да използваме модерни неработещи модели.

След това определено ще трябва да премахнете червения диод, който гори диска, докато записвате информация върху него. Току-що взехме поялник и разпоихме крепежните елементи на този диод. Просто не го изхвърляйте. Това е чувствителен елемент, който, ако е повреден, може бързо да се влоши.

Когато сглобявате самия лазерен нож, имайте предвид следното:

Къде е най-добре да инсталирате червен диод
Как ще се захранват елементите на цялата система?
Как ще протича електрическият ток в частта.

Помня! Диодът, който ще извърши изгарянето, изисква много повече електроенергия от елементите на показалеца.

Решението на тази дилема е просто. Диодът от показалеца се заменя с червена светлина от устройството. Трябва да разглобявате показалеца със същата грижа като устройството, повредата на конекторите и държачите ще съсипе бъдещето ви със собствените ви ръце. Когато направите това, можете да започнете да правите домашен калъф.

За да направите това, ще ви трябва фенерче и акумулаторни батерии, които ще захранват лазерния нож. Благодарение на фенерчето ще получите удобен и компактен предмет, който не заема много място в дома ви. Ключът към оборудването на такъв калъф е да изберете правилния поляритет. Защитното стъкло се отстранява от бившия фенер, за да не пречи на насочения лъч.

Следващата стъпка е захранването на самия диод. За да направите това, трябва да го свържете към зарядното устройство, като спазвате полярността. Накрая проверете:

Надеждност на фиксиране на устройството в скоби и скоби;
Полярност на устройството;
посока на лъча.

Завийте неточностите и когато всичко е готово, можете да се поздравите за успешно свършената работа. Фрезата е готова за употреба. Единственото нещо, което трябва да запомните, е, че неговата мощност е много по-малка от мощността на производствения му аналог, така че твърде дебелият метал е извън неговата сила.

Внимателно! Мощността на устройството е достатъчна, за да навреди на вашето здраве, така че бъдете внимателни, докато работите и се опитайте да не поставяте пръстите си под лъча.

Укрепване на самоделната инсталация

За да увеличите силата и плътността на гредата, която е основният режещ елемент, трябва да подготвите:

2 "кондера" за 100 pF и mF;
Съпротивление при 2-5 ома;
3 акумулаторни батерии;
колиматор.

Инсталацията, която вече сте сглобили, може да бъде подсилена, за да получите достатъчно мощност в ежедневието за всяка работа с метал. Когато работите върху усилването, не забравяйте, че включването на вашия нож директно в контакт ще бъде самоубийствено за него, така че трябва да се внимава, за да се гарантира, че токът първо удря кондензаторите, след което се предава на батериите.

Чрез добавяне на резистори можете да увеличите мощността на вашата инсталация. За да увеличите допълнително ефективността на вашето устройство, използвайте колиматор, който е монтиран за събиране на лъча. Такъв модел се продава във всеки магазин за електротехник, а цената варира от 200 до 600 рубли, така че не е трудно да го купите.

Освен това схемата на сглобяване се извършва по същия начин, както беше обсъдено по-горе, само алуминиева жица трябва да се навие около диода, за да се премахне статичното електричество. След това трябва да измерите силата на тока, за което се взема мултиметър. Двата края на устройството се свързват към оставащия диод и се измерват. В зависимост от вашите нужди можете да регулирате показанията от 300mA до 500mA.

След извършване на текущото калибриране можете да пристъпите към естетическата декорация на вашия фенер. За случая, старо стоманено фенерче със светодиоди ще свърши добра работа. Компактен е и се побира в джоба ви. За да предотвратите замърсяване на обектива, не забравяйте да вземете калъф.

Съхранявайте готовия фреза в кутия или кутия. Там не трябва да влиза прах или влага, в противен случай устройството ще бъде деактивирано.

Каква е разликата между готовите модели

Цената е основната причина, поради която много занаятчии прибягват да направят собствен лазерен нож. И принципът на работа е следният:

Поради създаването на насочен лазерен лъч, металът е засегнат
Мощното излъчване кара материала да се изпари и да излезе под силата на потока.
В резултат на това, благодарение на малкия диаметър на лазерния лъч, се получава висококачествен разрез на детайла.

Дълбочината на рязане ще зависи от мощността на компонентите. Ако фабричните модели са оборудвани с висококачествени материали, които осигуряват достатъчен индикатор за дълбочина. Тогава домашните модели са в състояние да се справят с катастрофа от 1-3 см.

Благодарение на такива лазерни системи можете да направите уникални шарки в оградата на частна къща, аксесоари за декориране на порти или огради. Има само 3 вида фрези:

В твърдо състояние.Принципът на работа е свързан с използването на специални видове стъкло или кристали на LED оборудване. Това са евтини производствени единици, които се използват в производството.
Фибри.Благодарение на използването на оптично влакно може да се получи мощен поток и достатъчна дълбочина на рязане. Те са аналози на солидни модели, но поради своите възможности и експлоатационни характеристики са по-добри от тях. Но и по-скъпо.
Газ.От името става ясно, че за работа се използва газ. Това може да бъде азот, хелий, въглероден диоксид. Ефективността на такива устройства е с 20% по-висока от тази на всички предишни. Те се използват за рязане, заваряване на полимери, каучук, стъкло и дори метал с много високо ниво на топлопроводимост.

В ежедневието можете да получите само лазерен нож в твърдо състояние без никакви специални разходи, но неговата мощност, с подходящо усилване, което беше разглобено по-горе, е достатъчно за извършване на домакинска работа. Сега имате знания относно производството на такова устройство, а след това просто действайте и опитайте.

Имате ли опит в разработването на лазерен нож за метал със собствените си ръце? Споделете с читателите, като оставите коментар под тази статия!

В квантовия генератор няма външен фотонен поток, обратното население се създава вътре в него с помощта на различни източници на помпа. В зависимост от източниците има различни методи за изпомпване:
оптично - мощна флаш лампа;
газоразряд в работното вещество (активна среда);
инжектиране (пренасяне) на токоносители в полупроводник в зоната
p-n преходи;
електронно възбуждане (вакуумно облъчване на чист полупроводник от поток от електрони);
термично (нагряване на газа с последващо бързо охлаждане);
химически (използване на енергията на химичните реакции) и някои други.

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

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

В лазера се използват оптични кухини от различни типове – с плоски огледала, сферични, комбинации от плоски и сферични и т.н. В оптичните кухини, осигуряващи обратна връзка в лазера, само някои определени видове трептения на електромагнитното поле, които се наричат собствени трептения или моди на резонатора, може да се възбуди.

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

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

В резултат на този процес в зоната на проводимост се появява определен (сравнително малък) брой електрони и съответният брой електрони ще липсват във валентната зона, докато тя не бъде напълно запълнена. Електронна ваканция във валентната зона е представена от положително заредена частица, която се нарича дупка. Квантовият преход на електрон през забранената зона отдолу нагоре се разглежда като процес на генериране на двойка електрон-дупка, с електрони, концентрирани в долния край на проводимата зона, и дупки в горния край на валентната лента. Преходите през забранената зона са възможни не само отдолу нагоре, но и отгоре надолу. Този процес се нарича рекомбинация електрон-дупка.

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

Огледалата на резонатора са полирани ръбове на полупроводниковия кристал. Недостатъкът на такива лазери е, че много полупроводникови материали генерират лазерно лъчение само при много ниски температури и бомбардирането на полупроводникови кристали от електронен лъч води до силно нагряване. Това изисква допълнителни охлаждащи устройства, което усложнява конструкцията на апарата и увеличава неговите размери.

Свойствата на легираните полупроводници се различават значително от тези на нелегираните чисти полупроводници. Това се дължи на факта, че атомите на някои примеси лесно отдават един от електроните си на зоната на проводимост. Тези примеси се наричат донорни примеси, а полупроводник с такива примеси се нарича n-полупроводник. Атомите на други примеси, напротив, улавят един електрон от валентната лента и такива примеси са акцептори, а полупроводник с такива примеси е p-полупроводник. Енергийното ниво на примесните атоми се намира вътре в забранената зона: за n-полупроводниците не е далеч от долния ръб на проводимата зона, за f-полупроводниците е близо до горния ръб на валентната зона.

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

Според средната изходна мощност на излъчване (следващият класификационен признак) лазерите се разделят на:

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

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

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

средно (E - от 4 до 30 mW / cm2);

твърд (E - повече от 30 mW / cm2).

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

Лазерите от клас 4 са устройства, чиято изходна радиация е опасна, когато кожата е изложена на дифузно отразена радиация на разстояние 10 см от дифузно отразяваща повърхност.