Ordet "laser" är en förkortning för "ljusförstärkning genom stimulerad strålning." Den första lasern, som använder en silverbelagd rubincylinder som resonator, utvecklades 1960 vid Kaliforniens Hughes Research Laboratories. Idag används lasrar för ändamål som sträcker sig från mätning till läsning av kodad data, och det finns flera sätt att göra en laser, beroende på din budget och dina färdigheter.
Steg
Del 1 av 2: Förstå hur en laser fungerar
Steg 1. Ge en energikälla
Lasrar fungerar, eller "las", genom att stimulera elektroner att avge ljus med en viss våglängd. (Denna process föreslogs första gången 1917 av Albert Einstein.) För att elektroner ska avge ljus måste de först absorbera energi för att öka dem till en högre omloppsbana och sedan ladda ur den energin som ljus när de återvänder till sin ursprungliga bana. Dessa energikällor är kända som "pumpar".
- Små lasrar, såsom de i CD- och DVD -spelare och laserpekare, använder elektroniska kretsar för att ge elektrisk ström till dioder, som fungerar som pump.
- Koldioxidlasrar pumpas med elektriska urladdningar för att excitera sina elektroner.
- Excimerlasrar får sin energi från kemiska reaktioner.
- Lasrar byggda runt kristaller eller glasögon använder starka ljuskällor som ljusbågar eller blixtlampor.
Steg 2. kanalisera energin genom ett förstärkningsmedium
Ett förstärkningsmedium, eller aktivt lasermedium, förstärker kraften hos ljuset som avges av de stimulerade elektronerna. Gain media kan vara något av följande objekt:
- Halvledare tillverkade av material som galliumarsenid, aluminiumgalliumarsenid eller indiumgalliumarsenid.
- Kristaller som rubincylindern som används i Hughes Laboratories -lasern. Safir och granat har också använts, liksom fibrer av optiskt glas. Dessa glasögon och kristaller behandlas med joner av sällsynta jordartsmetaller
- Keramik, som också har behandlats med sällsynta jordartsjoner.
- Vätskor, vanligtvis färgämnen, även om en infraröd laser producerades genom att använda en gin och tonic som förstärkningsmedium. Gelatin dessert (Jell-O) har också använts framgångsrikt som ett förstärkningsmedium.
- Gaser, såsom koldioxid, kväve, kvicksilverånga eller en helium-neonblandning.
- Kemiska reaktioner.
- Elektronstrålar.
- Kärnämnen. En uranlaser tillverkades första gången i november 1960, sex månader efter den första rubinlasern.
Steg 3. Ställ in speglar för att innehålla ljuset
Dessa speglar, eller resonatorer, håller ljuset i laserkammaren tills det bygger upp till önskad energinivå för frisläppning, antingen genom en liten bländare i en av speglarna eller genom en lins.
- Den enklaste resonatorinställningen, den linjära resonatorn, använder två speglar placerade på motsatta sidor av laserkammaren. Den producerar en enda utgångsstråle.
- En mer komplicerad installation, ringresonatorn, använder tre eller flera speglar. Det kan skapa en enda stråle, med hjälp av en optisk isolator, eller flera strålar.
Steg 4. Använd ett fokuseringslins för att rikta ljuset genom förstärkningsmediet
Tillsammans med speglarna hjälper linsen till att koncentrera och rikta ljuset så att förstärkningsmediet tar emot så mycket som möjligt.
Del 2 av 2: Bygga en laser
Metod ett: Bygga en laser från ett kit
Steg 1. Hitta en återförsäljare
Du kan gå till en elektronikbutik eller söka online efter "lasersats", "lasermodul" eller "laserdiod". Ditt laserkit bör innehålla följande:
- En förarkrets. (Detta säljs ibland separat från de andra komponenterna.) Leta efter en drivkrets som låter dig justera strömmen.
- En laserdiod.
- En justerbar lins av antingen glas eller plast. Normalt är dioden och linsen förpackade tillsammans i ett litet rör. (Dessa komponenter säljs ibland separat från förarkretsen.)
Steg 2. Montera förarkretsen
Många lasersatser kräver att du monterar förarkretsen. Dessa kit innehåller ett kretskort och relaterade delar och kräver att du lödar ihop det enligt den bifogade schemat. Andra kit kan ha kretsen redan monterad.
- Du kan också designa din egen förarkrets, om du har elektronikkunskaper för att göra det. LM317 -drivkretsen ger en bra mall för att designa din egen. Var noga med att använda en motståndskondensator (RC) -krets för att skydda effekten från spikar.
- När du har monterat drivkretsen kan du testa den genom att ansluta den till en ljusdiod (LED). Om lysdioden inte tänds direkt, justera potentiometern. Om det inte löser problemet kontrollerar du kretsen igen för att se att allt är korrekt anslutet.
Steg 3. Anslut drivkretsen till dioden
Om du har en digital multimeter kan du koppla den till kretsen för att övervaka strömmen som dioden tar emot. De flesta dioder rymmer ett intervall på 30 till 250 milliamper (mA), medan ett område på 100 till 150 mA ger en tillräckligt kraftfull stråle.
Medan en mer kraftfull stråle från dioden kommer att producera en mer kraftfull stråle, kommer den extra ström som behövs för att generera den strålen att bränna ut dioden snabbare
Steg 4. Anslut strömkällan (batteriet) till drivkretsen
Dioden ska nu lysa starkt.
Steg 5. Justera linsen för att fokusera laserstrålen
Om du siktar på en vägg, justera tills en fin, ljus prick visas.
När du har justerat linsen så här långt, placera en tändsticka i linje med strålen och justera linsen tills du ser matchhuvudet börja röka. Du kan också försöka spränga ballonger eller bränna hål i papper
Metod två: Bygga en laser med en hittad diod
Steg 1. Skaffa en gammal DVD- eller Blu-Ray-brännare
Leta efter en enhet med en skrivhastighet på 16x eller snabbare. Dessa enheter har dioder med en effekt på 150 milliwatt (mW) eller bättre.
- En DVD -brännare har en röd diod med en våglängd på 650 nanometer (nm).
- En Blu-Ray-skribent har en blå diod med en våglängd på 405 nm.
- DVD -brännaren måste vara tillräckligt funktionell för att skriva skivor, men inte nödvändigtvis framgångsrikt. (Med andra ord måste dess diod vara funktionell.)
- Ersätt inte en DVD -läsare, CD -brännare eller CD -läsare med DVD -brännaren. En DVD -läsare har en röd diod, men inte lika kraftfull som en DVD -brännare. CD -författarens diod är tillräckligt kraftfull, men avger ljus i det infraröda området och lockar dig att leta efter en stråle som du inte kan se.
Steg 2. Ta bort dioden från den
Vänd enheten. Du ser fyra eller fler skruvar som du måste skruva ur innan du kan separera enheten och skörda dioden.
- När du har separerat enheten ser du ett par metallskenor som hålls på plats med skruvar. Dessa stöder laserenheten. När du skruvar loss skenorna kan du ta bort dem och ta ut laserenheten.
- Dioden blir mindre än ett öre. Den har tre metallnålar och kan vara inneslutna i en metalljacka, med eller utan ett skyddande genomskinligt fönster, eller så kan den utsättas.
- Du måste rycka ut dioden ur laserenheten. Det kan vara lättare att ta bort kylflänsen från aggregatet innan du försöker extrahera dioden. Om du har ett antistatiskt armband, använd det medan du tar bort dioden.
- Hantera dioden med försiktighet, mer om det är en exponerad diod. Du kanske vill ha en antistatisk behållare att sätta in dioden i tills du kan montera din laser.
Steg 3. Skaffa en fokuseringslins
Du måste passera diodens stråle genom en fokuseringslins för att använda den som en laser. Du kan göra detta på två sätt:
- Använd förstoringsglas som fokus. Du måste flytta glaset runt för att hitta rätt plats för att producera en laserstråle, och du måste göra detta varje gång du använder din laser.
- Skaffa en laserdiod med låg effekt, till exempel 5 mW, objektivrörmontering och byt ut din DVD-brännardiod mot monteringens diod.
Steg 4. Skaffa eller montera en förarkrets
Steg 5. Anslut dioden till drivkretsen
Du ansluter den positiva stiftet till den positiva ledningen från förarkretsen och den negativa stiftet till den negativa ledningen. Stiftets placering varierar beroende på om du arbetar med en röd DVD-brännardiod eller en blå Blu-Ray-brännardiod.
- Håll dioden med stiften pekande mot dig, roterad så att nålhuvudena gör en triangel som pekar åt höger. På båda dioderna är stiftet överst det positiva stiftet.
- På den röda DVD -brännardioden är den mittsta stiftet, som bildar toppen av triangeln, den negativa stiftet.
- På den blå Blu-Ray-brännardioden är den nedre stiftet den negativa stiftet.
Steg 6. Anslut strömkällan till drivkretsen
Steg 7. Justera linsen för att fokusera laserstrålen
Tips
- Ju mindre du koncentrerar laserstrålen, desto kraftfullare blir den, men den kommer bara att vara effektiv på det avstånd du fokuserar den. Om du fokuserar strålen på ett avstånd av 1 m, kommer den bara att vara effektiv vid 1 m. När du inte använder din laser, avfokusera dess lins tills strålen den producerar är ungefär diametern på en pingisboll.
- För att skydda din monterade laser vill du behålla den i något slags fodral, till exempel en LED -ficklampa eller batterihållare, beroende på hur liten din förarkrets är.
Varningar
- Ljusa inte lasern på en reflekterande yta. En laser är en ljusstråle och kan reflekteras på samma sätt som en ofokuserad ljusstråle, bara med större konsekvenser.
- Bär alltid skyddsglasögon som är klassade för våglängden för laserstrålen du arbetar med (i detta fall laserdiodens våglängd). Laserglasögon är i strålens komplementfärg: grön för en röd 650 nm laser, orange-röd för en blå 405 nm laser. Ersätt inte laserglasögon med svetsmask, rökt glas eller solglasögon.
- Titta inte in i laserstrålen eller lysa den i någon annans ögon. Klass IIIb -lasrar, den typ av laser som beskrivs i den här artikeln, kan skada ögat, även när du bär laserglasögon. Det är också olagligt att peka på lasrar av detta slag utan åtskillnad.
