Termen "laser" står egentligen för "ljusförstärkning genom stimulerad strålning". Den första lasern, som använde en silverbelagd rubincylinder som resonator, utvecklades 1960 vid Kaliforniens Hughes Research Laboratories. Idag används lasrar för en mängd olika saker, från mätning till läsning av krypterad data, och det finns flera sätt att tillverka lasrar, beroende på budget och kapacitet.
Steg
Del 1 av 2: Förstå hur lasrar fungerar
Steg 1. Ge en energikälla
Lasrar fungerar, eller "lasrar", genom att stimulera elektroner att avge ljus med en viss våglängd. (Processen föreslogs först 1917 av Albert Einstein.) För att avge ljus måste elektroner först absorbera energi för att drivas in i en högre bana och sedan släppa den energin som ljus när de återvänder till sin ursprungliga bana. Denna energikälla kallas en "pump".
- Små lasrar, såsom de i CD- och DVD -spelare och laserpekare, använder en elektrisk krets för att ge elektrisk ström till en diod, som fungerar som en pump.
- Koldioxidlasern pumpas av en elektrisk ström för att stimulera elektronerna.
- Excimerlasrar får energi från kemiska reaktioner.
- Lasrar av kristall eller glas använder en stark ljuskälla som en ljusbågslampa eller blixtlampa.
Steg 2. kanalisera energin genom förstärkningsmediet
Det förstärkande mediet, eller det aktiva lasermediet, förstärker energin som frigörs av strålen på grund av de stimulerade elektronerna. Förstärkningsmediet kan vara något av följande:
- Halvledare tillverkade av material som galliumarsenid, aluminiumgalliumarsenid eller indiumgalliumarsenid.
- Den rubincylinderliknande kristallen som användes i den första lasern tillverkad av Hughes Laboratories. Safirer och granatäpplen, liksom optiska glasfibrer, har också använts. Glaset och kristallerna behandlas med joner av sällsynta jordartsmetaller.
- Keramik, som också förbehandlas med sällsynta jordartsmetalljoner.
- Vätskor, vanligtvis färgämnen, även om infraröda lasrar produceras med hjälp av 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.
- Kemisk reaktion.
- Elektronstrålkastare.
- Kärnämne. Den första uranlasern skapades i november 1960, sex månader efter att den första rubinlasern skapades.
Steg 3. Justera speglarna efter ljuset
Spegeln, eller resonatorn, behåller strålen i laserkammaren tills den når önskad energinivå för urladdning, antingen genom en liten öppning i en av speglarna eller genom en lins.
- Den enklaste resonatorinställningen, den linjära resonatorn, använder två speglar placerade mittemot varandra i laserkammaren. Denna inställning ger en enda ljusstråle.
- Ett mer komplicerat arrangemang, ringresonatorn, använder tre eller flera speglar. Detta arrangemang kan producera en enda stråle med hjälp av en optisk isolator eller en dubbel stråle.
Steg 4. Använd en fokuseringslins för att rikta strålen genom förstärkningsmediet
Tillsammans med spegeln hjälper linsen att fokusera och rikta ljuset så att förstärkningsmediet får så mycket ljus som möjligt.
Del 2 av 2: Making Lasers
Metod ett: Att göra en laser från en laserenhet
Steg 1. Hitta en butik som säljer laserenheter
Du kan gå till en elaffär eller söka på internet efter en "laserenhet", "lasermodul" eller "laserdiod". Laserenheten bör innehålla:
- styrkrets. (Denna del säljs ibland separat från andra komponenter.) Leta efter en styrkrets som gör att du kan reglera strömstyrkan.
- Laserdioder.
- Lins, glas eller plast, som kan justeras. Vanligtvis är dioden och linsen förpackade tillsammans i ett litet rör. (Dessa komponenter säljs ibland separat från styrkretsen.)
Steg 2. Montera styrkretsen
Många laserenheter kräver att du bygger din egen styrkrets. Denna typ av enhet innehåller ett kretskort och relaterade delar, och du måste lödda dem tillsammans, enligt schemat som följde med enheten. Det finns dock också andra enheter som har en inbyggd styrkrets.
- Du kan också designa styrkretsen själv om du har elektronikkompetens för att göra det. LM317 -styrkretsen är en bra mall för att designa din egen krets. Se till att du använder en motståndskondensatorkrets så att den genererade energin inte utstrålar överdrivna pulser.
- Efter att ha konstruerat styrkretsen, testa den genom att ansluta den till en ljusemitterande diod (LED). Om lysdioden inte tänds omedelbart, justera potentiometern. Om problemet kvarstår, dubbelkolla kretsen och se till att alla delar är korrekt anslutna.
Steg 3. Anslut styrkretsen med dioden
Om du har en digital multimeter, anslut den till kretsen för att övervaka strömmen som mottas av dioden. De flesta dioder rymmer ett intervall på 30-250 milliamper (mA), medan ett område på 100-150 mA ger en ganska stark stråle.
Även om en starkare stråle från dioden kommer att producera en mer kraftfull laser, kommer den extra ström som krävs för att skapa strålen att brinna och skada dioden snabbare
Steg 4. Anslut strömkällan (batteriet) till styrkretsen
Dioden borde lysa starkt nu.
Steg 5. Justera linsen för att fokusera laserstrålen
Om du vill markera en vägg, justera den tills en fin ljuspunkt visas.
Efter att du har ställt in linsen ordentligt, placera en tändsticka i laserbanan och justera linsen tills tändstickshuvudet börjar röka. Du kan också försöka spränga ballonger eller slå hål i papperet med en laser
Metod två: Att göra lasrar från begagnade dioder
Steg 1. Skaffa en begagnad DVD- eller Blu-Ray-brännare
Leta efter en enhet med en skrivhastighet på 16x eller snabbare. Enheten har en diod med en uteffekt på 150 milliwatt (mW) eller mer.
- DVD -brännare har en röd diod med en våglängd på 650 nanometer (nm).
- Blu-Ray-författaren har en blå diod med en våglängd på 405 nm.
- DVD -brännaren bör vara tillräckligt kapabel för att skriva skivor, även om den inte behöver vara framgångsrik. (Med andra ord ska dioden fortfarande fungera).
- Använd inte en DVD -läsare, CD -brännare eller CD -läsare för att ersätta DVD -brännaren. DVD -läsare har röda dioder, men inte lika kraftfulla som DVD -brännare. CD -skrivardioder är ganska kraftfulla, men avger ljus i det infraröda området, så du måste leta efter strålar som du inte kan se.
Steg 2. Ta dioden från DVD/Blu-Ray-brännaren
Vänd enhet. Det finns fyra eller fler skruvar som måste tas bort innan enheten kan öppnas och dioden kan tas bort.
- När enheten öppnas kommer det att finnas ett par metallramar som hålls på plats med skruvar. Ramen rymmer laserkomponenterna. När du har tagit bort skruvarna kan du ta bort ramen och ta bort laserkomponenterna.
- Dioder är mindre än mynt. Dioden har tre metallben och kan inneslutas i ett metallskikt, med eller utan ett transparent skyddsfönster, eller så kan den vara öppen.
- Du måste ta dioden från laserkomponenten. För att göra det enklare tar du först bort kylflänsen från laserkomponenten innan du försöker ta bort dioden. Om du har ett antistatiskt armband, bär det när du hämtar dioden.
- Hantera dioden med försiktighet, ännu mer försiktigt om det är en öppen diod. Förbered ett antistatiskt fodral för att lagra dioderna tills du är redo att tillverka lasern.
Steg 3. Skaffa ett fokuseringslins
Diodens stråle måste passera genom fokuseringslinsen för att producera en laser. Du kan göra detta på ett av följande två sätt:
- Använd ett förstoringsglas som fokus. Flytta förstoringsglaset tills du hittar rätt plats för att producera laserstrålen, och detta bör göras varje gång du vill använda lasern.
- Skaffa ett objektivrörssats med en laserdiod med låg effekt, till exempel 5 mW, och byt ut dioden mot en diod från en DVD-brännare.
Steg 4. Skaffa eller bygg en styrkrets
Steg 5. Anslut dioden till styrkretsen
Anslut diodens positiva ledning till styrkretsens positiva ledning och den negativa ledningen till den negativa ledningen. Diodstiftets placering varierar beroende på om du använder en röd diod från en DVD-brännare eller en blå diod från en Blu-Ray-brännare.
- Håll dioden med benen vända mot dig, vrid den så att benets baser bildar en triangel som pekar åt höger. På båda dioderna är det övre benet det positiva benet.
- På DVD -brännarens röda diod är benet i mitten, som bildar toppen av triangeln, det negativa benet.
- På Blu-Ray-skribentens blå diod är underbenet det negativa benet.
Steg 6. Anslut strömkällan till styrkretsen
Steg 7. Justera linsen för att fokusera laserstrålen
Tips
- Ju mindre du fokuserar laserstrålen, desto kraftigare blir lasern, men den kommer bara att vara effektiv vid den brännvidden. Om den är fokuserad på ett avstånd av 1 m är lasern endast effektiv på ett avstånd av 1 m. När du inte vill använda lasern sprider du objektivets fokus tills laserstrålen är ungefär diametern på en pingisboll.
- För att skydda din laserenhet, förvara den i en behållare, till exempel en LED -ficklampa eller batterihållare, beroende på hur liten din styrkrets är.
Varning
- Ljusa inte lasern på en yta som reflekterar ljus. Lasrar är ljusstrålar och kan reflekteras precis som ofokuserade strålar, bara med större konsekvenser.
- Använd alltid skyddsglasögon som är specifika för våglängden för laserstrålen du arbetar med (i detta fall våglängden för laserdioden). Laserglasögon tillverkas i färger som balanserar laserstrålens färg: grön för 650 nm röd laser, röd-orange för 405 nm blå laser. Använd inte svetshjälmar, ribbade glasögon eller solglasögon i stället för laserglasögon.
- Titta inte in i laserstrålkällan eller skina lasern i människors ögon. Klass IIIb -lasrar, lasertypen som diskuteras i den här artikeln, kan skada ögat, även med användning av laserglasögon. Att urskilja en laserstråle utan diskriminering är också ett brott mot lagen.
