Η λέξη «λέιζερ» είναι αρκτικόλεξο για «ενίσχυση φωτός με διεγερμένη εκπομπή ακτινοβολίας». Το πρώτο λέιζερ, που χρησιμοποίησε έναν κύλινδρο ρουμπίνι επικαλυμμένο με ασήμι ως αντηχείο, αναπτύχθηκε το 1960 στα ερευνητικά εργαστήρια Hughes της Καλιφόρνιας. Σήμερα, τα λέιζερ χρησιμοποιούνται για σκοπούς που κυμαίνονται από τη μέτρηση έως την ανάγνωση κωδικοποιημένων δεδομένων και υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να φτιάξετε ένα λέιζερ, ανάλογα με τον προϋπολογισμό και τις ικανότητές σας.
Βήματα
Μέρος 1 από 2: Κατανόηση του τρόπου λειτουργίας ενός λέιζερ
Βήμα 1. Παρέχετε μια πηγή ενέργειας
Τα λέιζερ λειτουργούν, ή λέιζερ, διεγείροντας ηλεκτρόνια να εκπέμπουν φως συγκεκριμένου μήκους κύματος. (Αυτή η διαδικασία προτάθηκε για πρώτη φορά το 1917 από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν.) Για να εκπέμπουν φως τα ηλεκτρόνια, πρέπει πρώτα να απορροφήσουν ενέργεια για να τα ωθήσουν σε υψηλότερη τροχιά και μετά να αποφορτίσουν αυτή την ενέργεια ως φως όταν επιστρέψουν στην αρχική τους τροχιά. Αυτές οι πηγές ενέργειας είναι γνωστές ως «αντλίες».
- Μικρά λέιζερ, όπως αυτά σε συσκευές αναπαραγωγής CD και DVD και δείκτες λέιζερ, χρησιμοποιούν ηλεκτρονικά κυκλώματα για να παρέχουν ηλεκτρικό ρεύμα στις διόδους, το οποίο χρησιμεύει ως αντλία.
- Τα λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα αντλούνται με ηλεκτρικές εκκενώσεις για να διεγείρουν τα ηλεκτρόνια τους.
- Τα λέιζερ Excimer λαμβάνουν την ενέργεια τους από χημικές αντιδράσεις.
- Τα λέιζερ που κατασκευάζονται γύρω από κρύσταλλα ή γυαλιά χρησιμοποιούν ισχυρές πηγές φωτός, όπως λάμπες τόξου ή φλας.
Βήμα 2. Διοχετεύστε την ενέργεια μέσω μέσου κέρδους
Ένα μέσο κέρδους ή ενεργό μέσο λέιζερ, ενισχύει τη δύναμη του φωτός που εκπέμπεται από τα διεγερμένα ηλεκτρόνια. Τα μέσα κέρδους μπορούν να είναι οποιοδήποτε από τα ακόλουθα στοιχεία:
- Ημιαγωγοί κατασκευασμένοι από υλικά όπως αρσενίδιο γαλλίου, αρσενίδιο γαλλίου αργιλίου ή αρσενίδιο ινδίου γαλλίου.
- Κρύσταλλοι όπως ο κύλινδρος ρουμπίνι που χρησιμοποιείται στο λέιζερ Hughes Laboratories. Έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί ζαφείρι και γρανάτης, όπως και ίνες οπτικού γυαλιού. Αυτά τα ποτήρια και οι κρύσταλλοι υποβάλλονται σε επεξεργασία με ιόντα στοιχείων σπάνιας γης
- Κεραμικά, τα οποία έχουν επίσης υποστεί επεξεργασία με ιόντα σπάνιας γης.
- Υγρά, συνήθως βαφές, αν και ένα υπέρυθρο λέιζερ παρήχθη χρησιμοποιώντας ένα τζιν και τονωτικό ως μέσο κέρδους. Το γλυκό ζελατίνης (Jell-O) έχει επίσης χρησιμοποιηθεί με επιτυχία ως μέσο κέρδους.
- Αέρια, όπως διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο, ατμοί υδραργύρου ή μίγμα ηλίου-νέον.
- Χημικές αντιδράσεις.
- Δέσμες ηλεκτρονίων.
- Πυρηνικά υλικά. Ένα λέιζερ ουρανίου δημιουργήθηκε για πρώτη φορά τον Νοέμβριο του 1960, έξι μήνες μετά το πρώτο λέιζερ ρουμπίνι.
Βήμα 3. Ρυθμίστε καθρέφτες για να περιέχουν το φως
Αυτοί οι καθρέφτες, ή αντηχείες, διατηρούν το φως μέσα στον θάλαμο λέιζερ μέχρι να φτάσει στο επιθυμητό επίπεδο ενέργειας για απελευθέρωση, είτε μέσω ενός μικροσκοπικού ανοίγματος σε έναν από τους καθρέφτες είτε μέσω ενός φακού.
- Η απλούστερη ρύθμιση αντηχείων, ο γραμμικός συντονιστής, χρησιμοποιεί δύο καθρέφτες τοποθετημένους στις αντίθετες πλευρές του θαλάμου λέιζερ. Παράγει μια μοναδική δέσμη εξόδου.
- Μια πιο περίπλοκη ρύθμιση, το αντηχείο δακτυλίου, χρησιμοποιεί τρεις ή περισσότερους καθρέφτες. Μπορεί να δημιουργήσει μία μόνο δέσμη, με τη βοήθεια ενός οπτικού απομονωτή ή πολλαπλών δοκών.
Βήμα 4. Χρησιμοποιήστε έναν φακό εστίασης για να κατευθύνετε το φως μέσω του μέσου κέρδους
Μαζί με τους καθρέφτες, ο φακός βοηθά να συγκεντρωθεί και να κατευθυνθεί το φως έτσι ώστε το μέσο κέρδους να λαμβάνει όσο το δυνατόν περισσότερο.
Μέρος 2 από 2: Δημιουργία λέιζερ
Μέθοδος Πρώτη: Δημιουργία λέιζερ από ένα κιτ
Βήμα 1. Βρείτε έναν λιανοπωλητή
Μπορείτε να πάτε σε ένα κατάστημα ηλεκτρονικών ειδών ή να αναζητήσετε στο διαδίκτυο για "κιτ λέιζερ", "μονάδα λέιζερ" ή "δίοδο λέιζερ". Το κιτ λέιζερ σας πρέπει να περιλαμβάνει τα ακόλουθα:
- Κύκλωμα οδηγού. (Αυτό μερικές φορές πωλείται ξεχωριστά από τα άλλα εξαρτήματα.) Αναζητήστε ένα κύκλωμα προγράμματος οδήγησης που σας επιτρέπει να ρυθμίσετε το ρεύμα.
- Δίοδος λέιζερ.
- Ρυθμιζόμενος φακός είτε από γυαλί είτε από πλαστικό. Τυπικά, η δίοδος και ο φακός συσκευάζονται μαζί σε ένα μικρό σωλήνα. (Αυτά τα εξαρτήματα πωλούνται μερικές φορές χωριστά από το κύκλωμα του οδηγού.)
Βήμα 2. Συναρμολογήστε το κύκλωμα του οδηγού
Πολλά κιτ λέιζερ απαιτούν από εσάς να συναρμολογήσετε το κύκλωμα του οδηγού. Αυτά τα κιτ περιλαμβάνουν μια πλακέτα κυκλώματος και συναφή μέρη και απαιτούν να το κολλήσετε μαζί, ακολουθώντας το συνημμένο σχήμα. Άλλα κιτ μπορεί να έχουν ήδη συναρμολογηθεί το κύκλωμα.
- Μπορείτε επίσης να σχεδιάσετε το δικό σας κύκλωμα οδήγησης, εάν έχετε τις ηλεκτρονικές δεξιότητες για να το κάνετε. Το κύκλωμα οδήγησης LM317 παρέχει ένα καλό πρότυπο για το σχεδιασμό του δικού σας. Βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε κύκλωμα αντιστάτη-πυκνωτή (RC) για την προστασία της εξόδου ισχύος από αιχμές.
- Μόλις συναρμολογήσετε το κύκλωμα του προγράμματος οδήγησης, μπορείτε να το δοκιμάσετε συνδέοντάς το σε μια δίοδο εκπομπής φωτός (LED). Εάν το LED δεν ανάψει αμέσως, ρυθμίστε το ποτενσιόμετρο. Εάν αυτό δεν διορθώσει το πρόβλημα, ελέγξτε ξανά το κύκλωμα για να δείτε ότι όλα είναι σωστά συνδεδεμένα.
Βήμα 3. Συνδέστε το κύκλωμα προγράμματος οδήγησης στη δίοδο
Εάν έχετε ψηφιακό πολύμετρο, μπορείτε να το συνδέσετε στο κύκλωμα για να παρακολουθείτε το ρεύμα που λαμβάνει η δίοδος. Οι περισσότερες δίοδοι μπορούν να φιλοξενήσουν μια περιοχή από 30 έως 250 milliamperes (mA), ενώ μια περιοχή από 100 έως 150 mA θα παράγει μια αρκετά ισχυρή δέσμη.
Ενώ μια πιο ισχυρή δέσμη από τη δίοδο θα παράγει μια πιο ισχυρή δέσμη, το επιπλέον ρεύμα που απαιτείται για τη δημιουργία αυτής της δέσμης θα κάψει τη δίοδο γρηγορότερα
Βήμα 4. Συνδέστε την πηγή ισχύος (μπαταρία) στο κύκλωμα του προγράμματος οδήγησης
Η δίοδος πρέπει τώρα να λάμπει έντονα.
Βήμα 5. Ρυθμίστε το φακό ώστε να εστιάζει τη δέσμη λέιζερ
Εάν στοχεύετε σε έναν τοίχο, προσαρμόστε μέχρι να εμφανιστεί μια ωραία, φωτεινή κουκκίδα.
Αφού ρυθμίσετε τον φακό μέχρι τώρα, τοποθετήστε ένα σπίρτο ευθυγραμμισμένο με τη δέσμη και ρυθμίστε τον φακό μέχρι να δείτε την κεφαλή του σπίρτου να αρχίζει να καπνίζει. Μπορείτε επίσης να δοκιμάσετε να σκάσετε μπαλόνια ή να κάψετε τρύπες στο χαρτί
Μέθοδος δεύτερη: Δημιουργία λέιζερ με μια δίοδο που βρέθηκε
Βήμα 1. Αποκτήστε ένα παλιό πρόγραμμα εγγραφής DVD ή Blu-Ray
Αναζητήστε μια μονάδα με ταχύτητα εγγραφής 16x ή μεγαλύτερη. Αυτές οι μονάδες διαθέτουν διόδους ισχύος 150 milliwatt (mW) ή καλύτερη.
- Μια συσκευή εγγραφής DVD έχει μια κόκκινη δίοδο με μήκος κύματος 650 νανόμετρα (nm).
- Ένας συγγραφέας Blu-Ray έχει μια μπλε δίοδο με μήκος κύματος 405 nm.
- Η συσκευή εγγραφής DVD πρέπει να είναι αρκετά λειτουργική για την εγγραφή δίσκων, αν και όχι απαραίτητα με επιτυχία. (Με άλλα λόγια, η δίοδος της πρέπει να είναι λειτουργική.)
- Μην αντικαθιστάτε συσκευή ανάγνωσης DVD, συσκευή εγγραφής CD ή συσκευή ανάγνωσης CD με τη συσκευή εγγραφής DVD. Ένας αναγνώστης DVD έχει μια κόκκινη δίοδο, αλλά όχι τόσο ισχυρή όσο μια συσκευή εγγραφής DVD. Η δίοδος του CD συντάκτη είναι αρκετά ισχυρή, αλλά εκπέμπει φως στην περιοχή υπέρυθρων ακτίνων, σας βάζει σε πειρασμό να αναζητήσετε μια δέσμη που δεν μπορείτε να δείτε.
Βήμα 2. Αφαιρέστε τη δίοδο από αυτήν
Αναποδογυρίστε τη μονάδα δίσκου. Θα δείτε τέσσερις ή περισσότερες βίδες που θα πρέπει να ξεβιδώσετε προτού διαχωρίσετε τη μονάδα δίσκου και συλλέξετε τη δίοδο.
- Μόλις διαχωρίσετε τη μονάδα δίσκου, θα δείτε ένα ζευγάρι μεταλλικές ράγες να κρατούνται στη θέση τους με βίδες. Αυτά υποστηρίζουν τη διάταξη λέιζερ. Όταν ξεβιδώνετε τις ράγες, μπορείτε να τις αφαιρέσετε και να αφαιρέσετε τη διάταξη λέιζερ.
- Η δίοδος θα είναι μικρότερη από μια δεκάρα. Έχει τρεις μεταλλικές καρφίτσες και μπορεί να περικλείεται σε μεταλλικό μπουφάν, με ή χωρίς προστατευτικό διάφανο παράθυρο, ή μπορεί να είναι εκτεθειμένο.
- Θα πρέπει να αφαιρέσετε τη δίοδο από το συγκρότημα λέιζερ. Mayσως είναι πιο εύκολο να αφαιρέσετε τη ψύκτρα από τη διάταξη πριν προσπαθήσετε να εξαγάγετε τη δίοδο. Εάν έχετε αντιστατική ταινία καρπού, χρησιμοποιήστε την ενώ αφαιρείτε τη δίοδο.
- Χειριστείτε τη δίοδο με προσοχή, περισσότερο εάν πρόκειται για εκτεθειμένη δίοδο. Μπορεί να θέλετε να έχετε ένα αντιστατικό δοχείο για να βάλετε τη δίοδο μέχρι να μπορέσετε να συναρμολογήσετε το λέιζερ σας.
Βήμα 3. Αποκτήστε έναν φακό εστίασης
Θα πρέπει να περάσετε τη δέσμη της διόδου μέσω ενός φακού εστίασης για να τη χρησιμοποιήσετε ως λέιζερ. Μπορείτε να το κάνετε αυτό με έναν από τους δύο τρόπους:
- Χρησιμοποιήστε μεγεθυντικό φακό ως εστίαση. Θα πρέπει να μετακινήσετε το γυαλί για να βρείτε το σωστό σημείο για την παραγωγή ακτίνας λέιζερ και θα πρέπει να το κάνετε αυτό κάθε φορά που χρησιμοποιείτε το λέιζερ σας.
- Αποκτήστε μια δίοδο λέιζερ χαμηλής ισχύος, όπως 5 mW, διάταξη σωλήνα φακού και αντικαταστήστε τη δίοδο συγγραφέα DVD με τη δίοδο του συγκροτήματος.
Βήμα 4. Λάβετε ή συναρμολογήστε ένα κύκλωμα οδηγού
Βήμα 5. Συνδέστε τη δίοδο στο κύκλωμα του προγράμματος οδήγησης
Συνδέετε το θετικό πείρο στο θετικό καλώδιο από το κύκλωμα του οδηγού και το αρνητικό πείρο στο αρνητικό καλώδιο. Η θέση της καρφίτσας διαφέρει ανάλογα με το αν εργάζεστε με μια κόκκινη δίοδο εγγραφής DVD ή μια μπλε δίοδο συγγραφέα Blu-Ray.
- Κρατήστε τη δίοδο με τις καρφίτσες στραμμένες προς το μέρος σας, περιστρεφόμενες έτσι ώστε οι κεφαλές pin να κάνουν ένα τρίγωνο που δείχνει προς τα δεξιά. Και στις δύο διόδους, ο πείρος στο επάνω μέρος είναι ο θετικός πείρος.
- Στην κόκκινη δίοδο εγγραφής DVD, ο κεντρικότερος πείρος, που σχηματίζει την κορυφή του τριγώνου, είναι ο αρνητικός πείρος.
- Στη μπλε δίοδο συγγραφέα Blu-Ray, ο κάτω πείρος είναι ο αρνητικός πείρος.
Βήμα 6. Συνδέστε την πηγή τροφοδοσίας στο κύκλωμα του προγράμματος οδήγησης
Βήμα 7. Ρυθμίστε το φακό ώστε να εστιάζει τη δέσμη λέιζερ
Συμβουλές
- Όσο μικρότερη συγκεντρώνετε τη δέσμη λέιζερ, τόσο πιο ισχυρή θα είναι, αλλά θα είναι αποτελεσματική μόνο στην απόσταση που την εστιάζετε. Εάν εστιάσετε τη δέσμη σε απόσταση 1 m, θα είναι αποτελεσματική μόνο σε 1 m. Όταν δεν χρησιμοποιείτε το λέιζερ σας, αποσυγκεντρώστε το φακό του έως ότου η δέσμη που παράγει είναι περίπου στη διάμετρο μιας μπάλας πινγκ πονγκ.
- Για να προστατέψετε το συναρμολογημένο λέιζερ σας, θα θέλετε να το διατηρήσετε σε κάποια θήκη, όπως φακό LED ή θήκη μπαταρίας, ανάλογα με το πόσο μικρό είναι το κύκλωμα του οδηγού σας.
Προειδοποιήσεις
- Μην λάμπετε το λέιζερ σε ανακλαστική επιφάνεια. Το λέιζερ είναι μια δέσμη φωτός και μπορεί να αντανακλάται το ίδιο με μια μη εστιασμένη δέσμη φωτός, μόνο με μεγαλύτερες συνέπειες.
- Φοράτε πάντα προστατευτικά γυαλιά για το μήκος κύματος της δέσμης του λέιζερ με το οποίο εργάζεστε (στην περίπτωση αυτή, το μήκος κύματος της διόδου λέιζερ). Τα γυαλιά λέιζερ είναι στο συμπληρωματικό χρώμα της δέσμης: πράσινο για κόκκινο λέιζερ 650 nm, πορτοκαλί-κόκκινο για μπλε λέιζερ 405 nm. Μην αντικαθιστάτε μάσκα συγκόλλησης, καπνιστό γυαλί ή γυαλιά ηλίου με γυαλιά λέιζερ.
- Μην κοιτάτε την ακτίνα λέιζερ και μην την λάμπετε στα μάτια κάποιου άλλου. Τα λέιζερ κλάσης IIIb, το είδος λέιζερ που περιγράφεται σε αυτό το άρθρο, μπορούν να βλάψουν το μάτι, ακόμη και όταν φοράτε γυαλιά λέιζερ. Είναι επίσης παράνομο να κατευθύνετε λέιζερ αυτού του είδους αδιάκριτα.
