Как сделать лазер: Мощный лазер своими руками за один вечер / Хабр

инструкция по изготовлению лазерной указки

Лазерная указка — полезный предмет, предназначение которого зависит от мощности. Если она не очень велика, то луч можно наводить на удаленные предметы. В этом случае указка может играть роль игрушки и использоваться для развлечения. Она же может нести и практическую пользу, помогая человеку показывать на тот объект, о котором он говорит. Используя подручные предметы, можно изготовить лазер своими руками.

• Кратко об устройстве
• Принцип действия лазерной указки
• Подготовка к изготовлению
• Самостоятельная сборка лазера

Кратко об устройстве

Лазер был изобретен в результате проверки теоретических предположений ученых, занимающихся еще только начавшей тогда зарождаться квантовой физикой. Принцип, положенный в основу лазерной указки, был предсказан Эйнштейном еще вначале XX в. Недаром это приспособление так называется — «указка».

Более мощные лазеры используются для выжигания. Указка дает возможность реализовать творческий потенциал, например, с их помощью можно выгравировать на дереве или на оргстекле красивый качественный узор. Самые мощные лазеры могут разрезать металл, поэтому они применяются в строительных и ремонтных работах.

Принцип действия лазерной указки

По принципу действия лазер представляет собой генератор фотонов. Суть явления, которое лежит в его основе, состоит в том, что на атом оказывает воздействие энергия в виде фотона. В результате этот атом излучает следующий фотон, который движется в том же направлении, что и предыдущий. Эти фотоны имеют одну и ту же фазу и поляризацию. Разумеется, излучаемый свет в этом случае усиливается. Такое явление может произойти только в отсутствии термодинамического равновесия. Чтобы создать индуцированное излучение, применяют разные способы: химические, электрические, газовые и другие.

Само слово «лазер» возникло не на пустом месте. Оно образовалось в результате сокращения слов, описывающих суть процесса. На английском полное название этого процесса звучит так: «light amplification by stimulated emission of radiation», что на русский переводится как «усиление света посредством вынужденного излучения». Если говорить по-научному, то лазерная указка — это оптический квантовый генератор.

Подготовка к изготовлению

Как говорилось выше, можно сделать лазер своими руками в домашних условиях. Для этого следует подготовить следующие инструменты, а также простые предметы, которые практически всегда имеются в домашнем обиходе:

• отвертку;
• нож;
• паяльник;
• напильник;
• вышедший из строя DVD-привод с исправным лазерным диодом;
• маломощную лазерную указку;
• 2 резистора на 1 Ом;
• 3 аккумулятора типа AAA;
• конденсаторы на 100 мкФ и на 0,1 мкФ.

Этих материалов хватит, чтобы выполнить все работы по изготовлению как простого, так и мощного лазера своими руками.

Самостоятельная сборка лазера

Потребуется найти дисковод. Главное, чтобы его лазерный диод был исправен. Конечно, дома такого предмета может и не быть. В этом случае его можно приобрести у тех, у кого он есть. Зачастую люди выбрасывают оптические приводы, даже если их лазерный диод еще работает или продают их.

Выбирая привод для изготовления лазерного устройства, нужно обращать внимание на фирму, в которой он был выпущен. Главное, чтобы этой фирмой не была Samsung: приводы от этого производителя оснащены диодами, которые не имеют защиту от наружного воздействия. Следовательно, такие диоды быстро загрязняются и подвергаются тепловым нагрузкам. Они могут быть повреждены даже в результате легкого прикосновения.

Лучше всего для изготовления лазера подходят приводы от компании LG: каждая их модель оснащается мощным кристаллом.

Важно, чтобы привод при использовании по прямому назначению мог не только считывать, но и записывать информацию на диск. В записывающих принтерах есть инфракрасный излучатель, необходимый для сборки лазерного устройства.

Работа заключена в следующих действиях:

1. Разборка DVD-привода. Это нужно делать максимально осторожно, так как находящиеся внутри детали очень хрупкие.
2. После разборки корпуса без труда можно заметить нужный компонент. Он представляет собой маленькое стеклышко, находящееся в передвижной каретке. В нем находятся пара диодов и линза. Луч способен навредить зрению, поэтому ни в коем случае нельзя направлять его в глаза, даже если он находится на расстоянии 100 м.
3. Как только кристалл будет извлечен, нужно сразу же перевязать его концы проводами без изоляции. В результате образуются два выхода напряжения. К одному из них необходимо с помощью паяльника присоединить малый конденсатор, имеющий полярность «-«. К другому выходу также с помощью паяльника прикрепляется второй из заготовленных ранее конденсаторов. Его полярность «+».
4. Питаться лазерная установка должна током напряжением 3 В и силой около 300 мА. Можно использовать три простых пальчиковых батарейки или аккумулятор мобильного телефона. Если скорость записи разобранного привода была небольшой, то и сила тока тоже может быть небольшой, например, всего 200 мА. Если же скорость была больше, то и силу тока следует увеличить.
5. Коллиматор можно изготовить из оптической линзы. Ее можно взять из простейшей лазерной указки китайского производства.

Готовая лазерная указка, сделанная своими руками, может с легкостью разрезать целлофановые пакеты и моментально взрывать воздушные шары. Если же навести этот самодельный прибор на деревянную поверхность, то луч сию же минуту прожжет ее. При использовании необходимо соблюдать меры осторожности.

Как сделать лазер? Простой лазер своими руками

Администратор

13.07.2018

2 Читается за 1 минуту

Кто в детстве не мечтал о лазере? Некоторые мужчины мечтают до сих пор. Обычные лазерные указки с маленькой мощностью уже давно не актуальны, так как их мощность оставляет желать лучшего. Остается 2 пути: купить дорогостоящий лазер или сделать его в домашних условиях из подручных средств.

[adsp-pro-1]

Существуют следующие способы изготовления лазера своими руками:

• Из старого или сломанного DVD привода
• Из компьютерной мыши и фонарика
• Из комплекта деталей, купленных в магазине электроники

Как сделать лазер в домашних условиях из старого DVD привода

1. Найдите нерабочий или ненужный DVD привод, имеющий функцию записи со скоростью записи выше 16x, которые выдают мощность более 160 мВт. Почему нельзя взять пишущий CD, спросите вы. Дело в том, что его диод излучает инфракрасный свет, не видимый человеческим глазом.
2. Извлеките лазерную головку из привода. Для доступа к “внутренностям” открутите винты, находящиеся на нижней части привода и извлеките лазерную головку, которая также удерживается с помощью винтов. Она может находиться в оболочке или под прозрачным окошком, а может и вовсе снаружи. Самое сложное – извлечь из нее сам диод. Внимание: диод очень чувствителен к статическому электричеству.
3. Добудьте линзу, без которой использование диода будет невозможно. Можно использовать обычное увеличительное стекло, но тогда каждый раз его придется крутить и настраивать. Или можно приобрести другой диод в комплекте с линзой, а потом заменить его на диод, извлеченный из привода.
4. Дальше придется купить или собрать схему для питания диода и собрать конструкцию воедино. В диоде DVD привода в качестве отрицательного вывода выступает центральный контакт.
5. Подключите подходящий источник питания и сфокусируйте линзу. Осталось только найти подходящий контейнер для лазера. Можно для этих целей использовать металлический фонарик, подходящий по размеру.
6. Рекомендуем посмотреть этот ролик, где все показано очень подробно:

Как сделать лазер из компьютерной мыши

[adsp-pro-2]
[reklama]

Мощность лазера, сделанного из компьютерной мышки будет намного меньше, чем мощность лазера, изготовленного предыдущим способом. Процедура изготовления не сильно различается.

1. Первым делом найдите старую или ненужную мышь с видимым лазером любого цвета. Мышки с невидимым свечением не подойдут по понятным причинам.
2. Далее аккуратно разберите ее. Внутри заметите лазер, который придется отпаивать с помощью паяльника
3. Теперь повторите пункты 3-5 из вышеописанной инструкции. Различие таких лазеров, повторимся, только в мощности.

[reklama2]

Похожие записи

оптика — Как провести линию лазерной указкой

Задавать вопрос

спросил
1 год, 10 месяцев назад

Изменено
1 год, 10 месяцев назад

Просмотрено
1к раз

$\begingroup$

Итак, я совершал извилистое «путешествие мысли» и думал о стойкости человеческого зрения. Это можно продемонстрировать, быстро перемещая лазерную указку вперед и назад, что обманывает человеческий мозг, заставляя его видеть сплошную линию. Это работает, поскольку «точка» лазера на самом деле представляет собой декартову точку, а окружность с измеримой шириной. Тогда я подумал, что есть реальные способы провести линию с помощью лазерной указки. Вот те, которые я могу вспомнить:

1. Держите конец лазерной указки на краю листа бумаги (под небольшим углом), и ширина луча образует линию вдоль бумаги
2. Изгиб бумаги и ширина луча образуют линию относительно угла луча и изгиба бумаги
3. Отразите лазерную указку от прямой или изогнутой поверхности, и она создаст линию на бумаге (технически это сработает, но кажется просто альтернативным способом выполнения 1 и 2)
4. Используйте призму, чтобы разбить лазер на отдельные длины волн (я предполагаю, что технически это будет работать, но не будет видно)

Есть ли другие способы провести линию с помощью лазерной указки?

— Надеюсь, это не по теме. Но это казалось наиболее вероятным местом на StackExchange для получения правильного ответа.

• оптика
• видимый свет
• лазер
• геометрия

$\endgroup$

9

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Как создать лазерный луч

Используя силу света с помощью лазеров, вы можете использовать лазеры для различных целей и лучше понять их, изучая лежащую в основе физику и химию, которые заставляют их работать.

Как правило, лазер изготавливается из лазерного материала, твердого, жидкого или газообразного, испускающего излучение в виде света. Как аббревиатура от «усиление света за счет вынужденного излучения», метод вынужденного излучения показывает, чем лазеры отличаются от других источников электромагнитного излучения. Знание того, как возникают эти частоты света, может позволить вам использовать их потенциал для различных целей.

Определение лазера

Лазеры можно определить как устройства, активирующие электроны для испускания электромагнитного излучения. Это определение лазера означает, что излучение может принимать любую форму электромагнитного спектра, от радиоволн до гамма-лучей.

Обычно свет лазеров распространяется по узкому пути, но возможны и лазеры с широким диапазоном излучаемых волн. Благодаря этим представлениям о лазерах вы можете думать о них как о волнах, подобных океанским волнам на берегу моря.

Ученые описали лазеры с точки зрения их когерентности, функции, которая описывает, находится ли разность фаз между двумя сигналами в шаге, и они имеют одинаковую частоту и форму волны. Если вы представляете лазеры как волны с пиками, впадинами и впадинами, разность фаз будет определять, насколько одна волна не совсем синхронизирована с другой или насколько далеки две волны от перекрытия.

Частота света — это количество волновых пиков, проходящих через данную точку за секунду, а длина волны — это полная длина одной волны от впадины до впадины или от пика до пика.

Фотоны, отдельные квантовые частицы энергии, составляют электромагнитное излучение лазера. Эти квантованные пакеты означают, что свет лазера всегда имеет энергию, кратную энергии одиночного фотона, и что он приходит в виде этих квантовых «пакетов». Именно это делает электромагнитные волны частицеподобными.

Как делают лазерные лучи

Многие типы устройств излучают лазеры, например оптические резонаторы. Это камеры, которые отражают свет от материала, излучающего электромагнитное излучение, обратно к себе. Обычно они сделаны из двух зеркал, по одному на каждом конце материала, так что, когда они отражают свет, лучи света становятся сильнее. Эти усиленные сигналы выходят через прозрачную линзу на конце резонатора лазера.

При наличии источника энергии, такого как внешняя батарея, подающая ток, материал, излучающий электромагнитное излучение, излучает свет лазера в различных энергетических состояниях. Эти уровни энергии или квантовые уровни зависят от самого исходного материала. Более высокие энергетические состояния электронов в материале, скорее всего, будут нестабильными или находятся в возбужденных состояниях, и лазер будет излучать их через свой свет.

В отличие от других источников света, таких как свет фонарика, лазеры излучают свет периодическими ступенями. Это означает, что гребень и впадина каждой волны лазера совпадают с волнами, которые идут до и после, что делает их свет когерентным.

Лазеры сконструированы таким образом, что излучают свет определенных частот электромагнитного спектра. Во многих случаях этот свет принимает форму узких дискретных лучей, которые лазеры излучают на точных частотах, но некоторые лазеры излучают широкий непрерывный диапазон света.

Инверсия населенностей

Одной из особенностей лазера, работающего от внешнего источника энергии, является инверсия населенностей. Это форма вынужденного излучения, и это происходит, когда количество частиц в возбужденном состоянии превышает количество частиц в состоянии с более низким уровнем энергии.

Когда лазер достигает инверсии населённостей, количество стимулированного излучения, которое может создать свет, будет больше, чем количество поглощения от зеркал. Это создает оптический усилитель, и, если вы поместите его в резонансный оптический резонатор, вы создадите лазерный генератор.

Принцип работы лазера

Эти методы возбуждения и испускания электронов составляют основу лазеров, являющихся источником энергии, принцип работы которых используется во многих областях. Квантованные уровни, которые могут занимать электроны, варьируются от уровней с низкой энергией, которые не требуют много энергии для высвобождения, до частиц с высокой энергией, которые остаются близко и плотно к ядру. Когда электрон высвобождается из-за столкновения атомов друг с другом в правильной ориентации и на правильном энергетическом уровне, это спонтанное излучение.

Когда происходит спонтанное излучение, фотон, испускаемый атомом, имеет случайную фазу и направление. Это связано с тем, что принцип неопределенности не позволяет ученым точно знать положение и импульс частицы. Чем больше вы знаете о положении частицы, тем меньше вы знаете о ее импульсе, и наоборот.

Вы можете рассчитать энергию этих выбросов, используя уравнение Планка

H=h\nu

для энергии ​ E ​ в джоулях, частота ​ ν электрона в с ^-1 и постоянная Планка ч = 6,63 × 10 ^-34 м ² кг/с. Энергия фотона при испускании из атома также может быть рассчитана как изменение энергии. Чтобы найти частоту, связанную с этим изменением энергии, рассчитайте ν , используя значения энергии этого излучения.

Классификация типов лазеров

Учитывая широкий спектр применения лазеров, лазеры можно классифицировать по назначению, типу света или даже материалам самих лазеров. Придумывая способ их классификации, необходимо учитывать все эти размеры лазеров. Один из способов их группировки — по длине волны света, который они используют.

Длина волны электромагнитного излучения лазера определяет частоту и мощность энергии, которую они используют. Большая длина волны коррелирует с меньшим количеством энергии и меньшей частотой. Напротив, более высокая частота луча света означает, что у него больше энергии.

Вы также можете сгруппировать лазеры по характеру лазерного материала. В твердотельных лазерах используется твердая матрица атомов, таких как неодим, используемый в кристалле иттрий-алюминиевого граната, в котором находятся ионы неодима для этих типов лазеров. Газовые лазеры используют смесь газов в трубке, таких как гелий и неон, которые создают красный цвет. Лазеры на красителях создаются органическими красителями в жидких растворах или суспензиях

Лазеры на красителях используют лазерную среду, которая обычно представляет собой сложный органический краситель в жидком растворе или суспензии. Полупроводниковые лазеры используют два слоя полупроводникового материала, которые могут быть объединены в массивы большего размера. Полупроводники — это материалы, которые проводят электричество, используя силу между силой изолятора и проводника, в котором используются небольшие количества примесей или химических веществ, введенных из-за введенных химических веществ или изменений температуры.

Компоненты лазеров

Для различных целей все лазеры используют эти два компонента источника света в форме твердого тела, жидкости или газа, которые испускают электроны, и что-то, что стимулирует этот источник. Это может быть другой лазер или спонтанное излучение самого лазерного материала.

В некоторых лазерах используются системы накачки, методы увеличения энергии частиц в лазерной среде, которые позволяют им переходить в возбужденное состояние для инверсии населённостей. Газовую лампу-вспышку можно использовать для оптической накачки, передающей энергию лазерному материалу. В тех случаях, когда энергия лазерного материала зависит от столкновений атомов внутри материала, такая система называется накачкой столкновениями.

Компоненты лазерного луча также различаются по времени, которое требуется для доставки энергии. Лазеры непрерывного действия используют стабильную среднюю мощность луча. В системах с более высокой мощностью вы обычно можете регулировать мощность, но в газовых лазерах с меньшей мощностью, таких как гелий-неоновые лазеры, уровень мощности фиксируется в зависимости от содержания газа.

Гелий-неоновый лазер

Гелий-неоновый лазер был первой системой непрерывного излучения, излучающей красный свет. Исторически они использовали радиочастотные сигналы для возбуждения своего материала, но в настоящее время они используют небольшой разряд постоянного тока между электродами в трубке лазера.

Когда электроны в гелии возбуждаются, они отдают энергию атомам неона в результате столкновений, которые создают инверсию населенностей среди атомов неона. Гелий-неоновый лазер также может стабильно работать на высоких частотах. Он используется при выравнивании трубопроводов, геодезии и рентгенографии.

Аргоновый, криптоновый и ксеноновый ионные лазеры

Три инертных газа, аргон, криптон и ксенон, нашли применение в лазерах на десятках лазерных частот, от ультрафиолетового до инфракрасного. Вы также можете смешивать эти три газа друг с другом для получения определенных частот и излучений. Эти газы в своей ионной форме позволяют своим электронам возбуждаться, сталкиваясь друг с другом, пока они не достигнут инверсии населённостей.

Многие конструкции таких лазеров позволяют выбрать определенную длину волны для излучения резонатора для достижения желаемых частот. Манипулирование парой зеркал внутри резонатора также позволяет изолировать отдельные частоты света. Три газа, аргон, криптон и ксенон, позволяют выбирать из множества комбинаций световых частот.

Эти лазеры производят очень стабильный свет и не выделяют много тепла. Эти лазеры показывают те же химические и физические принципы, которые используются в маяках, а также в ярких электрических лампах, таких как стробоскопы.

Углекислотные лазеры

Углекислотные лазеры являются наиболее эффективными и эффективными лазерами непрерывного действия. Они функционируют, используя электрический ток в плазменной трубке с углекислым газом. Столкновения электронов возбуждают эти молекулы газа, которые затем выделяют энергию. Вы также можете добавить азот, гелий, ксенон, углекислый газ и воду для получения различных частот лазера.

Глядя на типы лазеров, которые могут использоваться в различных областях, вы можете определить, какие из них могут создавать большое количество энергии, потому что они имеют высокий коэффициент полезного действия, так что они используют значительную часть энергии, переданной им без пускать многое впустую. В то время как гелий-неоновые лазеры имеют коэффициент полезного действия менее 0,1%, показатель эффективности лазеров на углекислом газе составляет около 30 процентов, что в 300 раз выше, чем у гелий-неоновых лазеров. Несмотря на это, лазеры на углекислом газе нуждаются в специальном покрытии, в отличие от гелий-неоновых лазеров, для отражения или передачи их соответствующих частот.

Эксимерные лазеры

Эксимерные лазеры используют ультрафиолетовый (УФ) свет, который впервые был изобретен в 1975 году для создания сфокусированного лазерного луча для прецизионной микрохирургии и промышленной микролитографии. Их название происходит от термина «возбужденный димер», в котором димер представляет собой продукт комбинаций газов, электрически возбужденных с конфигурацией энергетических уровней, которая создает определенные частоты света в УФ-диапазоне электромагнитного спектра.