Realizat cu propriile mâini, va fi util în fiecare casă.
Desigur dispozitiv de casă nu va putea câștiga puterea mai mare pe care o au dispozitivele de producție, dar totuși se pot obține unele beneficii în viața de zi cu zi din aceasta.
Cel mai interesant lucru este că puteți face un tăietor cu laser folosind articole vechi inutile.
De exemplu, utilizarea unui indicator laser vechi vă va permite să faceți un dispozitiv laser cu propriile mâini.
Pentru ca procesul de creare a unui tăietor să progreseze cât mai repede posibil, trebuie să pregătiți următoarele elemente și instrumente:
indicator de tip laser;
lanternă alimentată cu baterie;
un inregistrator CD/DVD-RW vechi care poate fi defect - veți avea nevoie de o unitate cu laser;
fier de lipit electric și un set de șurubelnițe.
Procesul de realizare a unui tăietor cu propriile mâini începe cu dezasamblarea unității, de unde trebuie să scoateți dispozitivul.
Extracția trebuie făcută cât mai atent posibil și va trebui să fii răbdător și atent. Dispozitivul conține multe fire diferite cu aproape aceeași structură.
Atunci când alegeți o unitate DVD, trebuie să luați în considerare că este o unitate care poate fi scrisă, deoarece aceasta este opțiunea care vă permite să faceți înregistrări folosind un laser.
Scrierea se face prin evaporarea unui strat subțire de metal de pe disc.
În timpul procesului de citire, laserul funcționează la jumătate din capacitatea sa tehnică, luminând ușor discul.
În timpul procesului de demontare a dispozitivului de fixare superior, ochiul va cădea pe un cărucior cu laser, care se poate mișca în mai multe direcții.
Căruciorul trebuie îndepărtat cu grijă, iar conectorii și șuruburile trebuie îndepărtate cu grijă.
Apoi puteți trece la îndepărtarea diodei roșii, care arde discul - acest lucru se poate face cu ușurință cu propriile mâini folosind un fier de lipit electric. Elementul extras nu trebuie scuturat, cu atât mai puțin scăpat.
Odată ce partea principală a viitorului tăietor este la suprafață, trebuie să faceți un plan atent gândit pentru asamblarea tăietorului cu laser.
În acest caz, este necesar să țineți cont de următoarele puncte: cum să plasați cel mai bine dioda, cum să o conectați la sursa de alimentare, deoarece dioda dispozitivului de scriere necesită mai multă energie electrică decât elementul principal al indicatorului.
Această problemă poate fi rezolvată în mai multe moduri.
De făcut tăietor de mână cu mai mult sau mai putin putere mare, trebuie să scoateți dioda situată în indicator și apoi să o înlocuiți cu elementul scos din unitatea DVD.
Prin urmare, indicatorul laser este dezasamblat la fel de atent ca și unitatea de inscripționare DVD.
Obiectul nu este răsucit, apoi corpul său este împărțit în două jumătăți. Imediat la suprafață veți putea vedea o piesă care trebuie înlocuită cu propriile mâini.
Pentru a face acest lucru, dioda originală de la indicator este îndepărtată și înlocuită cu atenție cu una mai puternică.
Este posibil să nu fie posibilă îndepărtarea imediată a vechiului element de diodă, așa că îl puteți scoate cu atenție cu vârful unui cuțit, apoi scuturați ușor corpul indicatorului.
La următoarea etapă a fabricării unui tăietor cu laser, trebuie să-i faceți o carcasă.
În acest scop, este utilă o lanternă cu baterii reîncărcabile, care va permite tăietorului cu laser să primească energie electrică, să dobândească un aspect estetic și ușurință în utilizare.
Pentru a face acest lucru, trebuie să instalați partea superioară modificată a fostului indicator în corpul lanternei cu propriile mâini.
Apoi trebuie să conectați încărcarea la diodă folosind bateria aflată în lanternă. Este foarte important să stabiliți cu exactitate polaritatea în timpul procesului de conectare.
Înainte de asamblarea lanternei, este necesar să îndepărtați sticla și alte elemente inutile ale indicatorului care pot interfera cu raza laser.
În etapa finală, tăietorul cu laser este pregătit pentru utilizare.
Pentru un confort făcut singur Toate etapele de lucru asupra dispozitivului trebuie respectate cu strictețe.
În acest scop, este necesar să se verifice fiabilitatea fixării tuturor elementelor încorporate, polaritatea corectă și uniformitatea instalației laser.
Deci, dacă toate condițiile de asamblare menționate mai sus în articol au fost îndeplinite cu strictețe, tăietorul este gata de utilizare.
Dar, deoarece un dispozitiv portabil de casă este dotat cu o putere redusă, este puțin probabil ca acesta să se transforme într-un cutter cu laser cu drepturi depline pentru metal.
Ceea ce poate face în mod ideal un tăietor este să facă găuri în hârtie sau folie de plastic.
Dar îndreptați-l către o persoană dispozitiv laser, făcut cu propriile mâini este imposibil, aici puterea sa va fi suficientă pentru a dăuna sănătății organismului.
Cum poți amplifica un laser de casă?
Pentru a face mai mult cu propriile mâini laser puternic Când utilizați o pistoletă de tăiere pentru a lucra pe metal, trebuie să utilizați dispozitive din următoarea listă:
Unitate DVD-RW, nu contează dacă funcționează sau nu;
100 pF și mF – condensatoare;
Rezistor 2-5 Ohm;
3 buc. baterii;
fier de lipit, fire;
lanternă din oțel cu elemente LED.
Asamblarea unui tăietor cu laser pentru lucru manual are loc conform următoarei scheme.
Folosind aceste dispozitive, driverul este asamblat și, ulterior, va putea furniza tăietorului cu laser o anumită putere prin intermediul unei plăci.
În acest caz, în niciun caz nu trebuie să conectați sursa de alimentare direct la diodă, deoarece dioda se va arde. De asemenea, trebuie să țineți cont de faptul că dioda trebuie să ia putere nu de la tensiune, ci de la curent.
Un corp echipat cu o lentilă optică este folosit ca colimator, datorită căruia razele se vor acumula.
Această piesă este ușor de găsit într-un magazin special, principalul lucru este că are o canelură pentru instalarea unei diode laser. Prețul acestui dispozitiv este mic, aproximativ 3-7 USD.
Apropo, laserul este asamblat în același mod ca modelul de tăietor discutat mai sus.
Sârma poate fi folosită și ca produs antistatic; Apoi puteți începe asamblarea dispozitivului driver.
Înainte de a trece la maxim montaj manual tăietor cu laser, trebuie să verificați funcționalitatea driverului.
Puterea curentului este măsurată folosind un multimetru pentru a face acest lucru, luați dioda rămasă și efectuați singur măsurătorile.
Luând în considerare viteza curentului, puterea acestuia este selectată pentru tăietorul cu laser. De exemplu, pentru unele versiuni de dispozitive laser puterea curentului poate fi 300-350 mA.
Pentru alte modele, mai intense, este de 500 mA, cu condiția să fie folosit un dispozitiv driver diferit.
Pentru a face un laser de casă să arate mai plăcut din punct de vedere estetic și să fie mai convenabil de utilizat, are nevoie de o carcasă, care poate fi cu ușurință o lanternă din oțel alimentată de LED-uri.
De regula, aparatul mentionat este dotat cu dimensiuni compacte care ii vor permite sa incape in buzunar. Dar pentru a evita contaminarea lentilei, trebuie să achiziționați sau să coaseți o husă în avans.
Caracteristici ale tăietorilor cu laser de producție
Nu toată lumea își poate permite prețul unui tăietor cu laser de metal de tip producție.
Un astfel de echipament este utilizat pentru prelucrarea și tăierea materialelor metalice.
Principiul de funcționare al unui tăietor cu laser se bazează pe producerea unei radiații puternice de către unealtă, dotată cu proprietatea de a evapora sau de a sufla un strat de metal topit.
Această tehnologie de producție atunci când lucrați cu diferite tipuri metalul poate oferi calitate superioară tăiat.
Adâncimea de prelucrare a materialului depinde de tipul de instalare cu laser și de caracteristicile materialelor care sunt prelucrate.
Astăzi, sunt utilizate trei tipuri de lasere: cu stare solidă, cu fibre și cu gaz.
Proiectarea emițătorilor în stare solidă se bazează pe utilizarea unor tipuri specifice de sticlă sau cristale ca mediu de lucru.
Aici, ca exemplu, putem cita instalații ieftine care funcționează pe lasere semiconductoare.
Fibre - mediul lor activ funcționează prin utilizarea fibrelor optice.
Acest tip de dispozitiv este o modificare a emițătorilor în stare solidă, dar, potrivit experților, laserul cu fibră își înlocuiește cu succes analogii din domeniul prelucrării metalelor.
În același timp, fibrele optice sunt baza nu numai a tăietorului, ci și a mașinii de gravat.
gaz - mediu de lucru dispozitivul laser combină dioxid de carbon, azot și heliu.
Deoarece eficiența emițătoarelor luate în considerare nu este mai mare de 20%, acestea sunt utilizate pentru tăierea și sudarea materialelor polimerice, cauciuc și sticlă, precum și metal cu un grad ridicat de conductivitate termică.
Aici, ca exemplu, puteți lua un tăietor de metal produs de compania Hans, utilizarea unui dispozitiv laser vă permite să tăiați cupru, alamă și aluminiu, în acest caz, puterea minimă a mașinilor depășește doar analogii;
Diagrama de funcționare a unității
Doar un laser de birou poate fi operat de pe o unitate; acest tip de dispozitiv este o mașină portal-consolă.
Unitatea laser se poate deplasa de-a lungul șinelor de ghidare ale dispozitivului atât pe verticală, cât și pe orizontală.
Ca alternativă la dispozitivul portal, a fost realizat un model de tabletă al mecanismului;
Alte versiuni existente de mașini laser au o masă de lucru echipată cu un mecanism de antrenare și dotată cu capacitatea de a se deplasa în diferite planuri.
Pe în acest moment Există două opțiuni pentru controlul mecanismului de antrenare.
Primul asigură mișcarea piesei de prelucrat datorită funcționării acționării mesei, sau deplasarea tăietorului se realizează datorită funcționării laserului.
A doua opțiune presupune mutarea simultană a mesei și a tăietorului.
În același timp, primul model de control este considerat mult mai simplu în comparație cu a doua opțiune. Dar cel de-al doilea model are încă performanțe ridicate.
General caracteristici tehniceÎn cazurile luate în considerare, este necesară introducerea unei unități CNC în dispozitiv, dar atunci prețul pentru asamblarea dispozitivului pentru lucru manual va fi mai mare.
Nu este un secret pentru nimeni că fiecare dintre noi, în copilărie, dorea să avem un dispozitiv precum o mașină laser care ar putea tăia sigiliile metalice și ar putea arde prin pereți. ÎN lumea modernă acest vis se poate realiza cu ușurință, deoarece acum este posibil să construiți un laser cu capacitatea de a tăia diverse materiale.
Desigur, acasă este imposibil să faci o mașină laser atât de puternică încât să taie prin fier sau lemn. Dar cu ajutorul dispozitiv de casă Poate tăia hârtie, etanșare din polietilenă sau plastic subțire.
Folosind un dispozitiv laser, puteți arde diverse modele pe foi de placaj sau lemn. Poate fi folosit pentru a ilumina obiecte situate în zone îndepărtate. Domeniul de aplicare al acestuia poate fi atât distractiv, cât și util în construcții și munca de instalare, ca sa nu mai vorbim de realizarea potentialului creativ in domeniul gravurii pe lemn sau plexiglas.
Citeste si:
Cum să o faci corect.
Recenzie : avantajele și dezavantajele lor.
Taiere cu laser
Instrumente și accesorii de care veți avea nevoie pentru a vă crea propriul laser:
Figura 1. Schema circuitului LED laser.
- unitate DVD-RW defectă cu o diodă laser funcțională;
- pointer laser sau colimator portabil;
- fier de lipit și fire mici;
- Rezistor de 1 Ohm (2 buc.);
- condensatoare 0,1 µF și 100 µF;
- baterii AAA (3 buc.);
- unelte mici, cum ar fi o șurubelniță, un cuțit și o pila.
Aceste materiale vor fi destul de suficiente pentru lucrările viitoare.
Deci, pentru un dispozitiv laser, în primul rând, trebuie să selectați o unitate DVD-RW cu o defecțiune mecanică, deoarece diodele optice trebuie să fie în stare bună. Dacă nu aveți un drive uzat, va trebui să îl cumpărați de la oameni care îl vând pentru piese de schimb.
La cumpărare, rețineți că majoritatea unităților de la producătorul Samsung sunt nepotrivite pentru fabricarea laserelor de tăiere. Cert este că această companie produce unități DVD cu diode care nu sunt protejate de influențele externe. Lipsa unei carcase speciale înseamnă că dioda laser este supusă stresului termic și contaminării. Poate fi deteriorat cu o atingere ușoară a mâinii.
Figura 2. Laser de pe o unitate DVD-RW.
Cea mai bună opțiune pentru un laser ar fi o unitate de la producătorul LG. Fiecare model este echipat cu un cristal cu diferite grade de putere. Acest indicator este determinat de viteza de scriere a DVD-urilor cu două straturi. Este extrem de important ca unitatea să fie o unitate de înregistrare, deoarece conține un emițător de infraroșu, care este necesar pentru a face un laser.
Unul obișnuit nu va funcționa, deoarece este destinat doar citirii informațiilor.
DVD-RW cu o viteză de înregistrare de 16X este echipat cu un cristal roșu cu o putere de 180-200 mW. Unitatea de viteză 20X conține o diodă de 250-270 mW. Dispozitivele de înregistrare de mare viteză de tip 22X sunt echipate cu optică laser, a cărei putere ajunge la 300 mW.
Reveniți la cuprins
Dezasamblarea unității DVD-RW
Acest proces trebuie făcut cu mare grijă, deoarece părțile interne sunt fragile și pot fi ușor deteriorate. După ce ați demontat carcasa, veți observa imediat piesa necesară, aceasta arată ca o mică bucată de sticlă situată în interiorul căruciorului mobil. Baza acestuia trebuie îndepărtată; este prezentată în Fig. 1. Acest element conține o lentilă optică și două diode.
În această etapă, ar trebui să avertizați imediat că fasciculul laser este extrem de periculos pentru vederea umană.
Dacă lovește direct lentila, afectează terminațiile nervoase și persoana poate rămâne oarbă.
Raza laser este orbitoare chiar și la o distanță de 100 m, așa că este important să urmăriți unde îl îndreptați. Amintiți-vă că sunteți responsabil pentru sănătatea celorlalți în timp ce un astfel de dispozitiv este în mâinile dumneavoastră!
Figura 3. Cipul LM-317.
Înainte de a începe, trebuie să știți că dioda laser poate fi deteriorată nu numai prin manipulare neglijentă, ci și prin supratensiuni. Acest lucru se poate întâmpla în câteva secunde, motiv pentru care diodele funcționează pe baza unei surse constante de electricitate. Când tensiunea crește, LED-ul din dispozitiv depășește standardul său de luminozitate, drept urmare rezonatorul este distrus. Astfel, dioda își pierde capacitatea de încălzire, devine o lanternă obișnuită.
După îndepărtarea cristalului, trebuie să-i bandajați imediat capetele fire expuse. Acest lucru este necesar pentru a crea o conexiune între ieșirile sale de tensiune. La aceste ieșiri trebuie să lipiți un condensator mic de 0,1 µF cu polaritate negativă și 100 µF cu polaritate pozitivă. După această procedură, puteți îndepărta firele înfășurate. Acest lucru va ajuta la protejarea diodei laser de tranzitorii și electricitate statică.
DVD-RW cu o viteză de înregistrare de 16X este echipat cu un cristal roșu cu o putere de 180-200 mW. Unitatea de viteză 20X conține o diodă de 250-270 mW. Dispozitivele de înregistrare de mare viteză de tip 22X sunt echipate cu optică laser, a cărei putere ajunge la 300 mW.
Nutriţie
Înainte de a crea o baterie pentru diodă, este necesar să țineți cont de faptul că aceasta trebuie alimentată de la 3V și consumă până la 200-400 mA, în funcție de viteza dispozitivului de înregistrare. Ar trebui să evitați conectarea cristalului direct la baterii, deoarece aceasta nu este o lampă simplă. Se poate deteriora chiar și sub influență baterii obișnuite. Dioda laser este un element autonom care este alimentat cu electricitate printr-un rezistor de reglare.
Sistemul de alimentare poate fi configurat în trei moduri, cu diferite grade de complexitate. Fiecare dintre ele necesită reîncărcare de la o sursă de tensiune constantă (baterii).
Prima metodă implică reglarea electrică cu ajutorul unui rezistor. Rezistența internă a unui dispozitiv este măsurată prin detectarea tensiunii pe măsură ce aceasta trece prin diodă. Pentru unitățile cu o viteză de scriere de 16X, 200 mA va fi suficient. Dacă acest indicator crește, există posibilitatea de a deteriora cristalul, așa că ar trebui să rămâneți la valoarea maximă de 300 mA. Se recomandă utilizarea unei baterii de telefon sau baterii AAA ca sursă de alimentare.
Avantajele acestei surse de alimentare sunt simplitatea și fiabilitatea. Printre dezavantaje se numără disconfortul la reîncărcarea regulată a bateriei de pe telefon și dificultatea de a pune bateriile în dispozitiv. În plus, este dificil de determinat momentul potrivit pentru a reîncărca sursa de alimentare.
Figura 4. Cipul LM-2621.
Dacă utilizați trei baterii AA, acest circuit poate fi instalat cu ușurință într-un pointer laser fabricat în China. Designul final este prezentat în Fig. 2, două rezistențe de 1 Ohm în secvență și doi condensatori.
Pentru a doua metodă, se folosește cipul LM-317. Această metodă de aranjare a unui sistem de alimentare este mult mai complicată decât cea anterioară este mai potrivită pentru instalațiile laser de tip staționar. Circuitul se bazează pe fabricarea unui driver special, care este o placă mică. Este conceput pentru a limita curentul electric și a crea puterea necesară.
Circuitul de conectare al microcircuitului LM-317 este prezentat în Fig. 3. Va necesita elemente precum un rezistor variabil de 100 ohmi, 2 rezistențe de 10 ohmi, o diodă din seria 1N4001 și un condensator de 100 µF.
Un driver bazat pe acest circuit menține puterea electrică (7V) indiferent de sursa de alimentare și de temperatura ambiantă. În ciuda complexității dispozitivului, acest circuit este considerat cel mai simplu pentru asamblarea acasă.
A treia metodă este cea mai portabilă, ceea ce o face cea mai preferată dintre toate. Furnizează energie de la două baterii AAA, menținând un nivel constant de tensiune furnizat diodei laser. Sistemul menține puterea chiar și atunci când nivelul bateriei este scăzut.
Când bateria este complet descărcată, circuitul va înceta să funcționeze și o tensiune mică va trece prin diodă, care se va caracteriza printr-o strălucire slabă a fasciculului laser. Acest tip de alimentare este cel mai economic, factorul său de eficiență este de 90%.
Pentru a implementa un astfel de sistem de alimentare, veți avea nevoie de un cip LM-2621, care este găzduit într-un pachet care măsoară 3x3 mm. Prin urmare, este posibil să întâmpinați anumite dificultăți în perioada de lipire a pieselor. Dimensiunea finală a plăcii depinde de abilitățile și dexteritatea dvs., deoarece piesele pot fi plasate chiar și pe o placă de 2x2 cm. Placa finită este prezentată în Fig. 4.
Choke-ul poate fi luat de la o sursă de alimentare obișnuită pentru un computer desktop. Un fir cu o secțiune transversală de 0,5 mm este înfășurat pe acesta cu un număr de spire de până la 15 spire, așa cum se arată în figură. Diametrul clapetei de accelerație din interior va fi de 2,5 mm.
Orice diodă Schottky cu o valoare de 3 A este potrivită pentru placă, de exemplu, 1N5821, SB360, SR360 și MBRS340T3. Puterea furnizată diodei este reglată de un rezistor. În timpul procesului de configurare, se recomandă conectarea acestuia la un rezistor variabil de 100 Ohm. Când testați funcționalitatea, cel mai bine este să utilizați o diodă laser uzată sau nedorită. Indicatorul curent de putere rămâne același ca în diagrama anterioară.
După ce ai ales cel mai mult metoda potrivita, îl puteți actualiza dacă aveți abilitățile necesare pentru a face acest lucru. Dioda laser trebuie plasată pe un radiator miniatural, astfel încât să nu se supraîncălzească atunci când tensiunea crește. După finalizarea asamblarii sistemului de alimentare, trebuie să aveți grijă de instalarea sticlei optice.
Omul a învățat multe invenții tehnice observând fenomene naturale, analizându-le și aplicând cunoștințele dobândite în realitatea înconjurătoare. Așa a câștigat omul capacitatea de a aprinde focul, a creat o roată, a învățat să genereze electricitate și a câștigat controlul asupra reacției nucleare.
Spre deosebire de toate aceste invenții, laserul nu are analogi în natură. Apariția sa a fost asociată exclusiv cu ipoteze teoretice în cadrul fizicii cuantice emergente. Existența principiului care a stat la baza laserului a fost prezisă la începutul secolului XX de cel mai mare om de știință Albert Einstein.
Cuvântul „laser” a apărut ca urmare a reducerii a cinci cuvinte care descriu esența unui proces fizic la primele litere. În rusă, acest proces se numește „amplificare a luminii prin emisie stimulată”.
Prin principiul său de funcționare, un laser este un generator de fotoni cuantici. Esența fenomenului care stă la baza acestuia este că, sub influența energiei sub formă de foton, un atom emite un alt foton, care este identic cu primul în direcția de mișcare, faza și polarizarea acestuia. Ca rezultat, lumina emisă este îmbunătățită.
Acest fenomen este imposibil în condiții de echilibru termodinamic. Pentru a crea radiații induse, se folosesc diverse metode: electrice, chimice, gaze și altele. Laserele utilizate în conditiile de viata(unități de disc laser, imprimante laser) utilizați metoda semiconductoarelor stimularea radiațiilor sub influența curentului electric.
Principiul de funcționare este că fluxul de aer trece prin încălzitor în tubul pistolului cu aer cald și, după ce a atins temperaturile stabilite, intră în piesa care se lipiază prin duze speciale.
Dacă apare o defecțiune invertor de sudare il poti repara singur. Sfaturi de reparații pot fi citite.
În plus, o componentă necesară a oricărui laser cu drepturi depline este rezonator optic, a cărui funcție este de a amplifica un fascicul de lumină prin reflectarea lui de mai multe ori. În acest scop, sistemele laser folosesc oglinzi.
Ar trebui spus că a crea un laser cu adevărat puternic cu propriile mâini acasă este nerealist. Pentru a face acest lucru, trebuie să aveți cunoștințe speciale, să efectuați calcule complexe și să aveți o bază materială și tehnică bună.De exemplu, mașinile laser care pot tăia metalul devin extrem de fierbinți și necesită măsuri extreme de răcire, inclusiv utilizarea azotului lichid. În plus, dispozitivele care funcționează pe baza principiului cuantic sunt extrem de capricioase, necesită cea mai fină reglare și nu tolerează nici cele mai mici abateri de la parametrii necesari.
Componentele necesare pentru asamblare
Pentru a asambla un circuit laser cu propriile mâini, veți avea nevoie de:
- DVD-ROM cu funcție de reinscriere (RW). Conține o diodă laser roșie cu o putere de 300 mW. Puteți folosi diode laser de la BLU-RAY-ROM-RW - emit lumină violetă cu o putere de 150 mW. Pentru scopurile noastre, cele mai bune ROM-uri sunt cele care au viteze de scriere mai mari: sunt mai puternice.
- Puls NCP1529. Convertorul produce un curent de 1A, stabilizează tensiunea în intervalul 0,9-3,9 V. Acești indicatori sunt ideali pentru dioda noastră laser, care necesită o tensiune constantă de 3 V.
- Colimator pentru obținerea unui fascicul de lumină uniform. Acum există numeroase module laser la vânzare de la diverși producători, inclusiv colimatoare.
- Lentila de ieșire din ROM.
- O carcasă, de exemplu, de la un indicator laser sau o lanternă.
- Firele.
- Baterii 3,6 V.
Pentru a conecta piesele de care aveți nevoie. În plus, veți avea nevoie de o șurubelniță și o pensetă.
Cum se face un laser dintr-o unitate de disc?
Procedura de asamblare pentru un laser simplu constă din următorii pași.
Nu este deloc greu de făcut. Diferența este în numărul de contacte. ÎN comutator de trecere, spre deosebire de simplu, trei contacte în loc de două.
Astfel puteți asambla cel mai simplu laser. Ce poate face un astfel de „amplificator de lumină” de casă:
- Aprindeți un chibrit de la distanță.
- Topiți pungile de plastic și hârtie absorbantă.
- Emite un fascicul pe o distanță mai mare de 100 de metri.
Prin urmare, trebuie să utilizați cu atenție un astfel de dispozitiv: nu-l străluciți pe suprafețele reflectorizante (oglinzi, sticlă, reflectoare) și, în general, fiți extrem de atenți - fasciculul poate provoca vătămări dacă lovește ochiul chiar și de la o distanță de o sută de metri .
Laser DIY pe video
Astăzi vom vorbi despre cum să faci singur un laser puternic verde sau albastru acasă din materiale vechi cu propriile mâini. Vom lua în considerare, de asemenea, desene, diagrame și designul de indicatori laser de casă cu un fascicul de aprindere și o rază de acțiune de până la 20 km
Baza dispozitivului laser este un generator cuantic optic, care, folosind energie electrică, termică, chimică sau de altă natură, produce un fascicul laser.
Funcționarea laserului se bazează pe fenomenul de radiații forțate (induse). Radiația laser poate fi continuă, cu putere constantă, sau pulsată, atingând puteri de vârf extrem de mari. Esența fenomenului este că un atom excitat este capabil să emită un foton sub influența altui foton fără absorbția acestuia, dacă energia acestuia din urmă este egală cu diferența de energii ale nivelurilor atomului înainte și după radiatii. În acest caz, fotonul emis este coerent cu fotonul care a provocat radiația, adică este copia lui exactă. În acest fel lumina este amplificată. Acest fenomen diferă de radiația spontană, în care fotonii emiși au direcții aleatorii de propagare, polarizare și fază.
Probabilitatea ca un foton aleator să provoace emisie stimulată de la un atom excitat este exact egală cu probabilitatea de absorbție a acestui foton de către un atom într-o stare neexcitată. Prin urmare, pentru a amplifica lumina, este necesar ca în mediu să existe mai mulți atomi excitați decât cei neexcitați. Într-o stare de echilibru, această condiție nu este îndeplinită, așa că folosim diverse sisteme pomparea mediului activ laser (optic, electric, chimic etc.). În unele scheme, elementul de lucru cu laser este folosit ca amplificator optic pentru radiația dintr-o altă sursă.
Nu există un flux extern de fotoni într-un generator cuantic, folosindu-se o populație inversă diverse surse pompare. În funcție de surse, există diferite metode de pompare:
optic - lampă bliț puternică;
descărcarea de gaze în substanța de lucru (mediu activ);
injectarea (transferul) purtătorilor de curent într-un semiconductor din zonă
tranziții r-n;
excitație electronică (iradierea unui semiconductor pur în vid cu un flux de electroni);
termică (încălzirea gazului urmată de răcire rapidă;
chimică (utilizarea energiei reactii chimice) și alții.
Sursa primară de generare este procesul de emisie spontană, prin urmare, pentru a asigura continuitatea generațiilor de fotoni este necesară existența unui feedback pozitiv, datorită căruia fotonii emiși provoacă acte ulterioare de emisie indusă. Pentru a face acest lucru, mediul activ laser este plasat într-o cavitate optică. În cel mai simplu caz, este format din două oglinzi, dintre care una este translucidă - prin ea, fasciculul laser iese parțial din rezonator.
Reflectându-se din oglinzi, fasciculul de radiații trece în mod repetat prin rezonator, provocând tranziții induse în acesta. Radiația poate fi continuă sau pulsată. În același timp, folosind diferite dispozitive pentru a opri și a porni rapid feedback-ul și, prin urmare, a reduce perioada impulsurilor, este posibil să se creeze condiții pentru generarea de radiații de putere foarte mare - acestea sunt așa-numitele impulsuri gigant. Acest mod de operare cu laser se numește modul Q-switched.
Raza laser este un flux de lumină coerent, monocrom, polarizat, direcționat îngust. Într-un cuvânt, acesta este un fascicul de lumină emis nu numai de surse sincrone, ci și într-un interval foarte îngust și direcțional. Un fel de flux luminos extrem de concentrat.
Radiația generată de un laser este monocromatică, probabilitatea de emisie a unui foton de o anumită lungime de undă este mai mare decât cea a unuia apropiat, asociată cu lărgirea liniei spectrale, iar probabilitatea tranzițiilor induse la această frecvență are și ea un maxim. Prin urmare, treptat în timpul procesului de generare, fotonii de o anumită lungime de undă vor domina asupra tuturor celorlalți fotoni. În plus, datorită aranjamentului special al oglinzilor, doar acei fotoni care se propagă într-o direcție paralelă cu axa optică a rezonatorului la mică distanță de acesta sunt reținuți în fasciculul laser, fotonii rămași părăsesc rapid volumul rezonatorului; Astfel, fasciculul laser are un unghi de divergență foarte mic. În cele din urmă, fasciculul laser are o polarizare strict definită. Pentru a face acest lucru, în rezonator sunt introduse diverși polarizatori, de exemplu, pot fi plăci de sticlă plate instalate la un unghi Brewster față de direcția de propagare a fasciculului laser.
Lungimea de undă de lucru a laserului, precum și alte proprietăți, depind de ce fluid de lucru este utilizat în laser. Fluidul de lucru este „pompat” cu energie pentru a obține efectul inversării populației de electroni, care determină emisia stimulată de fotoni și un efect de amplificare optică. Cea mai simplă formă Rezonatorul optic este format din două oglinzi paralele (pot fi și patru sau mai multe dintre ele) situate în jurul fluidului de lucru laser. Radiația stimulată a fluidului de lucru este reflectată înapoi de oglinzi și este din nou amplificată. Până în momentul în care iese, valul poate fi reflectat de multe ori.
Deci, să formulăm pe scurt condițiile necesare pentru a crea o sursă de lumină coerentă:
ai nevoie de o substanță de lucru cu populație inversată. Numai atunci se poate realiza amplificarea luminii prin tranziții forțate;
substanța de lucru ar trebui să fie plasată între oglinzile care oferă feedback;
câștigul dat de substanța de lucru, ceea ce înseamnă că numărul de atomi sau molecule excitați din substanța de lucru trebuie să fie mai mare decât o valoare de prag în funcție de coeficientul de reflexie al oglinzii de ieșire.
Următoarele tipuri de fluide de lucru pot fi utilizate în proiectarea laserelor:
Lichid. Este folosit ca fluid de lucru, de exemplu, în laserele colorante. Compoziția include un solvent organic (metanol, etanol sau etilenglicol) în care sunt dizolvați coloranții chimici (cumarină sau rodamină). Lungime de undă de operare lasere lichide determinată de configurația moleculelor de colorant utilizate.
Gaze. În special, dioxid de carbon, argon, cripton sau amestecuri de gaze, ca la laserele cu heliu-neon. „Pomparea” cu energia acestor lasere se realizează cel mai adesea folosind descărcări electrice.
Solide (cristale și pahare). Materialul solid al unor astfel de fluide de lucru este activat (dopat) prin adăugarea unei cantități mici de ioni de crom, neodim, erbiu sau titan. Cristalele utilizate în mod obișnuit sunt granatul de ytriu aluminiu, fluorură de litiu ytriu, safir (oxid de aluminiu) și sticla silicată. Laserele cu stare solidă sunt de obicei „pompate” de o lampă bliț sau alt laser.
Semiconductori. Un material în care tranziția electronilor între nivelurile de energie poate fi însoțită de radiații. Laserele cu semiconductor sunt foarte compacte, „pompate” de curent electric, ceea ce le permite să fie utilizate în aparate de uz casnic, cum ar fi CD playere.
Pentru a transforma un amplificator într-un oscilator, este necesar să se organizeze feedback-ul. La lasere, acest lucru se realizează prin plasarea substanței active între suprafețe reflectorizante (oglinzi), formând așa-numitul „rezonator deschis” datorită faptului că o parte din energia emisă de substanța activă este reflectată de oglinzi și revine din nou la substanța activă
Laserul folosește rezonatoare optice de diferite tipuri - cu oglinzi plate, sferice, combinații de plate și sferice etc. În rezonatoarele optice care oferă feedback în Laser, doar anumite tipuri de oscilații pot fi excitate câmp electromagnetic, care sunt numite oscilații naturale sau moduri ale rezonatorului.
Modurile sunt caracterizate prin frecvență și formă, adică distribuția spațială a vibrațiilor. Într-un rezonator cu oglinzi plate, tipurile de oscilații corespunzătoare undelor plane care se propagă de-a lungul axei rezonatorului sunt excitate predominant. Un sistem de două oglinzi paralele rezonează doar la anumite frecvențe – iar în laser joacă, de asemenea, rolul pe care îl joacă un circuit oscilator în generatoarele convenționale de joasă frecvență.
Utilizarea unui rezonator deschis (și nu a unuia închis - o cavitate metalică închisă - caracteristică domeniului de microunde) este fundamentală, deoarece în domeniul optic un rezonator cu dimensiunile L = ? (L este dimensiunea caracteristică a rezonatorului, ? este lungimea de undă) pur și simplu nu poate fi fabricată, iar la L >> ? un rezonator închis își pierde proprietățile rezonante deoarece numărul de tipuri posibile de oscilații devine atât de mare încât se suprapun.
Absența pereților laterali reduce semnificativ numărul de tipuri posibile de oscilații (moduri) datorită faptului că undele care se propagă la un unghi față de axa rezonatorului depășesc rapid limitele sale și permite menținerea proprietăților rezonante ale rezonatorului la L. >> ?. Cu toate acestea, rezonatorul din laser nu numai că oferă feedback prin returnarea radiației reflectate de oglinzi către substanța activă, ci determină și spectrul radiației laser, caracteristicile energetice ale acestuia și direcția radiației.
În cea mai simplă aproximare a unei unde plane, condiția pentru rezonanță într-un rezonator cu oglinzi plate este ca un număr întreg de semi-unde să se potrivească de-a lungul lungimii rezonatorului: L=q(?/2) (q este un număr întreg) , ceea ce conduce la o expresie pentru frecvența tipului de oscilație cu indicele q: ?q=q(C/2L). Ca urmare, spectrul de radiații al luminii, de regulă, este un set de linii spectrale înguste, intervalele dintre care sunt identice și egale cu c/2L. Numărul de linii (componente) pentru o lungime L dată depinde de proprietățile mediului activ, adică de spectrul de emisie spontană la tranziția cuantică utilizată și poate ajunge la câteva zeci și sute. În anumite condiții, se dovedește a fi posibilă izolarea unei componente spectrale, adică implementarea unui regim de laser cu un singur mod. Lățimea spectrală a fiecărei componente este determinată de pierderile de energie din rezonator și, în primul rând, de transmiterea și absorbția luminii de către oglinzi.
Profilul de frecvență al câștigului în substanța de lucru (este determinat de lățimea și forma liniei substanței de lucru) și setul de frecvențe naturale ale rezonatorului deschis. Pentru rezonatoarele deschise cu un factor de înaltă calitate utilizate în lasere, lățimea de bandă a rezonatorului ??p, care determină lățimea curbelor de rezonanță ale modurilor individuale, și chiar distanța dintre modurile învecinate ??h se dovedesc a fi mai mică decât lățimea liniei de câștig. ??h, și chiar și în laserele cu gaz, unde lărgirea liniei este cea mai mică. Prin urmare, în circuitul de amplificare intră mai multe tipuri de oscilații rezonatoare.
Astfel, laserul nu generează neapărat la o frecvență mai des, dimpotrivă, generarea are loc simultan la mai multe tipuri de oscilații, pentru ce amplificare? mai multe pierderi în rezonator. Pentru ca laserul să funcționeze la o singură frecvență (în modul cu o singură frecvență), de obicei este necesar să se ia masuri speciale(de exemplu, creșteți pierderile, așa cum se arată în Figura 3) sau modificați distanța dintre oglinzi astfel încât un singur mod să intre în circuitul de câștig. Deoarece în optică, așa cum s-a menționat mai sus, ?h > ?p și frecvența de generare într-un laser este determinată în principal de frecvența rezonatorului, atunci pentru a menține stabilă frecvența de generare, este necesar să se stabilizeze rezonatorul. Deci, dacă câștigul în substanța de lucru acoperă pierderile din rezonator pentru anumite tipuri de oscilații, pe ele are loc generarea. Sămânța pentru apariția sa este, ca în orice generator, zgomot, care reprezintă emisie spontană în lasere.
Pentru ca mediul activ să emită lumină monocromatică coerentă, este necesar să se introducă feedback, adică o parte din fluxul luminos emis de acest mediu este direcționată înapoi în mediu pentru a produce o emisie stimulată. Feedback-ul pozitiv se realizează folosind rezonatoare optice, care în versiunea elementară sunt două oglinzi coaxiale (paralele și de-a lungul aceleiași axe), dintre care una este translucidă, iar cealaltă este „surdă”, adică reflectă complet fluxul de lumină. Substanța de lucru (mediul activ), în care se creează o populație inversă, este plasată între oglinzi. Radiația stimulată trece prin mediul activ, este amplificată, reflectată de oglindă, trece din nou prin mediu și este amplificată în continuare. Printr-o oglindă translucidă, o parte din radiație este emisă în mediu extern, iar o parte din ea este reflectată înapoi în mediu și amplificată din nou. În anumite condiții, fluxul de fotoni în interiorul substanței de lucru va începe să crească ca o avalanșă și va începe generarea de lumină coerentă monocromatică.
Principiul de funcționare al unui rezonator optic, numărul predominant de particule ale substanței de lucru, reprezentat de cercuri deschise, se află în starea fundamentală, adică la nivelul de energie inferior. Doar nu număr mare particulele, reprezentate de cearcăne, sunt într-o stare excitată electronic. Când substanța de lucru este expusă la o sursă de pompare, majoritatea particulelor intră într-o stare excitată (numărul de cearcăne a crescut) și se creează o populație inversă. În continuare (Fig. 2c) are loc emisia spontană a unor particule care apar într-o stare excitată electronic. Radiația îndreptată într-un unghi față de axa rezonatorului va părăsi substanța de lucru și rezonatorul. Radiația, care este îndreptată de-a lungul axei rezonatorului, se va apropia de suprafața oglinzii.
Pentru o oglindă translucidă, o parte din radiație va trece prin ea în mediu, iar o parte din ea va fi reflectată și din nou direcționată în substanța de lucru, implicând particule în stare excitată în procesul de emisie stimulată.
La oglinda „surdă”, întregul flux de radiație va fi reflectat și va trece din nou prin substanța de lucru, inducând radiații de la toate particulele excitate rămase, ceea ce reflectă situația în care toate particulele excitate și-au renunțat la energia stocată, iar la ieșirea de rezonatorul, pe partea oglinzii translucide, s-a format un flux puternic de radiații induse.
De bază elemente structurale laserele includ o substanță de lucru cu anumite niveluri de energie ale atomilor și moleculelor lor constitutive, o sursă de pompă care creează o populație inversă în substanța de lucru și un rezonator optic. Există un număr mare de lasere diferite, dar toate au aceleași și simple diagrama schematica dispozitiv, care este prezentat în fig. 3.
Excepție fac laserele cu semiconductori datorită specificității lor, deoarece totul despre ele este special: fizica proceselor, metodele de pompare și proiectarea. Semiconductorii sunt formațiuni cristaline. Într-un atom individual, energia electronului capătă valori discrete strict definite și, prin urmare stări energetice electronii dintr-un atom sunt descriși în limbajul nivelurilor. Într-un cristal semiconductor, nivelurile de energie formează benzi de energie. Într-un semiconductor pur care nu conține impurități, există două benzi: așa-numita bandă de valență și banda de conducție situată deasupra acestuia (pe scara de energie).
Între ele există un decalaj al valorilor energetice interzise, care se numește bandgap. La o temperatură a semiconductorului egală cu zero absolut, banda de valență ar trebui să fie complet umplută cu electroni, iar banda de conducere ar trebui să fie goală. În condiții reale, temperatura este întotdeauna peste zero absolut. Dar o creștere a temperaturii duce la excitarea termică a electronilor, unii dintre ei sar din banda de valență în banda de conducție.
Ca urmare a acestui proces, un anumit număr (relativ mic) de electroni apare în banda de conducție și un număr corespunzător de electroni va lipsi din banda de valență până când este complet umplut. O vacanță de electroni în banda de valență este reprezentată de o particulă încărcată pozitiv, care se numește gaură. Tranziția cuantică a unui electron prin banda interzisă de jos în sus este considerată un proces de generare a unei perechi electron-gaură, cu electroni concentrați la marginea inferioară a benzii de conducție și găuri la marginea superioară a benzii de valență. Tranzițiile prin zona interzisă sunt posibile nu numai de jos în sus, ci și de sus în jos. Acest proces se numește recombinare electron-gaură.
Când un semiconductor pur este iradiat cu lumină a cărei energie fotonică depășește ușor banda interzisă, în cristalul semiconductor pot apărea trei tipuri de interacțiune a luminii cu materia: absorbția, emisia spontană și emisia stimulată de lumină. Primul tip de interacțiune este posibil atunci când un foton este absorbit de un electron situat lângă marginea superioară a benzii de valență. În acest caz, puterea energetică a electronului va deveni suficientă pentru a depăși banda interzisă și va face o tranziție cuantică la banda de conducție. Emisia spontană de lumină este posibilă atunci când un electron se întoarce spontan din banda de conducție în banda de valență cu emisia unui cuantum de energie - un foton. Radiația externă poate iniția tranziția către banda de valență a unui electron situat lângă marginea inferioară a benzii de conducere. Rezultatul acestui al treilea tip de interacțiune a luminii cu substanța semiconductoare va fi nașterea unui foton secundar, identic ca parametrii și direcția de mișcare cu fotonul care a inițiat tranziția.
Pentru a genera radiații laser, este necesar să se creeze o populație inversă de „niveluri de lucru” în semiconductor - pentru a crea o concentrație suficient de mare de electroni la marginea inferioară a benzii de conducție și o concentrație corespunzătoare de găuri la marginea banda de valență. În aceste scopuri, laserele cu semiconductor pur sunt de obicei pompate de un flux de electroni.
Oglinzile rezonatoare sunt margini lustruite ale cristalului semiconductor. Dezavantajul unor astfel de lasere este că multe materiale semiconductoare generează radiații laser doar la foarte mare temperaturi scăzute, iar bombardarea cristalelor semiconductoare de către un flux de electroni face ca acesta să se încălzească foarte mult. Acest lucru necesită dispozitive de răcire suplimentare, ceea ce complică proiectarea dispozitivului și mărește dimensiunile acestuia.
Proprietățile semiconductorilor cu impurități diferă semnificativ de proprietățile semiconductorilor puri, puri. Acest lucru se datorează faptului că atomii unor impurități donează cu ușurință unul dintre electronii lor benzii de conducție. Aceste impurități sunt numite impurități donor, iar un semiconductor cu astfel de impurități se numește n-semiconductor. Atomii altor impurități, dimpotrivă, captează un electron din banda de valență, iar astfel de impurități sunt acceptoare, iar un semiconductor cu astfel de impurități este un p-semiconductor. Nivelul de energie al atomilor de impurități este situat în interiorul benzii interzise: pentru n-conductori - lângă marginea inferioară a benzii de conducere, pentru /-conductori - lângă marginea superioară a benzii de valență.
Dacă se creează o tensiune electrică în această regiune astfel încât să existe un pol pozitiv pe partea semiconductorului p și un pol negativ pe partea semiconductorului p, atunci sub influența câmp electric electronii de la n-semiconductor și găurile de la n-semiconductor se vor deplasa (injecta) în regiunea joncțiunii p-n.
Când electronii și găurile se recombină, vor fi emiși fotoni, iar în prezența unui rezonator optic, se poate genera radiație laser.
Oglinzile rezonatorului optic sunt margini lustruite ale cristalului semiconductor, orientate perpendicular avion p-n- tranziție. Astfel de lasere sunt miniaturale, deoarece dimensiunea elementului activ semiconductor poate fi de aproximativ 1 mm.
În funcție de caracteristica luată în considerare, toate laserele sunt împărțite după cum urmează).
Primul semn. Se obișnuiește să se facă distincția între amplificatoare laser și generatoare. În amplificatoare, radiația laser slabă este furnizată la intrare și este amplificată în mod corespunzător la ieșire. Nu există radiații externe în generatoare; aceasta apare în substanța de lucru datorită excitației sale folosind diverse surse de pompă. Toate dispozitivele laser medicale sunt generatoare.
Al doilea semn este starea fizică a substanței de lucru. În conformitate cu aceasta, laserele sunt împărțite în stare solidă (rubin, safir etc.), gaz (heliu-neon, heliu-cadmiu, argon, dioxid de carbon etc.), lichid (dielectric lichid cu atomi de lucru cu impurități rare). metale pământești) și semiconductor (arseniură -galiu, arseniură de galiu fosfură, seleniură de plumb etc.).
Metoda de excitare a substanței de lucru este a treia trăsătură distinctivă a laserelor. În funcție de sursa de excitație, laserele se disting: pompate optic, pompate printr-o descărcare de gaz, excitare electronică, injecție de purtători de sarcină, pompată termic, pompată chimic și altele.
Spectrul de emisie laser este următoarea caracteristică de clasificare. Dacă radiația este concentrată într-o gamă îngustă de lungimi de undă, atunci laserul este considerat monocromatic și datele sale tehnice indică o anumită lungime de undă; dacă este într-o gamă largă, atunci laserul ar trebui să fie considerat bandă largă și este indicat intervalul de lungimi de undă.
Pe baza naturii energiei emise, se disting laserele pulsate și laserele cu radiație continuă. Conceptele de laser pulsat și laser cu modularea în frecvență a radiației continue nu trebuie confundate, deoarece în al doilea caz primim în esență radiații intermitente de diferite frecvențe. Laserele cu impulsuri au putere mare într-un singur impuls, ajungând la 10 W, în timp ce puterea lor medie a impulsului, determinată de formulele corespunzătoare, este relativ mică. Pentru laserele cu frecvență modulată continuă, puterea în așa-numitul impuls este mai mică decât puterea radiației continue.
Pe baza puterii medii de ieșire a radiației (următoarea caracteristică de clasificare), laserele sunt împărțite în:
· de înaltă energie (densitate de flux generată, putere de radiație pe suprafața unui obiect sau a unui obiect biologic - peste 10 W/cm2);
· energie medie (densitatea fluxului de putere de radiație generată - de la 0,4 la 10 W/cm2);
· cu energie redusă (densitatea fluxului de putere a radiației generată este mai mică de 0,4 W/cm2).
· soft (iradiere de energie generată - E sau densitate de flux de putere pe suprafața iradiată - până la 4 mW/cm2);
· medie (E - de la 4 la 30 mW/cm2);
· tare (E - mai mult de 30 mW/cm2).
Conform " Standarde sanitareși reguli pentru proiectarea și funcționarea laserelor nr. 5804-91”, în funcție de gradul de pericol al radiației generate pentru personalul de exploatare, laserele sunt împărțite în patru clase.
Laserele de primă clasă includ astfel de dispozitive tehnice a căror ieșire de radiații colimate (limitate într-un unghi solid limitat) nu reprezintă un pericol atunci când iradiază ochii și pielea oamenilor.
Laserele de clasa a doua sunt dispozitive ale căror radiații de ieșire reprezintă un pericol atunci când iradiază ochi cu radiații directe și reflectate specular.
Laserele din clasa a treia sunt dispozitive a căror radiație de ieșire prezintă un pericol atunci când iradiază ochi cu radiație directă și reflectată specular, precum și radiație reflectată difuz la o distanță de 10 cm de o suprafață reflectorizant difuz și (sau) atunci când iradiază pielea cu radiații directe și reflectate specular.
Laserele din clasa a patra sunt dispozitive a căror radiație de ieșire prezintă un pericol atunci când pielea este iradiată cu radiație reflectată difuz la o distanță de 10 cm de o suprafață reflectorizant difuz.
Omul a învățat multe invenții tehnice observând fenomene naturale, analizându-le și aplicând cunoștințele dobândite în realitatea înconjurătoare. Așa a câștigat omul capacitatea de a aprinde focul, a creat o roată, a învățat să genereze electricitate și a câștigat controlul asupra reacției nucleare.
Spre deosebire de toate aceste invenții, laserul nu are analogi în natură. Apariția sa a fost asociată exclusiv cu ipoteze teoretice în cadrul fizicii cuantice emergente. Existența principiului care a stat la baza laserului a fost prezisă la începutul secolului XX de cel mai mare om de știință Albert Einstein.
Cuvântul „laser” a apărut ca urmare a reducerii a cinci cuvinte care descriu esența unui proces fizic la primele litere. În rusă, acest proces se numește „amplificare a luminii prin emisie stimulată”.
Prin principiul său de funcționare, un laser este un generator de fotoni cuantici. Esența fenomenului care stă la baza acestuia este că, sub influența energiei sub formă de foton, un atom emite un alt foton, care este identic cu primul în direcția de mișcare, faza și polarizarea acestuia. Ca rezultat, lumina emisă este îmbunătățită.
Acest fenomen este imposibil în condiții de echilibru termodinamic. Pentru a crea radiații induse, se folosesc diverse metode: electrice, chimice, gaze și altele. Utilizarea laserelor utilizate în condiții domestice (unități de disc laser, imprimante laser). metoda semiconductoarelor stimularea radiațiilor sub influența curentului electric.
Principiul de funcționare este că fluxul de aer trece prin încălzitor în tubul pistolului cu aer cald și, după ce a atins temperaturile stabilite, intră în piesa care se lipiază prin duze speciale.
Dacă apar defecțiuni, invertorul de sudură poate fi reparat cu propriile mâini. Sfaturi de reparații pot fi citite aici.
În plus, o componentă necesară a oricărui laser cu drepturi depline este rezonator optic, a cărui funcție este de a amplifica un fascicul de lumină prin reflectarea lui de mai multe ori. În acest scop, sistemele laser folosesc oglinzi.
Ar trebui spus că a crea un laser cu adevărat puternic cu propriile mâini acasă este nerealist. Pentru a face acest lucru, trebuie să aveți cunoștințe speciale, să efectuați calcule complexe și să aveți o bază materială și tehnică bună.
De exemplu, mașinile laser care pot tăia metalul devin extrem de fierbinți și necesită măsuri extreme de răcire, inclusiv utilizarea azotului lichid. În plus, dispozitivele care funcționează pe baza principiului cuantic sunt extrem de capricioase, necesită cea mai fină reglare și nu tolerează nici cele mai mici abateri de la parametrii necesari.
Componentele necesare pentru asamblare
Pentru a asambla un circuit laser cu propriile mâini, veți avea nevoie de:
- DVD-ROM cu funcție de reinscriere (RW). Conține o diodă laser roșie cu o putere de 300 mW. Puteți folosi diode laser de la BLU-RAY-ROM-RW - emit lumină violetă cu o putere de 150 mW. Pentru scopurile noastre, cele mai bune ROM-uri sunt cele care au viteze de scriere mai mari: sunt mai puternice.
- Puls NCP1529. Convertorul produce un curent de 1A, stabilizează tensiunea în intervalul 0,9-3,9 V. Acești indicatori sunt ideali pentru dioda noastră laser, care necesită o tensiune constantă de 3 V.
- Colimator pentru obținerea unui fascicul de lumină uniform. Acum există numeroase module laser la vânzare de la diverși producători, inclusiv colimatoare.
- Lentila de ieșire din ROM.
- O carcasă, de exemplu, de la un indicator laser sau o lanternă.
- Firele.
- Baterii 3,6 V.
Pentru a conecta piesele, devine necesar să se determine care cablu este fază și unde este neutru și masă. Un astfel de instrument va ajuta în acest sens.
Astfel puteți asambla cel mai simplu laser. Ce poate face un astfel de „amplificator de lumină” de casă:
- Aprindeți un chibrit de la distanță.
- Topiți pungile de plastic și hârtie absorbantă.
- Emite un fascicul pe o distanță mai mare de 100 de metri.
Acest laser este periculos: nu va arde prin piele sau îmbrăcăminte, dar poate deteriora ochii.
Prin urmare, trebuie să utilizați cu atenție un astfel de dispozitiv: nu-l străluciți pe suprafețele reflectorizante (oglinzi, sticlă, reflectoare) și, în general, fiți extrem de atenți - fasciculul poate provoca vătămări dacă lovește ochiul chiar și de la o distanță de o sută de metri .
Laser DIY pe video
Realizarea unui laser puternic de ardere cu propriile mâini nu este o sarcină dificilă, cu toate acestea, pe lângă capacitatea de a folosi un fier de lipit, va trebui să fii atent și atent în abordarea ta. Merită remarcat imediat că aici nu sunt necesare cunoștințe profunde din domeniul ingineriei electrice și puteți face un dispozitiv chiar și acasă. Principalul lucru atunci când lucrați este să luați măsuri de precauție, deoarece expunerea la un fascicul laser este dăunătoare pentru ochi și piele.
Un laser este o jucărie periculoasă care poate dăuna sănătății dacă este folosită cu neglijență. Nu îndreptați laserul spre oameni sau animale!
De ce vei avea nevoie?
Orice laser poate fi împărțit în mai multe componente:
- emițător de flux luminos;
- optica;
- alimentare electrică;
- stabilizator de alimentare (driver).
Pentru a realiza un laser puternic de casă, va trebui să luați în considerare toate aceste componente separat. Cel mai practic și mai ușor de asamblat este un laser bazat pe o diodă laser, pe care îl vom lua în considerare în acest articol.
De unde pot obține o diodă pentru un laser?
Elementul de lucru al oricărui laser este o diodă laser. Îl puteți cumpăra de la aproape orice magazin de radio sau îl puteți obține de pe o unitate CD care nu funcționează. Faptul este că inoperabilitatea unității este rareori asociată cu defecțiunea diodei laser. Dacă ai un drive stricat, poți costuri suplimentare ia-l element necesar. Dar trebuie să țineți cont de faptul că tipul și proprietățile sale depind de modificarea unității.
Cel mai slab laser, care operează în domeniul infraroșu, este instalat în unitățile CD-ROM. Puterea sa este suficientă doar pentru a citi CD-uri, iar fasciculul este aproape invizibil și nu este capabil să ardă obiecte. CD-RW are încorporată o diodă laser mai puternică, potrivită pentru ardere și proiectată pentru aceeași lungime de undă. Este considerată cea mai periculoasă, deoarece emite un fascicul într-o zonă a spectrului invizibilă pentru ochi.
Unitatea DVD-ROM este echipată cu două diode laser slabe, a căror energie este suficientă doar pentru a citi CD-uri și DVD-uri. Inscriptorul DVD-RW conține un laser roșu de mare putere. Fasciculul său este vizibil în orice lumină și poate aprinde cu ușurință anumite obiecte.
BD-ROM-ul conține un laser violet sau albastru, care este similar în parametri cu analogul de pe DVD-ROM. De la scriitoarele BD-RE puteți obține cea mai puternică diodă laser cu un fascicul frumos violet sau albastru capabil să ardă. Cu toate acestea, găsirea unei astfel de unități pentru dezasamblare este destul de dificilă, iar un dispozitiv care funcționează este costisitor.
Cea mai potrivită este o diodă laser luată de pe o unitate DVD-RW. Diodele laser de cea mai înaltă calitate sunt instalate în unitățile LG, Sony și Samsung.
Cu cât viteza de scriere a unității DVD este mai mare, cu atât este mai puternică dioda laser instalată în ea.
Demontarea unității
Având unitatea în față, scoateți mai întâi capacul superior deșuruband 4 șuruburi. Apoi scoateți mecanismul mobil, care este situat în centru și conectat la placa de circuit imprimat cablu flexibil. Următorul obiectiv este o diodă laser, presată în siguranță într-un radiator din aluminiu sau aliaj de duraluminiu. Se recomandă asigurarea protecției împotriva electricității statice înainte de a o demonta. Pentru a face acest lucru, cablurile diodei laser sunt lipite sau învelite cu sârmă subțire de cupru.
În continuare, există două opțiuni posibile. Primul implică operarea unui laser finit sub forma unei instalații staționare împreună cu un radiator standard. A doua opțiune este asamblarea dispozitivului în corpul unei lanterne portabile sau al unui indicator laser. În acest caz, va trebui să aplicați forță pentru a tăia sau a tăia radiatorul fără a deteriora elementul radiant.
Șofer
Alimentarea cu laser trebuie gestionată în mod responsabil. Ca și în cazul LED-urilor, trebuie să fie o sursă de curent stabilizată. Pe Internet există multe circuite alimentate de o baterie sau acumulator printr-un rezistor limitator. Suficiența acestei soluții este discutabilă, deoarece tensiunea bateriei sau bateriei se modifică în funcție de nivelul de încărcare. În consecință, curentul care curge prin dioda emițătoare laser se va abate foarte mult de la valoarea nominală. Ca urmare, dispozitivul nu va funcționa eficient la curenți scăzuti, iar la curenți mari va duce la o scădere rapidă a intensității radiației sale.
Cea mai bună opțiune este să folosiți un stabilizator de curent simplu construit pe bază. Acest microcircuit aparține categoriei de stabilizatori universali integrati cu capacitatea de a seta independent curentul și tensiunea de ieșire. Microcircuitul funcționează într-o gamă largă de tensiuni de intrare: de la 3 la 40 volți.
Un analog al LM317 este cipul intern KR142EN12.
Pentru primul experiment de laborator, diagrama de mai jos este potrivită. Singurul rezistor din circuit este calculat folosind formula: R=I/1,25, unde I este curentul laser nominal (valoarea de referință).
Uneori, la ieșirea stabilizatorului sunt instalate în paralel cu dioda un condensator polar de 2200 μF x 16 V și un condensator nepolar de 0,1 μF. Participarea lor este justificată în cazul alimentării cu tensiune la intrare de la o sursă de alimentare staționară, care poate lipsi o componentă alternativă nesemnificativă și zgomot de impuls. Unul dintre aceste circuite, alimentat de o baterie Krona sau o baterie mică, este prezentat mai jos.
Diagrama arată valoarea aproximativă a rezistenței R1. Pentru a o calcula cu exactitate, trebuie să utilizați formula de mai sus.
După ce ați asamblat circuitul electric, puteți face o conexiune preliminară și, ca dovadă a funcționalității circuitului, puteți observa lumina împrăștiată roșu strălucitor a diodei emitatoare. După măsurarea curentului real și a temperaturii corpului, merită să ne gândim la necesitatea instalării unui radiator. Dacă laserul va fi utilizat într-o instalație staționară la curenți mari pentru o perioadă lungă de timp, atunci trebuie asigurată răcirea pasivă. Acum a mai rămas foarte puțin pentru a atinge obiectivul: concentrați-vă și obțineți un fascicul îngust de mare putere.
Optica
În termeni științifici, este timpul să construim un colimator simplu, un dispozitiv pentru producerea de fascicule de raze de lumină paralele. Opțiune idealăÎn acest scop, va exista o lentilă standard luată din unitate. Cu ajutorul acestuia puteți obține un fascicul laser destul de subțire cu un diametru de aproximativ 1 mm. Cantitatea de energie a unui astfel de fascicul este suficientă pentru a arde prin hârtie, țesătură și carton în câteva secunde, pentru a topi plasticul și a arde prin lemn. Dacă focalizați un fascicul mai subțire, acest laser poate tăia placaj și plexiglas. Dar configurarea și atașarea în siguranță a obiectivului la unitate este destul de dificilă din cauza distanței focale mici.
Este mult mai ușor să construiești un colimator bazat pe un pointer laser. În plus, carcasa acestuia poate găzdui un șofer și o baterie mică. Ieșirea va fi un fascicul cu un diametru de aproximativ 1,5 mm și un efect de ardere mai mic. Pe vreme de ceață sau zăpadă abundentă, puteți observa efecte de lumină incredibile prin direcționarea fluxului de lumină către cer.
Prin magazinul online puteți achiziționa un colimator gata făcut, special conceput pentru montarea și reglarea unui laser. Corpul său va servi drept radiator. Cunoscând dimensiunile tuturor părților componente ale dispozitivului, puteți cumpăra o lanternă LED ieftină și puteți utiliza carcasa acesteia.
În concluzie, aș dori să adaug câteva fraze despre pericolele radiațiilor laser. În primul rând, nu îndreptați niciodată raza laser în ochii oamenilor sau animalelor. Acest lucru duce la o deficiență vizuală gravă. În al doilea rând, purtați ochelari verzi când experimentați cu laserul roșu. Ele blochează trecerea cea mai mare parte a porțiunii roșii a spectrului. Cantitatea de lumină transmisă prin ochelari depinde de lungimea de undă a radiației. Privirea din lateral la raza laser fără echipament de protecție este permisă doar pentru o perioadă scurtă de timp. În caz contrar, pot apărea dureri de ochi.
Citeste si
Te-ai decis să faci ceva incredibil folosind detalii simple? Laserul nu este considerat un produs nou în zilele noastre, dar a-l face acasă nu este dificil. Vă vom spune cum să faceți singur un laser folosind o unitate de disc și o lanternă obișnuită.
Atenţie! Puterea laserului ajunge la 250 de miliwați. Înainte de a începe experimentul, aveți grijă de siguranța dumneavoastră și purtați ochelari de protecție (ochelari de protecție pentru sudor). Nu îndreptați niciodată raza laser către oameni sau animale, în special spre ochii lor. Laserele pot răni oamenii.
Pentru a face singuri un laser, vom avea nevoie de:
1. Dispozitiv pentru înregistrarea discurilor DVD.
2. Indicator laser AixiZ (puteți lua încă unul).
3. Șurubelniță.
4. Lanterna.
Cum să aflați puterea unei diode laser?
Puterea laserului poate fi determinată de caracteristicile vitezei de înregistrare ale discurilor cu două straturi:1. Viteză 10X, putere laser 170-200 MiliWatt.
2. Viteză 16X, putere laser 250-270 MiliWatt.
Instrucţiuni. Cum se face un laser?
Pasul #1. Deșurubați unitatea DVD și deschideți capacul. Eliberăm și scoatem căruciorul (structura unității poate diferi, dar fiecare unitate are două ghidaje de-a lungul cărora căruciorul se mișcă) și deconectam toate cablurile.
Pasul #2. După ce am eliberat căruciorul, începem să deșurubam șuruburile și piesele pentru a elibera dioda în sine. Unitatea poate avea două lasere cu diode:
1. Pentru citirea discului (dioda infrarosu).
2. Pentru înregistrarea unui disc (diodă roșie).
Placa este atașată la dioda dorită (roșu), utilizați un fier de lipit obișnuit pentru a elibera dioda.
Pasul #3. După un scurt proces, ar trebui să obținem o diodă în această formă.
În fiecare casă există echipamente vechi care au căzut în paragină. Cineva o aruncă într-o groapă de gunoi, iar unii meșteri încearcă să-l folosească pentru niște invenții de casă. Așadar, un indicator laser vechi poate fi folosit în mod adecvat - este posibil să faceți un tăietor cu laser cu propriile mâini.
Pentru a face un laser adevărat dintr-un bibelou inofensiv, trebuie să pregătiți următoarele articole:
- indicator laser;
- lanternă cu baterii reîncărcabile;
- scriitor de CD/DVD-RW vechi, poate nu funcționează. Principalul lucru este că are o unitate cu un laser funcțional;
- un set de șurubelnițe și un fier de lipit. Este mai bine să utilizați un tăietor de marcă, dar dacă nu aveți unul, poate fi unul obișnuit.
Realizarea unui tăietor cu laser
În primul rând, trebuie să scoateți dispozitivul de tăiere cu laser din unitate. Această muncă nu este dificilă, dar va trebui să aveți răbdare și să acordați maximă atenție. Deoarece conține un număr mare de fire, acestea au aceeași structură. Atunci când alegeți o unitate, este important să luați în considerare prezența unei opțiuni de scriere, deoarece în acest model puteți face note cu un laser. Înregistrarea se face prin evaporarea unui strat subțire de metal de pe disc. În cazul în care laserul lucrează pentru citire, acesta este folosit cu jumătate de inimă, luminând discul.
Când demontați elementele de fixare superioare, puteți găsi un cărucior cu un laser situat în el, care se poate mișca în două direcții. Ar trebui să fie îndepărtat cu atenție prin deșurubare, există un număr mare de dispozitive și șuruburi detașabile care sunt importante să fie îndepărtate cu grijă. Pentru munca in continuare este necesară o diodă roșie, cu care se efectuează arderea. Pentru a-l îndepărta, veți avea nevoie de un fier de lipit și, de asemenea, trebuie să îndepărtați cu grijă elementele de fixare. Este important de reținut că partea de neînlocuit pentru realizarea unui tăietor cu laser nu trebuie scuturată sau scăpată, prin urmare, se recomandă să fiți precaut atunci când scoateți dioda laser.
Cum va fi extras? elementul principal viitorul model laser, trebuie să cântăriți cu atenție totul și să vă dați seama unde să îl plasați și cum să conectați sursa de alimentare la acesta, deoarece dioda unui laser de scriere necesită mult mai mult curent decât dioda de la un pointer laser și, în acest caz pot fi folosite mai multe metode.
Apoi, dioda din indicator este înlocuită. Pentru a crea un laser puternic, dioda originală trebuie scoasă din indicator, iar în locul ei trebuie instalată una similară de pe unitatea CD/DVD-RW. Indicatorul este dezasamblat în conformitate cu secvența. Trebuie să fie nerăsucită și împărțită în două părți, cu partea care trebuie înlocuită deasupra. Vechea diodă este îndepărtată și dioda necesară este instalată în locul ei, care poate fi asigurată cu lipici. Există momente în care pot apărea dificultăți la îndepărtarea vechii diode, în această situație, puteți folosi un cuțit și agitați puțin indicatorul;
Următorul pas este să faci un nou caz. Pentru a face viitorul laser convenabil de utilizat, conectați-l la curent și utilizați un corp de lanternă pentru a-i oferi un aspect impresionant. Partea superioară convertită a indicatorului laser este instalată în lanternă și este furnizată energie de la baterii reîncărcabile, care sunt conectate la diodă. Este important să nu confundați polaritatea sursei de alimentare. Înainte de a asambla lanterna, sticla și părțile indicatorului trebuie îndepărtate, deoarece va conduce prost traseul direct al fasciculului laser.
Ultimul pas este pregătirea pentru utilizare. Înainte de conectare, trebuie să verificați dacă laserul este bine fixat, dacă polaritatea firelor este conectată corect și dacă laserul este instalat la nivel.
După parcurgerea acestor pași simpli, tăietorul cu laser este gata de utilizare. Acest laser poate fi folosit pentru a arde hârtie, polietilenă și pentru a aprinde chibrituri. Domeniul de aplicare poate fi vast, totul va depinde de imaginația ta.
Puncte suplimentare
Este posibil să faci un laser mai puternic. Pentru a o face veți avea nevoie de:
- Unitate DVD-RW, poate fi nefuncțională;
- condensatoare 100 pF și 100 mF;
- rezistență 2-5 Ohm;
- trei baterii reîncărcabile;
- fire cu fier de lipit;
- colimator;
- lanterna LED din otel.
Acesta este un kit simplu care este folosit pentru a asambla un driver care, folosind o placă, va conduce cutterul cu laser la puterea necesară. Sursa de curent nu poate fi conectată direct la diodă, deoarece se va deteriora instantaneu. De asemenea, este important să țineți cont de faptul că o diodă laser trebuie alimentată de curent, dar nu de tensiune.
Un colimator este un corp echipat cu o lentilă, datorită căreia toate razele converg într-un singur fascicul îngust. Astfel de dispozitive pot fi achiziționate de la magazinele de piese radio. Sunt convenabile, deoarece au deja spațiu pentru instalarea unei diode laser, iar în ceea ce privește costul, este destul de mic, doar 200-500 de ruble.
Desigur, puteți folosi corpul unui indicator, dar va fi dificil să atașați un laser la acesta. Astfel de modele sunt realizate din material plastic, iar acest lucru va face ca carcasa să se încălzească și nu va fi suficient de răcită.
Principiul de fabricație este similar cu cel anterior, deoarece în acest caz se folosește și o diodă laser de pe o unitate DVD-RW.
În timpul producției este necesară utilizarea brățărilor antistatice.
Acest lucru este necesar pentru a elimina static din dioda laser este foarte sensibil. Dacă nu există brățări, vă puteți descurca cu mijloace improvizate - puteți înfășura un fir subțire în jurul diodei. Apoi, șoferul este asamblat.
Înainte de asamblarea întregului dispozitiv, se verifică funcționarea șoferului. În acest caz, este necesar să conectați o diodă nefuncțională sau o a doua diodă și să măsurați puterea curentului furnizat cu un multimetru. Având în vedere viteza curentului, este important să-i selectați puterea conform standardelor. Pentru multe modele este aplicabil un curent de 300-350 mA, iar pentru cele mai rapide se poate folosi 500 mA, dar pentru aceasta trebuie folosit un driver complet diferit.
Desigur, un astfel de laser poate fi asamblat de orice tehnician neprofesionist, dar totuși, pentru frumusețe și comoditate, este cel mai rezonabil să construiți un astfel de dispozitiv într-o carcasă mai estetică și care să utilizați poate fi ales pentru a se potrivi fiecăruia. gust. Cel mai practic ar fi să-l asamblați în carcasa unei lanterne LED, deoarece dimensiunile sale sunt compacte, doar 10x4 cm. Cu toate acestea, nu aveți nevoie să porți un astfel de dispozitiv în buzunar, deoarece autoritățile competente pot depune reclamații. Cel mai bine este să depozitați un astfel de dispozitiv într-o carcasă specială pentru a evita praful pe obiectiv.
Este important să nu uităm că dispozitivul este o armă de acest fel, care trebuie folosită cu prudență și nu trebuie îndreptată spre animale sau oameni, deoarece este foarte periculos și poate dăuna sănătății, cel mai periculos este atunci când este îndreptat. la ochi. E periculos să dai dispozitive similare copii.
Laserul poate fi echipat cu diverse dispozitive, iar apoi o vizor destul de puternică pentru arme, atât pneumatice, cât și arme de foc, va ieși dintr-o jucărie inofensivă.
Iată câteva sfaturi simple pentru realizarea unui tăietor cu laser. Îmbunătățind ușor acest design, puteți realiza tăietori pentru tăierea materialului acrilic, placajului și plasticului și puteți efectua gravuri.
Ți-ai dorit vreodată să faci un laser adevărat? În realitate, nu este atât de dificil pe cât ar părea. Tot ce aveți nevoie este o unitate DVD și câteva materiale.
Să ne dăm seama cum să facem un laser acasă. De ce vei avea nevoie pentru asta?
- Unitate DVD cu funcție de rescriere;
- indicator laser;
- colimator pentru a obține un fascicul de lumină uniform;
- mai multe șurubelnițe;
- cuțit de papetărie;
- foarfece metalice;
- fier de lipit
Cursul de acțiune
Dezasamblam unitatea DVD și scoatem panoul superior din ea. Sunteți interesat de locația trăsurii pentru că acolo se află ghidurile. Deșurubați șuruburile și scoateți căruciorul. Nu uitați să deconectați toți conectorii!
Începem procesul de dezasamblare a căruciorului. Va avea 2 diode. Unul este folosit pentru citire, celălalt este folosit pentru arderea pistelor - este roșu. Avem nevoie exact de acesta din urmă.
De obicei, această diodă este înșurubată pe placă cu șuruburi, care ar trebui să fie deșurubate cu atenție cu o șurubelniță mică. Verificați funcționalitatea acestuia conectându-l la o baterie. Scoateți cu grijă dioda din carcasă. Luăm colimatorul achiziționat și îl dezasamblam. Există o diodă laser înăuntru. Îl scoatem, iar în locul lui îl punem pe cel care a fost scos din unitate.
Puteți folosi o șurubelniță pentru demontare. Dacă elementul devine încăpățânat, merită aplicat cuțit ascuțit. Această parte trebuie îndepărtată cu grijă, având grijă să nu dăuneze altor componente ale plăcii.
Următorul pas este instalarea diodei în carcasă. Trebuie lipit cu adeziv rezistent la căldură. Este important să-l instalați în aceeași poziție cu cea precedentă. Luăm un fier de lipit și lipim firele la element, respectând polaritatea.
Acum este timpul să procesăm indicatorul laser. Deșurubați capacul și scoateți componentele. Reflectorul poate necesita modificare. Faceți-i marginile netede folosind un fișier. Nu uitați să îndepărtați plexiglasul.
Scoateți bateriile și apoi introduceți structura asamblată mai devreme în locul emițătorului. Apoi, asamblam indicatorul laser ordine inversă, dar fără a folosi o lentilă de plastic.
Finisaje
Acum trebuie să readuceți bateriile la locul lor inițial și să verificați dispozitivul creat. Nu îndreptați niciodată laserul către dvs. sau către oamenii sau animalele din jurul vostru. Nu este foarte puternic, dar va topi cu ușurință o pungă de plastic sau alt material de grosime similară. Lungimea fasciculului va depăși 100 m, cu ajutorul lui puteți aprinde un chibrit la o asemenea distanță.
Nu este dificil să asamblați un laser cu propriile mâini, nu aveți nevoie de instrumente sau lucruri speciale pentru aceasta. Este important să nu uităm că acest lucru nu se aplică ca jucărie. Este periculos să îl îndreptați către oglinzi sau alte suprafețe reflectorizante. Dacă vă place să experimentați, atunci aceasta este o modalitate excelentă de a crea un lucru interesant.