Ciao signore e signori. Oggi apro una serie di articoli dedicati ai laser ad alta potenza, perché Habrasearch dice che le persone cercano articoli del genere. Voglio dirti come puoi realizzare un laser abbastanza potente a casa e anche insegnarti come usare questo potere non solo per il gusto di "brillare sulle nuvole".

Avvertimento!

L'articolo descrive la produzione di un laser ad alta potenza ( 300 mW ~ alimenta 500 puntatori cinesi), che può nuocere alla vostra salute e a quella degli altri! Stai estremamente attento! Utilizzare occhiali di sicurezza speciali e non dirigere il raggio laser verso persone o animali!

Scopriamolo.

Su Habré, gli articoli sui Dragon Laser portatili, come Hulk, sono apparsi solo un paio di volte. In questo articolo ti dirò come realizzare un laser che non abbia una potenza inferiore alla maggior parte dei modelli venduti in questo negozio.

Cuciniamo.

Per prima cosa devi preparare tutti i componenti:
- un'unità DVD-RW non funzionante (o funzionante) con una velocità di scrittura pari o superiore a 16x;
- condensatori da 100 pF e 100 mF;
- resistenza 2-5 Ohm;
- tre batterie AAA;
- saldatore e fili;
- collimatore (o puntatore cinese);
- acciaio Torcia elettrica a LED.

Questo minimo richiesto per creare un semplice modello di driver. Il driver è, infatti, una scheda che emetterà il nostro diodo laser alla potenza richiesta. Non collegare la fonte di alimentazione direttamente al diodo laser: si romperà. Il diodo laser deve essere alimentato con corrente, non con tensione.

Un collimatore è, infatti, un modulo dotato di una lente che riduce tutta la radiazione in un fascio stretto. I collimatori già pronti possono essere acquistati nei negozi di radio. Questi hanno immediatamente un posto conveniente per installare un diodo laser e il costo è di 200-500 rubli.

Puoi anche utilizzare un collimatore di un puntatore cinese, tuttavia, il diodo laser sarà difficile da collegare e molto probabilmente il corpo del collimatore stesso sarà realizzato in plastica metallizzata. Ciò significa che il nostro diodo non si raffredderà bene. Ma anche questo è possibile. Questa opzione può essere trovata alla fine dell'articolo.

Facciamolo.

Per prima cosa devi procurarti il ​​diodo laser stesso. Questa è una parte molto fragile e piccola della nostra unità DVD-RW: fai attenzione. Nel carrello del nostro motore si trova un potente diodo laser rosso. Puoi distinguerlo da uno debole per il suo radiatore più grande di quello di un diodo IR convenzionale.

Si consiglia di utilizzare un braccialetto antistatico poiché il diodo laser è molto sensibile alla tensione statica. Se non è presente il braccialetto, puoi avvolgere i cavi del diodo con un filo sottile mentre attende l'installazione nella custodia.

Secondo questo schema, è necessario saldare il driver.

Non confondere la polarità! Anche il diodo laser si guasterà istantaneamente se la polarità dell'alimentazione fornita non è corretta.

Il diagramma mostra un condensatore da 200 mF, tuttavia, per la portabilità, 50-100 mF sono sufficienti.

Proviamo.

Prima di installare il diodo laser e assemblare il tutto nell'alloggiamento, verificare la funzionalità del driver. Collegare un altro diodo laser (non funzionante o il secondo dell'azionamento) e misurare la corrente con un multimetro. A seconda delle caratteristiche della velocità, l'intensità della corrente deve essere scelta correttamente. Per 16 modelli, 300-350 mA sono abbastanza adatti. Per i 22x più veloci, puoi fornire anche 500 mA, ma con un driver completamente diverso, la cui produzione intendo descrivere in un altro articolo.

Sembra terribile, ma funziona!

Estetica.

Un laser assemblato a peso può solo vantarsi davanti agli stessi pazzi tecno-maniaci, ma per bellezza e comodità è meglio assemblarlo in una comoda custodia. Qui è meglio scegliere tu stesso come ti piace. Ho montato l'intero circuito in una normale torcia a LED. Le sue dimensioni non superano i 10x4 cm. Ti sconsiglio però di portarlo con te: non si sa mai quali pretese potrebbero avanzare le autorità competenti. È meglio conservarlo in una custodia speciale in modo che la lente sensibile non si impolveri.

Questa è un'opzione con costi minimi: viene utilizzato un collimatore di un puntatore cinese:

L'utilizzo di un modulo realizzato in fabbrica ti consentirà di ottenere i seguenti risultati:

Il raggio laser è visibile di sera:

E, naturalmente, al buio:

Forse.

Sì, nei seguenti articoli voglio raccontare e mostrare come possono essere utilizzati tali laser. Come realizzare esemplari molto più potenti, capaci di tagliare metallo e legno, e non solo di accendere fiammiferi e sciogliere plastica. Come creare ologrammi e scansionare oggetti per creare modelli 3D Studio Max. Come realizzare potenti laser verdi o blu. L'ambito di applicazione dei laser è piuttosto ampio e un articolo non può farlo qui.

Dobbiamo ricordare.

Non dimenticare le precauzioni di sicurezza! I laser non sono un giocattolo! Prenditi cura dei tuoi occhi!

Oggi parleremo di come realizzare da soli un potente laser verde o blu a casa con materiali di scarto con le proprie mani. Considereremo anche disegni, schemi e la progettazione di puntatori laser fatti in casa con raggio di accensione e portata fino a 20 km

La base del dispositivo laser è un generatore quantistico ottico che, utilizzando energia elettrica, termica, chimica o di altro tipo, produce un raggio laser.

Il funzionamento del laser si basa sul fenomeno della radiazione forzata (indotta). La radiazione laser può essere continua, con potenza costante, oppure pulsata, raggiungendo potenze di picco estremamente elevate. L'essenza del fenomeno è che un atomo eccitato è in grado di emettere un fotone sotto l'influenza di un altro fotone senza il suo assorbimento, se l'energia di quest'ultimo è uguale alla differenza nelle energie dei livelli dell'atomo prima e dopo l'atomo. radiazione. In questo caso il fotone emesso è coerente con il fotone che ha provocato la radiazione, cioè ne è la copia esatta. In questo modo la luce viene amplificata. Questo fenomeno differisce dalla radiazione spontanea, in cui i fotoni emessi hanno direzioni di propagazione, polarizzazione e fase casuali
La probabilità che un fotone casuale provochi un'emissione stimolata da un atomo eccitato è esattamente uguale alla probabilità di assorbimento di questo fotone da parte di un atomo in uno stato non eccitato. Pertanto, per amplificare la luce, è necessario che nel mezzo ci siano più atomi eccitati che non eccitati. In uno stato di equilibrio, questa condizione non è soddisfatta, quindi vengono utilizzati vari sistemi per il pompaggio del mezzo attivo del laser (ottico, elettrico, chimico, ecc.). In alcuni schemi, l'elemento di lavoro del laser viene utilizzato come amplificatore ottico per la radiazione proveniente da un'altra sorgente.

Non esiste un flusso esterno di fotoni in un generatore quantistico; al suo interno viene creata una popolazione inversa utilizzando varie sorgenti di pompaggio. A seconda delle fonti ci sono vari modi pompaggio:
ottico: potente lampada flash;
scarico di gas nella sostanza di lavoro (mezzo attivo);
iniezione (trasferimento) di portatori di corrente in un semiconduttore nella zona
transizioni p-n;
eccitazione elettronica (irradiazione di un semiconduttore puro nel vuoto con un flusso di elettroni);
termico (riscaldamento del gas seguito da un rapido raffreddamento;
chimico (usando l'energia delle reazioni chimiche) e alcuni altri.

La fonte primaria di generazione è il processo di emissione spontanea, pertanto, per garantire la continuità delle generazioni di fotoni, è necessaria l'esistenza di un feedback positivo, grazie al quale i fotoni emessi provocano successivi atti di emissione indotta. Per fare ciò, il mezzo attivo del laser viene posizionato in una cavità ottica. Nel caso più semplice, è costituito da due specchi, uno dei quali è traslucido: attraverso di esso il raggio laser esce parzialmente dal risonatore.

Riflettendo dagli specchi, il raggio di radiazione passa ripetutamente attraverso il risonatore, provocando in esso transizioni indotte. La radiazione può essere continua o pulsata. Allo stesso tempo, utilizzando vari dispositivi per disattivare e attivare rapidamente il feedback e quindi ridurre il periodo degli impulsi, è possibile creare le condizioni per generare radiazioni di altissima potenza: questi sono i cosiddetti impulsi giganti. Questa modalità di funzionamento del laser è chiamata modalità Q-switched.
Il raggio laser è un flusso luminoso coerente, monocromatico, polarizzato e strettamente diretto. In una parola, si tratta di un raggio di luce emesso non solo da sorgenti sincrone, ma anche in un intervallo molto ristretto e direzionale. Una sorta di flusso luminoso estremamente concentrato.

La radiazione generata da un laser è monocromatica, la probabilità di emissione di un fotone di una certa lunghezza d'onda è maggiore di quella di uno vicino, legato all'allargamento della linea spettrale, e anche la probabilità di transizioni indotte a questa frequenza è un massimo. Pertanto, gradualmente durante il processo di generazione, i fotoni di una determinata lunghezza d'onda domineranno su tutti gli altri fotoni. Inoltre, grazie alla particolare disposizione degli specchi, solo i fotoni che si propagano in direzione parallela all'asse ottico del risonatore a breve distanza da esso vengono trattenuti nel raggio laser; i restanti fotoni lasciano rapidamente il volume del risonatore; Pertanto, il raggio laser ha un angolo di divergenza molto piccolo. Infine, il raggio laser ha una polarizzazione rigorosamente definita. Per fare ciò, nel risonatore vengono introdotti diversi polarizzatori, ad esempio lastre di vetro piatte installate con un angolo di Brewster rispetto alla direzione di propagazione del raggio laser.

La lunghezza d'onda di lavoro del laser, così come altre proprietà, dipendono dal fluido di lavoro utilizzato nel laser. Il fluido di lavoro viene “pompato” con energia per ottenere l'effetto di inversione della popolazione elettronica, che provoca un'emissione stimolata di fotoni e un effetto di amplificazione ottica. La forma più semplice di un risonatore ottico è costituita da due specchi paralleli (possono essercene anche quattro o più) posizionati attorno al fluido di lavoro del laser. La radiazione stimolata del fluido di lavoro viene riflessa dagli specchi e viene nuovamente amplificata. Fino al momento in cui esce, l'onda può riflettersi molte volte.

Formuliamo quindi brevemente le condizioni necessarie per creare una fonte di luce coerente:

hai bisogno di una sostanza funzionante con popolazione invertita. Solo allora è possibile ottenere l’amplificazione della luce attraverso transizioni forzate;
la sostanza di lavoro dovrebbe essere posizionata tra gli specchi che forniscono feedback;
il guadagno dato dalla sostanza di lavoro, il che significa che il numero di atomi o molecole eccitati nella sostanza di lavoro deve essere maggiore di un valore di soglia che dipende dal coefficiente di riflessione dello specchio di uscita.

I seguenti tipi di fluidi di lavoro possono essere utilizzati nella progettazione dei laser:

Liquido. Viene utilizzato come fluido di lavoro, ad esempio, nei laser a coloranti. La composizione comprende un solvente organico (metanolo, etanolo o glicole etilenico) in cui sono disciolti coloranti chimici (cumarina o rodamina). Lunghezza di lavoro La lunghezza d'onda dei laser liquidi è determinata dalla configurazione delle molecole di colorante utilizzate.

Gas. In particolare, diossido di carbonio, argon, kripton o miscele di gas, come nei laser elio-neon. Il "pompaggio" con l'energia di questi laser viene spesso effettuato utilizzando scariche elettriche.
Solidi (cristalli e vetri). Il materiale solido di tali fluidi di lavoro viene attivato (drogato) aggiungendo una piccola quantità di ioni cromo, neodimio, erbio o titanio. I cristalli comuni utilizzati sono il granato di ittrio e alluminio, il fluoruro di litio-ittrio, lo zaffiro (ossido di alluminio) e il vetro silicato. I laser a stato solido vengono solitamente "pompati" da una lampada flash o da un altro laser.

Semiconduttori. Un materiale in cui la transizione degli elettroni tra i livelli energetici può essere accompagnata da radiazioni. I laser a semiconduttore sono molto compatti e vengono "pompati" dalla corrente elettrica, consentendone l'utilizzo in dispositivi di consumo come i lettori CD.

Per trasformare un amplificatore in un oscillatore è necessario organizzare il feedback. Nei laser ciò si ottiene ponendo la sostanza attiva tra superfici riflettenti (specchi), formando un cosiddetto “risonatore aperto” per il fatto che parte dell'energia emessa dalla sostanza attiva viene riflessa dagli specchi e ritorna nuovamente il principio attivo

Il Laser utilizza risonatori ottici di vario tipo: con specchi piani, sferici, combinazioni di piatto e sferico, ecc. Nei risonatori ottici che forniscono feedback nel Laser, possono essere eccitati solo alcuni tipi di oscillazioni del campo elettromagnetico, che sono chiamate naturali oscillazioni o modi del risonatore.

I modi sono caratterizzati dalla frequenza e dalla forma, cioè dalla distribuzione spaziale delle vibrazioni. In un risonatore a specchi piani vengono eccitati prevalentemente i tipi di oscillazioni corrispondenti alle onde piane che si propagano lungo l'asse del risonatore. Un sistema di due specchi paralleli risuona solo a determinate frequenze e nel laser svolge anche il ruolo che svolge un circuito oscillatorio nei convenzionali generatori a bassa frequenza.

L'utilizzo di un risonatore aperto (e non chiuso - una cavità metallica chiusa - caratteristica del campo delle microonde) è fondamentale, poiché nel campo ottico un risonatore di dimensioni L = ? (L è la dimensione caratteristica del risonatore, ? è la lunghezza d'onda) semplicemente non può essere prodotto, e a L >> ? un risonatore chiuso perde le sue proprietà risonanti perché il numero di possibili tipi di oscillazioni diventa così grande da sovrapporsi.

L'assenza di pareti laterali riduce significativamente il numero di possibili tipi di oscillazioni (modi) a causa del fatto che le onde che si propagano ad angolo rispetto all'asse del risonatore vanno rapidamente oltre i suoi limiti e consente di mantenere le proprietà risonanti del risonatore a L >>?. Tuttavia, il risonatore nel laser non solo fornisce un feedback restituendo la radiazione riflessa dagli specchi alla sostanza attiva, ma determina anche lo spettro della radiazione laser, le sue caratteristiche energetiche e la direzione della radiazione.
Nell'approssimazione più semplice di un'onda piana, la condizione per la risonanza in un risonatore con specchi piani è che un numero intero di semionde si adatti alla lunghezza del risonatore: L=q(?/2) (q è un numero intero) , che porta ad un'espressione per la frequenza del tipo di oscillazione con l'indice q: ?q=q(C/2L). Di conseguenza, lo spettro di radiazione della luce, di regola, è un insieme di linee spettrali strette, i cui intervalli sono identici e uguali a c/2L. Il numero di linee (componenti) per una data lunghezza L dipende dalle proprietà del mezzo attivo, cioè dallo spettro di emissione spontanea nella transizione quantistica utilizzata e può raggiungere diverse decine e centinaia. In determinate condizioni risulta possibile isolare una componente spettrale, ovvero implementare una modalità laser monomodale. L'ampiezza spettrale di ciascuna componente è determinata dalle perdite di energia nel risonatore e, innanzitutto, dalla trasmissione e dall'assorbimento della luce da parte degli specchi.

Il profilo di frequenza del guadagno nella sostanza di lavoro (è determinato dalla larghezza e dalla forma della linea della sostanza di lavoro) e l'insieme delle frequenze naturali del risonatore aperto. Per i risonatori aperti con un fattore di alta qualità utilizzati nei laser, la banda passante del risonatore ??p, che determina la larghezza delle curve di risonanza dei singoli modi, e anche la distanza tra modi vicini ??h risulta essere inferiore alla larghezza della linea di guadagno ??h, e anche nei laser a gas, dove l'allargamento della linea è minimo. Pertanto, diversi tipi di oscillazioni del risonatore entrano nel circuito di amplificazione.

Pertanto, il laser non genera necessariamente ad una frequenza, ma al contrario, la generazione avviene contemporaneamente a diversi tipi di oscillazioni, per cui l'amplificazione? maggiori perdite nel risonatore. Affinché il laser funzioni ad una frequenza (in modalità a frequenza singola), di norma è necessario adottare misure speciali (ad esempio aumentare le perdite, come mostrato nella Figura 3) o modificare la distanza tra gli specchi in modo che solo uno entri nel circuito di guadagno. Poiché in ottica, come notato sopra, ?h > ?p e la frequenza di generazione in un laser è determinata principalmente dalla frequenza del risonatore, per mantenere stabile la frequenza di generazione, è necessario stabilizzare il risonatore. Quindi, se il guadagno nella sostanza di lavoro copre le perdite nel risonatore per determinati tipi di oscillazioni, su di essi si verifica la generazione. Il seme del suo verificarsi è, come in ogni generatore, il rumore, che rappresenta l'emissione spontanea nei laser.
Affinché il mezzo attivo emetta luce monocromatica coerente, è necessario introdurre il feedback, cioè parte di ciò che viene emesso da questo mezzo flusso luminoso rimandare nel mezzo per produrre un'emissione stimolata. Positivo Feedback viene effettuato utilizzando risonatori ottici, che nella versione elementare sono due specchi coassiali (paralleli e lungo lo stesso asse), uno dei quali è traslucido e l'altro è “sordo”, cioè riflette completamente il flusso luminoso. Tra gli specchi viene posta la sostanza di lavoro (mezzo attivo), in cui viene creata una popolazione inversa. La radiazione stimolata passa attraverso il mezzo attivo, viene amplificata, riflessa dallo specchio, attraversa nuovamente il mezzo e viene ulteriormente amplificata. Attraverso uno specchio traslucido, parte della radiazione viene emessa nell'ambiente esterno, mentre una parte viene riflessa nuovamente nell'ambiente e nuovamente amplificata. In determinate condizioni, il flusso di fotoni all'interno della sostanza di lavoro inizierà ad aumentare come una valanga e inizierà la generazione di luce monocromatica coerente.

Secondo il principio di funzionamento del risonatore ottico, il numero predominante di particelle della sostanza di lavoro, rappresentato da cerchi aperti, si trova allo stato fondamentale, cioè al livello energetico inferiore. Semplicemente no un gran numero di le particelle, rappresentate da cerchi scuri, si trovano in uno stato elettronicamente eccitato. Quando la sostanza di lavoro viene esposta a una fonte di pompaggio, la maggior parte delle particelle entra in uno stato eccitato (il numero di occhiaie è aumentato) e viene creata una popolazione inversa. Successivamente (Fig. 2c) si verifica l'emissione spontanea di alcune particelle che si verificano in uno stato elettronicamente eccitato. La radiazione diretta ad angolo rispetto all'asse del risonatore lascerà la sostanza di lavoro e il risonatore. La radiazione diretta lungo l'asse del risonatore si avvicinerà alla superficie dello specchio.

Per uno specchio traslucido, parte della radiazione lo attraverserà ambiente, e parte di esso verrà riflesso e nuovamente diretto nella sostanza di lavoro, coinvolgendo particelle in uno stato eccitato nel processo di emissione stimolata.

Sullo specchio “sordo”, l'intero flusso di radiazione verrà riflesso e passerà nuovamente attraverso la sostanza di lavoro, inducendo radiazione da tutte le particelle eccitate rimanenti, che riflette la situazione in cui tutte le particelle eccitate hanno rinunciato alla loro energia immagazzinata, e all'uscita di nel risonatore, dalla parte dello specchio traslucido, si formava un potente flusso di radiazione indotta.

I principali elementi strutturali dei laser includono una sostanza di lavoro con determinati livelli di energia dei suoi atomi e molecole costituenti, una sorgente di pompa che crea un'inversione di popolazione nella sostanza di lavoro e una cavità ottica. Esistono numerosi laser diversi, ma sono tutti uguali e semplici diagramma schematico dispositivo, che è mostrato in Fig. 3.

L'eccezione sono i laser a semiconduttore a causa della loro specificità, poiché in loro tutto è speciale: la fisica dei processi, i metodi di pompaggio e il design. I semiconduttori sono formazioni cristalline. In un singolo atomo, l'energia dell'elettrone assume valori discreti rigorosamente definiti, e quindi gli stati energetici dell'elettrone nell'atomo sono descritti nel linguaggio dei livelli. In un cristallo semiconduttore, i livelli energetici formano bande energetiche. In un semiconduttore puro, che non contiene impurità, sono presenti due bande: la cosiddetta banda di valenza e la banda di conduzione situata sopra di essa (sulla scala dell'energia).

Tra di loro c'è un divario di valori energetici proibiti, chiamato bandgap. A una temperatura del semiconduttore pari allo zero assoluto, la banda di valenza dovrebbe essere completamente riempita di elettroni e la banda di conduzione dovrebbe essere vuota. In condizioni reali, la temperatura è sempre al di sopra dello zero assoluto. Ma un aumento della temperatura porta all'eccitazione termica degli elettroni, alcuni dei quali saltano dalla banda di valenza alla banda di conduzione.

Come risultato di questo processo, nella banda di conduzione appare un certo numero (relativamente piccolo) di elettroni, mentre nella banda di valenza mancherà un numero corrispondente di elettroni finché questa non sarà completamente riempita. Una vacanza elettronica nella banda di valenza è rappresentata da una particella carica positivamente, chiamata lacuna. La transizione quantistica di un elettrone attraverso la banda proibita dal basso verso l'alto è considerata come un processo di generazione di una coppia elettrone-lacuna, con gli elettroni concentrati sul bordo inferiore della banda di conduzione e le lacune sul bordo superiore della banda di valenza. Le transizioni attraverso la zona vietata sono possibili non solo dal basso verso l'alto, ma anche dall'alto verso il basso. Questo processo è chiamato ricombinazione elettrone-lacuna.

Quando un semiconduttore puro viene irradiato con luce la cui energia fotonica supera leggermente la banda proibita, nel cristallo semiconduttore possono verificarsi tre tipi di interazione della luce con la materia: assorbimento, emissione spontanea ed emissione stimolata di luce. Il primo tipo di interazione è possibile quando un fotone viene assorbito da un elettrone situato vicino al bordo superiore della banda di valenza. In questo caso, la potenza energetica dell'elettrone diventerà sufficiente per superare il gap di banda e effettuerà una transizione quantistica alla banda di conduzione. L'emissione spontanea di luce è possibile quando un elettrone ritorna spontaneamente dalla banda di conduzione alla banda di valenza con l'emissione di un quanto di energia: un fotone. La radiazione esterna può avviare la transizione verso la banda di valenza di un elettrone situato vicino al bordo inferiore della banda di conduzione. Il risultato di questo terzo tipo di interazione della luce con la sostanza semiconduttrice sarà la nascita di un fotone secondario, identico nei parametri e nella direzione di movimento al fotone che ha avviato la transizione.

Per generare la radiazione laser, è necessario creare una popolazione inversa di “livelli di lavoro” nel semiconduttore: creare una concentrazione sufficientemente elevata di elettroni sul bordo inferiore della banda di conduzione e una concentrazione corrispondentemente elevata di lacune sul bordo della banda di conduzione. banda di valenza. Per questi scopi, i laser a semiconduttore puri vengono solitamente pompati da un flusso di elettroni.

Gli specchi del risonatore sono bordi lucidati del cristallo semiconduttore. Lo svantaggio di tali laser è che molti materiali semiconduttori generano radiazioni laser solo a temperature molto basse e il bombardamento dei cristalli semiconduttori da parte di un flusso di elettroni li fa diventare molto caldi. Ciò richiede dispositivi di raffreddamento aggiuntivi, il che complica la progettazione del dispositivo e ne aumenta le dimensioni.

Le proprietà dei semiconduttori con impurità differiscono in modo significativo dalle proprietà dei semiconduttori puri e senza impurità. Ciò è dovuto al fatto che gli atomi di alcune impurità donano facilmente uno dei loro elettroni alla banda di conduzione. Queste impurità sono chiamate impurità donatrici e un semiconduttore con tali impurità è chiamato n-semiconduttore. Gli atomi di altre impurità, al contrario, catturano un elettrone dalla banda di valenza, e tali impurità sono accettrici, e un semiconduttore con tali impurità è un semiconduttore p. Il livello energetico degli atomi di impurità si trova all'interno della banda proibita: per gli n-semiconduttori - vicino al bordo inferiore della banda di conduzione, per i /-semiconduttori - vicino al bordo superiore della banda di valenza.

Se in questa regione viene creata una tensione elettrica in modo che vi sia un polo positivo sul lato del semiconduttore p e un polo negativo sul lato del semiconduttore n, quindi sotto l'influenza del campo elettrico gli elettroni del n- il semiconduttore e i fori del semiconduttore /^ si sposteranno (iniettati). zona p-p- transizione.

Quando gli elettroni e le lacune si ricombinano, verranno emessi fotoni e, in presenza di un risonatore ottico, sarà possibile generare radiazione laser.

Gli specchi del risonatore ottico sono bordi lucidati del cristallo semiconduttore, orientati perpendicolarmente piano p-n- transizione. Tali laser sono in miniatura, poiché la dimensione dell'elemento attivo a semiconduttore può essere di circa 1 mm.

A seconda della caratteristica considerata, tutti i laser sono suddivisi come segue).

Primo segno. È consuetudine distinguere tra amplificatori laser e generatori. Negli amplificatori, all'ingresso viene fornita una debole radiazione laser, che viene corrispondentemente amplificata all'uscita. Non c'è radiazione esterna nei generatori; si forma nella sostanza di lavoro a causa della sua eccitazione utilizzando varie fonti di pompa. Tutti i dispositivi laser medicali sono generatori.

Il secondo segno è lo stato fisico della sostanza di lavoro. In base a ciò, i laser sono suddivisi in stato solido (rubino, zaffiro, ecc.), gas (elio-neon, elio-cadmio, argon, anidride carbonica, ecc.), liquido (dielettrico liquido con impurità atomi funzionanti di rari metalli terrosi) e semiconduttori (arseniuro-gallio, arseniuro di gallio fosfuro, seleniuro di piombo, ecc.).

Il metodo di eccitazione della sostanza di lavoro è la terza caratteristica distintiva dei laser. A seconda della fonte di eccitazione, i laser si distinguono: pompati otticamente, pompati da una scarica di gas, eccitazione elettronica, iniezione di portatori di carica, pompati termicamente, pompati chimicamente e alcuni altri.

Lo spettro di emissione laser è la successiva caratteristica di classificazione. Se la radiazione è concentrata in un intervallo ristretto di lunghezze d'onda, il laser è considerato monocromatico e i suoi dati tecnici indicano una lunghezza d'onda specifica; se in un intervallo ampio, il laser deve essere considerato a banda larga e viene indicato l'intervallo di lunghezze d'onda.

In base alla natura dell'energia emessa si distinguono laser pulsati e laser a radiazione continua. I concetti di laser pulsato e laser con modulazione di frequenza della radiazione continua non devono essere confusi, poiché nel secondo caso riceviamo essenzialmente radiazione intermittente di varie frequenze. I laser pulsati hanno un'elevata potenza in un singolo impulso, raggiungendo i 10 W, mentre la loro potenza media dell'impulso, determinata dalle formule corrispondenti, è relativamente piccola. Per i laser a modulazione di frequenza continua, la potenza nel cosiddetto impulso è inferiore alla potenza della radiazione continua.

In base alla potenza media di emissione della radiazione (la successiva caratteristica di classificazione), i laser sono suddivisi in:

· alta energia (la densità del flusso di potenza della radiazione generata sulla superficie di un oggetto o di un oggetto biologico è superiore a 10 W/cm2);

· media energia (densità del flusso di potenza della radiazione generata - da 0,4 a 10 W/cm2);

· a basso consumo energetico (la densità del flusso di potenza della radiazione generata è inferiore a 0,4 W/cm2).

· soft (irradiazione di energia generata - E o densità di flusso di potenza sulla superficie irradiata - fino a 4 mW/cm2);

· media (E - da 4 a 30 mW/cm2);

· duro (E - più di 30 mW/cm2).

In conformità con le "Norme e regole sanitarie per la progettazione e il funzionamento dei laser n. 5804-91", i laser sono suddivisi in quattro classi in base al grado di pericolo delle radiazioni generate per il personale operativo.

I laser di prima classe includono: dispositivi tecnici, la cui radiazione collimata (racchiusa in un angolo solido limitato) non rappresenta un pericolo quando si irradiano gli occhi e la pelle umana.

I laser di seconda classe sono apparecchi la cui radiazione in uscita costituisce un pericolo quando irradia gli occhi con radiazioni dirette e riflesse specularmente.

I laser della terza classe sono dispositivi la cui radiazione in uscita rappresenta un pericolo quando si irradiano gli occhi con radiazioni dirette e riflesse specularmente, nonché con radiazioni riflesse diffusamente ad una distanza di 10 cm da una superficie ampiamente riflettente e (o) quando si irradia la pelle con radiazione diretta e riflessa specularmente.

I laser della classe 4 sono apparecchi la cui radiazione in uscita costituisce un pericolo quando la pelle viene irradiata con una radiazione riflessa diffusamente ad una distanza di 10 cm da una superficie riflettente.

Molti di voi probabilmente hanno sentito dire che è possibile realizzare un puntatore laser o anche un raggio tagliente a casa utilizzando semplici mezzi improvvisati, ma poche persone sanno come realizzare un laser da soli. Prima di iniziare a lavorarci, assicurati di familiarizzare con le precauzioni di sicurezza.

Regole di sicurezza quando si lavora con il laser

L'uso improprio del raggio, soprattutto ad alta potenza, può causare danni materiali, nonché gravi danni alla salute dell'utente o degli astanti. Pertanto, prima di testare la tua copia creata, ricorda le seguenti regole:

1. Assicurati che non ci siano animali o bambini nella sala prove.
2. Non puntare mai il raggio verso animali o persone.
3. Indossare occhiali di sicurezza, come occhiali per saldatori.
4. Ricorda che anche un raggio riflesso può danneggiare la tua vista. Non puntare mai un laser negli occhi.
5. Non utilizzare il laser per accendere oggetti all'interno.

Il laser più semplice dal mouse di un computer

Se hai bisogno di un laser solo per divertimento, è sufficiente sapere come realizzare un laser a casa con un mouse. Il suo potere sarà abbastanza insignificante, ma non sarà difficile da produrre. Tutto ciò di cui hai bisogno è un mouse per computer, un piccolo saldatore, batterie, cavi e un interruttore di spegnimento.

Innanzitutto, il mouse deve essere smontato. È importante non romperli, ma svitarli con attenzione e rimuoverli in ordine. Prima l'involucro superiore, poi quello inferiore. Successivamente, utilizzando un saldatore, è necessario rimuovere il laser del mouse dalla scheda e saldarvi nuovi fili. Ora non resta che collegarli all'interruttore di spegnimento e collegare i fili ai contatti della batteria. Possono essere utilizzate batterie di qualsiasi tipo: sia quelle da dito che le cosiddette frittelle.

Quindi, il laser più semplice è pronto.

Se un raggio debole non ti basta e sei interessato a come realizzare un laser a casa con mezzi improvvisati con una potenza sufficientemente elevata, allora dovresti provare un metodo più complesso per realizzarlo, utilizzando un'unità DVD-RW.

Per lavorare avrai bisogno di:

• Unità DVD-RW (la velocità di scrittura deve essere almeno 16x);
• Batteria AAA, 3 pz.;
• resistore (da due a cinque ohm);
• collimatore (può essere sostituito con una parte di un puntatore laser cinese economico);
• condensatori 100 pF e 100 mF;
• Lampada a LED in acciaio;
• fili e saldatore.

Progresso del lavoro:

La prima cosa di cui abbiamo bisogno è un diodo laser. Si trova nel carrello dell'unità DVD-RW. Ha un dissipatore di calore più grande di un normale diodo a infrarossi. Ma attenzione, questa parte è molto fragile. Mentre il diodo non è installato, è meglio avvolgerne il conduttore con del filo, poiché è troppo sensibile alla tensione statica. Per favore paga Attenzione speciale per polarità. Se l'alimentazione non è corretta, il diodo si guasterà immediatamente.

Collegare le parti secondo il seguente schema: batteria, pulsante on/off, resistenza, condensatori, diodo laser. Una volta verificata la funzionalità del progetto non resta che pensare ad un comodo alloggiamento per il laser. Per questi scopi, il corpo in acciaio di una normale torcia è abbastanza adatto. Non dimenticatevi anche del collimatore, perché è lui che trasforma la radiazione in un fascio sottile.

Ora che sai come realizzare un laser a casa, non dimenticare di seguire le precauzioni di sicurezza, conservarlo in una custodia speciale e non portarlo con te, poiché le forze dell'ordine potrebbero presentare reclami contro di te a questo riguardo.

Guarda il video: Laser da un'unità DVD a casa e con le tue mani

Un laser cutter è un dispositivo unico che è utile avere nel garage di ogni uomo moderno. Realizzare un laser per tagliare il metallo con le tue mani non è difficile, l'importante è seguire regole semplici. La potenza di un dispositivo del genere sarà ridotta, ma esistono modi per aumentarla utilizzando i dispositivi disponibili. La funzionalità di una macchina di produzione che può fare qualsiasi cosa senza abbellimenti non può essere raggiunta con un prodotto fatto in casa. Ma per le faccende domestiche, questa unità tornerà utile. Diamo un'occhiata a come costruirlo.

Come realizzare un laser cutter in garage

Tutto è ingegnosamente semplice, quindi creare attrezzature che possano tagliare bellissimi modelli negli acciai resistenti, può essere realizzato con i normali materiali disponibili. Per realizzarlo avrai sicuramente bisogno di un vecchio puntatore laser. Inoltre, dovresti fare scorta di:

1. Una torcia alimentata da batterie ricaricabili.
2. Un vecchio DVD-ROM, dal quale dovremo rimuovere la matrice con un laser.
3. Saldatore e set di cacciaviti.

Il primo passo sarà smontare l'unità floppy del vecchio computer. Da lì dovremmo rimuovere il dispositivo. Fare attenzione a non danneggiare il dispositivo stesso. L'unità disco deve essere uno scrittore, e non solo un lettore, il punto è nella struttura della matrice del dispositivo. Non entreremo nei dettagli ora, ma utilizzeremo solo modelli moderni non funzionanti.

Successivamente, dovrai sicuramente rimuovere il diodo rosso, che brucia il disco durante la registrazione delle informazioni su di esso. Ho appena preso un saldatore e ho saldato gli elementi di fissaggio di questo diodo. Basta non buttarlo via per nessun motivo. Questo è un elemento sensibile che può deteriorarsi rapidamente se danneggiato.

Durante l'assemblaggio di taglierina laserÈ necessario tenere conto di quanto segue:

1. Dove è meglio installare un diodo rosso?
2. Come verranno alimentati gli elementi dell’intero sistema?
3. Come verrà distribuito il flusso di corrente elettrica nella parte.

Ricordare! Il diodo che eseguirà la combustione richiede molta più elettricità degli elementi dell'indicatore.

Questo dilemma è facilmente risolvibile. Il diodo del puntatore è sostituito da una luce rossa dell'azionamento. Dovresti smontare il puntatore con la stessa cura dell'unità disco; i danni ai connettori e ai supporti rovineranno il tuo futuro con le tue stesse mani. Una volta fatto questo, potete iniziare a realizzare la cover fatta in casa.

Per fare ciò, avrai bisogno di una torcia elettrica e di batterie ricaricabili che alimenteranno il laser cutter. Grazie alla torcia otterrai un oggetto comodo e compatto che non occupa molto spazio in casa. Il punto chiave l'attrezzatura di tale alloggiamento consiste nel scegliere la polarità corretta. Il vetro protettivo della precedente torcia viene rimosso in modo che non diventi un ostacolo al raggio diretto.

Il prossimo passo è alimentare il diodo stesso. Per fare ciò è necessario collegarlo al caricabatterie batteria, rispettando la polarità. Infine controlla:

• Fissaggio affidabile del dispositivo in morsetti e morsetti;
• Polarità del dispositivo;
• Direzione del raggio.

Correggi eventuali imprecisioni e, quando tutto sarà pronto, potrai congratularti con te stesso per il lavoro completato con successo. Il taglierino è pronto per l'uso. L'unica cosa che devi ricordare è che la sua potenza è molto inferiore a quella della sua controparte di produzione, quindi non può gestire metalli troppo spessi.

Accuratamente! La potenza del dispositivo è sufficiente per nuocere alla salute, quindi fai attenzione durante il funzionamento e cerca di non mettere le dita sotto il raggio.

Rafforzare un'installazione fatta in casa

Per aumentare la potenza e la densità del raggio, che è l'elemento di taglio principale, dovresti preparare:

• 2 “conder” per 100 pF e mF;
• Resistenza 2-5 ohm;
• 3 batterie ricaricabili;
• Collimatore.

L'impianto che hai già assemblato può essere rafforzato per ottenere a casa energia sufficiente per qualsiasi lavoro con il metallo. Quando lavori sul guadagno, ricorda che collegare il cutter direttamente a una presa sarebbe un suicidio, quindi dovresti assicurarti che la corrente arrivi prima ai condensatori e poi alle batterie.

Aggiungendo resistori puoi aumentare la potenza della tua installazione. Per aumentare ulteriormente l'efficienza del tuo dispositivo, utilizza un collimatore montato per focalizzare il raggio. Questo modello è venduto in qualsiasi negozio di elettricisti e il costo varia da 200 a 600 rubli, quindi non è difficile acquistarlo.

Quindi il circuito di assemblaggio viene eseguito nello stesso modo discusso sopra, solo che è necessario avvolgere un filo di alluminio attorno al diodo per rimuovere l'elettricità statica. Successivamente, devi misurare la forza attuale, per la quale prendi un multimetro. Entrambe le estremità del dispositivo sono collegate al diodo rimanente e misurate. A seconda delle vostre esigenze, potete regolare le letture da 300 mA a 500 mA.

Una volta completata la calibrazione attuale, puoi passare alla decorazione estetica del tuo cutter. Una vecchia torcia a LED in acciaio andrà benissimo per la custodia. È compatto e sta in tasca. Per evitare che l'obiettivo si sporchi, assicurati di procurarti una copertura.

Il taglierino finito deve essere conservato in una scatola o custodia. Polvere o umidità non dovrebbero arrivare lì, altrimenti il ​​dispositivo verrà danneggiato.

Qual è la differenza tra i modelli già pronti

Il costo è il motivo principale per cui molti artigiani ricorrono alla realizzazione di un laser cutter con le proprie mani. E il principio di funzionamento è il seguente:

1. Grazie alla creazione di un raggio laser direzionato, il metallo viene esposto
2. La potente radiazione fa evaporare il materiale e fuoriesce sotto la forza del flusso.
3. Di conseguenza, grazie al diametro ridotto del raggio laser, si ottiene un taglio di alta qualità del pezzo.

La profondità di taglio dipenderà dalla potenza dei componenti. Se i modelli di fabbrica sono dotati di materiali di alta qualità che forniscono una profondità sufficiente. Quello modelli fatti in casa sono in grado di affrontare tagli di 1-3 cm.

Grazie a tali sistemi laser è possibile realizzare modelli unici nella recinzione di una casa privata, componenti per decorare cancelli o recinzioni. Esistono solo 3 tipi di frese:

1. Stato solido. Il principio di funzionamento si basa sull'utilizzo di particolari tipi di vetro o cristalli delle apparecchiature LED. Si tratta di impianti di produzione a basso costo che vengono utilizzati nella produzione.
2. Fibra. Grazie all'utilizzo della fibra ottica è possibile ottenere un flusso potente e una sufficiente profondità di taglio. Sono analoghi ai modelli a stato solido, ma grazie alle loro capacità e caratteristiche prestazionali sono migliori di loro. Ma anche più costoso.
3. Gas. Dal nome è chiaro che per il funzionamento viene utilizzato il gas. Può essere azoto, elio, anidride carbonica. L'efficienza di tali dispositivi è superiore del 20% rispetto a tutti i precedenti. Vengono utilizzati per tagliare e saldare polimeri, gomma, vetro e persino metalli con un livello molto elevato di conduttività termica.

Nella vita di tutti i giorni senza costi speciali puoi ottenere solo un laser cutter a stato solido, ma la sua potenza con la corretta amplificazione, di cui abbiamo parlato sopra, è sufficiente per eseguire lavoro domestico. Ora sai come realizzare un dispositivo del genere, quindi agisci e prova.

Hai esperienza nello sviluppo di un laser cutter per metallo fai-da-te? Condividi con i lettori lasciando un commento sotto questo articolo!

Chi durante l'infanzia non sognava laser? Alcuni uomini sognano ancora. I puntatori laser convenzionali a bassa potenza non saranno più rilevanti per molto tempo, poiché la loro potenza lascia molto a desiderare. Rimangono 2 opzioni: acquistare un laser costoso o realizzarlo a casa utilizzando materiali improvvisati.

• Da un'unità DVD vecchia o rotta
• Da mouse del computer e una torcia elettrica
• Da un kit di parti acquistato in un negozio di elettronica

Come realizzare un laser a casa da uno vecchioDVDguidare

1. Trova un'unità DVD non funzionante o indesiderata che abbia una velocità di registrazione superiore a 16x e che emetta più di 160 mW di potenza. Perché non puoi prendere un CD registrabile, chiedi? Il fatto è che il suo diodo emette luce infrarossa, invisibile all'occhio umano.
2. Rimuovere la testina laser dall'unità. Per accedere agli “interni”, svitare le viti poste sul fondo dell'unità e rimuovere la testina laser, anch'essa fissata in posizione da viti. Potrebbe trovarsi in una conchiglia o sotto una finestra trasparente, o forse anche all'esterno. La cosa più difficile è rimuovere il diodo stesso da esso. Attenzione: il diodo è molto sensibile all'elettricità statica.
3. Procurati una lente senza la quale sarà impossibile utilizzare il diodo. Puoi usare una normale lente d'ingrandimento, ma poi dovrai ruotarla e regolarla ogni volta. Oppure puoi acquistare un altro diodo incluso con l'obiettivo e poi sostituirlo con il diodo rimosso dall'unità.
4. Successivamente dovrai acquistare o assemblare un circuito per alimentare il diodo e assemblare insieme la struttura. In un diodo dell'unità DVD, il pin centrale funge da terminale negativo.
5. Collegare una fonte di alimentazione adeguata e mettere a fuoco l'obiettivo. Non resta che trovare un contenitore adatto per il laser. Per questi scopi è possibile utilizzare una torcia metallica di dimensioni adeguate.
6. Ti consigliamo di guardare questo video, dove tutto è mostrato in grande dettaglio:

Come realizzare un laser dal mouse di un computer

La potenza di un laser realizzato con il mouse di un computer sarà molto inferiore alla potenza di un laser realizzato con il metodo precedente. La procedura di produzione non è molto diversa.

1. Innanzitutto, trova un mouse vecchio o indesiderato con un laser visibile di qualsiasi colore. I topi con una luce invisibile non sono adatti per ovvi motivi.
2. Quindi, smontalo attentamente. All'interno noterai un laser che dovrà essere saldato utilizzando un saldatore.
3. Ora ripeti i passaggi 3-5 delle istruzioni sopra. La differenza tra tali laser, ripetiamo, è solo in potenza.

Ognuno di noi teneva in mano un puntatore laser. Nonostante l'uso decorativo, contiene un vero laser, assemblato sulla base di un diodo a semiconduttore. Gli stessi elementi sono installati su livelli laser e.

Il prossimo prodotto popolare assemblato su un semiconduttore è il masterizzatore DVD del tuo computer. Contiene un diodo laser più potente con potere distruttivo termico.

Ciò consente di masterizzare uno strato del disco, depositando tracce con informazioni digitali su di esso.

Come funziona un laser a semiconduttore?

Dispositivi di questo tipo sono poco costosi da produrre e il design è piuttosto diffuso. Il principio dei diodi laser (semiconduttori) si basa sull'uso di una classica giunzione p-n. Questa transizione funziona come nei LED convenzionali.

La differenza sta nell'organizzazione della radiazione: i LED emettono “spontaneamente”, mentre i diodi laser emettono “forzatamente”.

Il principio generale della formazione della cosiddetta “popolazione” di radiazioni quantistiche si realizza senza specchi. I bordi del cristallo sono scheggiati meccanicamente, fornendo un effetto di rifrazione alle estremità, simile a una superficie a specchio.

Per ottenere diversi tipi di radiazione si può utilizzare una “omogiunzione”, quando entrambi i semiconduttori sono uguali, oppure una “eterogiunzione”, con materiali di transizione diversi.

Il diodo laser stesso è un componente radio accessibile. Puoi acquistarlo nei negozi che vendono componenti radio, oppure puoi estrarlo da uno vecchio. Unità DVD-R(DVD-RW).

Importante! Anche il semplice laser utilizzato nei puntatori luminosi può causare gravi danni alla retina dell'occhio.

Installazioni più potenti, con un raggio ardente, possono privare la vista o provocare ustioni alla pelle. Pertanto, prestare la massima attenzione quando si lavora con tali dispositivi.

Con un tale diodo a tua disposizione, puoi facilmente realizzare un potente laser con le tue mani. In effetti, il prodotto potrebbe essere completamente gratuito o ti costerà una somma di denaro ridicola.

Laser fai-da-te da un'unità DVD

Innanzitutto, devi procurarti l'unità stessa. Può essere rimosso da un vecchio computer o acquistato in un mercatino delle pulci per un costo nominale.

Informazione: Maggiore è la velocità di registrazione dichiarata, più potente sarà il laser ardente utilizzato nell'unità.

Dopo aver rimosso la custodia e scollegato i cavi di controllo, smontiamo la testina di scrittura insieme al carrello.

Per rimuovere il diodo laser:

1. Colleghiamo tra loro le gambe del diodo usando un filo (bypass). Durante lo smantellamento potrebbe accumularsi elettricità statica e il diodo potrebbe guastarsi
2. Rimuovere il radiatore in alluminio. È piuttosto fragile, ha un supporto strutturalmente "su misura" per una specifica unità DVD e non è necessario per ulteriori operazioni. Basta tagliare il radiatore con un tronchese (senza danneggiare il diodo)
3. Dissaldiamo il diodo e liberiamo le gambe dallo shunt.

L'elemento si presenta così:

Il prossimo elemento importante è il circuito di potenza del laser. Non sarai in grado di utilizzare l'alimentazione dall'unità DVD. È integrato nel circuito di controllo generale; è tecnicamente impossibile rimuoverlo da lì. Pertanto, realizziamo noi stessi il circuito di alimentazione.

C'è la tentazione di collegare semplicemente 5 volt con un resistore limitatore e di non preoccuparsi del circuito. Questo è l'approccio sbagliato, poiché tutti i LED (compresi quelli laser) sono alimentati non dalla tensione, ma dalla corrente. Di conseguenza, è necessario uno stabilizzatore di corrente. L'opzione più conveniente è utilizzare il chip LM317.

Il resistore di uscita R1 viene selezionato in base alla corrente di alimentazione del diodo laser. In questo circuito, la corrente dovrebbe corrispondere a 200 mA.

Puoi assemblare un laser con le tue mani in un alloggiamento da un puntatore luminoso oppure puoi acquistare un modulo laser già pronto nei negozi di elettronica o su siti Web cinesi (ad esempio Ali Express).

Il vantaggio di questa soluzione è che ottieni una lente regolabile già pronta inclusa. Il circuito di alimentazione (driver) si inserisce facilmente nell'alloggiamento del modulo.

Se decidi di realizzare tu stesso la custodia, da un tubo di metallo, puoi utilizzare un obiettivo standard dalla stessa unità DVD. Devi solo trovare un metodo di montaggio e la possibilità di regolare la messa a fuoco.

Importante! La focalizzazione del raggio è necessaria per qualsiasi progetto. Può essere parallelo (se hai bisogno di portata) o a forma di cono (se hai bisogno di uno spot termico concentrato).

La lente completa di dispositivo di controllo è chiamata collimatore.

Per collegare correttamente il laser dall'unità DVD, è necessario uno schema di contatto.È possibile tracciare i fili negativo e positivo mediante i contrassegni sul circuito. Questo deve essere fatto prima di smontare il diodo. Se ciò non è possibile, utilizzare il suggerimento standard:

Il contatto negativo ha una connessione elettrica con il corpo del diodo. Trovarlo non sarà difficile. Per quanto riguarda il meno situato in basso, il contatto positivo sarà a destra.

Se disponi di un diodo laser a tre pin (e la maggior parte lo ha), ci sarà un pin inutilizzato a sinistra o una connessione al fotodiodo. Ciò accade se sia l'elemento di combustione che quello di lettura si trovano nello stesso alloggiamento.

Il corpo principale viene selezionato in base alla dimensione delle batterie o degli accumulatori che si intende utilizzare. Collega con attenzione il tuo modulo laser fatto in casa e il dispositivo è pronto per l'uso.

Con l'aiuto di uno strumento del genere puoi eseguire incisioni, bruciature su legno e tagli di materiali fusibili (tessuto, cartone, feltro, polistirolo espanso, ecc.).

Come realizzare un laser ancora più potente?

Se hai bisogno di un taglierino per legno o plastica, la potenza di un diodo standard è di Unità DVD non abbastanza. Avrai bisogno di un diodo già pronto con una potenza di 500-800 mW, oppure dovrai dedicare molto tempo alla ricerca di unità DVD adatte. Alcuni modelli LG e SONY utilizzano diodi laser con una potenza di 250-300 mW.

La cosa principale è che tali tecnologie sono disponibili per l'autoproduzione.

Istruzioni video dettagliate su come realizzare un laser da un'unità DVD con le tue mani

Ciao signore e signori. Oggi apro una serie di articoli dedicati ai laser ad alta potenza, perché Habrasearch dice che le persone cercano articoli del genere. Voglio dirti come puoi realizzare un laser abbastanza potente a casa e anche insegnarti come usare questo potere non solo per il gusto di "brillare sulle nuvole".

Avvertimento!

L'articolo descrive la produzione di un laser ad alta potenza ( 300 mW ~ alimenta 500 puntatori cinesi), che può nuocere alla vostra salute e a quella degli altri! Stai estremamente attento! Utilizzare occhiali di sicurezza speciali e non dirigere il raggio laser verso persone o animali!

Scopriamolo.

Su Habré, gli articoli sui Dragon Laser portatili, come Hulk, sono apparsi solo un paio di volte. In questo articolo ti dirò come realizzare un laser che non abbia una potenza inferiore alla maggior parte dei modelli venduti in questo negozio.

Cuciniamo.

Per prima cosa devi preparare tutti i componenti:
- un'unità DVD-RW non funzionante (o funzionante) con una velocità di scrittura pari o superiore a 16x;
- condensatori da 100 pF e 100 mF;
- resistenza 2-5 Ohm;
- tre batterie AAA;
- saldatore e fili;
- collimatore (o puntatore cinese);
- Lampada LED in acciaio.

Questo è il minimo richiesto per realizzare un semplice modello di driver. Il driver è, infatti, una scheda che emetterà il nostro diodo laser alla potenza richiesta. Non collegare la fonte di alimentazione direttamente al diodo laser: si romperà. Il diodo laser deve essere alimentato con corrente, non con tensione.

Un collimatore è, infatti, un modulo dotato di una lente che riduce tutta la radiazione in un fascio stretto. I collimatori già pronti possono essere acquistati nei negozi di radio. Questi hanno immediatamente un posto conveniente per installare un diodo laser e il costo è di 200-500 rubli.

Puoi anche utilizzare un collimatore di un puntatore cinese, tuttavia, il diodo laser sarà difficile da collegare e molto probabilmente il corpo del collimatore stesso sarà realizzato in plastica metallizzata. Ciò significa che il nostro diodo non si raffredderà bene. Ma anche questo è possibile. Questa opzione può essere trovata alla fine dell'articolo.

Facciamolo.

Per prima cosa devi procurarti il ​​diodo laser stesso. Questa è una parte molto fragile e piccola della nostra unità DVD-RW: fai attenzione. Nel carrello del nostro motore si trova un potente diodo laser rosso. Puoi distinguerlo da uno debole per il suo radiatore più grande di quello di un diodo IR convenzionale.

Si consiglia di utilizzare un braccialetto antistatico poiché il diodo laser è molto sensibile alla tensione statica. Se non è presente il braccialetto, puoi avvolgere i cavi del diodo con un filo sottile mentre attende l'installazione nella custodia.

Secondo questo schema, è necessario saldare il driver.

Non confondere la polarità! Anche il diodo laser si guasterà istantaneamente se la polarità dell'alimentazione fornita non è corretta.

Il diagramma mostra un condensatore da 200 mF, tuttavia, per la portabilità, 50-100 mF sono sufficienti.

Proviamo.

Prima di installare il diodo laser e assemblare il tutto nell'alloggiamento, verificare la funzionalità del driver. Collegare un altro diodo laser (non funzionante o il secondo dell'azionamento) e misurare la corrente con un multimetro. A seconda delle caratteristiche della velocità, l'intensità della corrente deve essere scelta correttamente. Per 16 modelli, 300-350 mA sono abbastanza adatti. Per i 22x più veloci, puoi fornire anche 500 mA, ma con un driver completamente diverso, la cui produzione intendo descrivere in un altro articolo.

Sembra terribile, ma funziona!

Estetica.

Un laser assemblato a peso può solo vantarsi davanti agli stessi pazzi tecno-maniaci, ma per bellezza e comodità è meglio assemblarlo in una comoda custodia. Qui è meglio scegliere tu stesso come ti piace. Ho montato l'intero circuito in una normale torcia a LED. Le sue dimensioni non superano i 10x4 cm. Ti sconsiglio però di portarlo con te: non si sa mai quali pretese potrebbero avanzare le autorità competenti. È meglio conservarlo in una custodia speciale in modo che la lente sensibile non si impolveri.

Questa è un'opzione con costi minimi: viene utilizzato un collimatore di un puntatore cinese:

L'utilizzo di un modulo realizzato in fabbrica ti consentirà di ottenere i seguenti risultati:

Il raggio laser è visibile di sera:

E, naturalmente, al buio:

Forse.

Sì, nei seguenti articoli voglio raccontare e mostrare come possono essere utilizzati tali laser. Come realizzare esemplari molto più potenti, capaci di tagliare metallo e legno, e non solo di accendere fiammiferi e sciogliere plastica. Come creare ologrammi e scansionare oggetti per creare modelli 3D Studio Max. Come realizzare potenti laser verdi o blu. L'ambito di applicazione dei laser è piuttosto ampio e un articolo non può farlo qui.

Dobbiamo ricordare.

Non dimenticare le precauzioni di sicurezza! I laser non sono un giocattolo! Prenditi cura dei tuoi occhi! Ciao signore e signori. Oggi apro una serie di articoli dedicati ai laser ad alta potenza, perché Habrasearch dice che le persone cercano articoli del genere. Voglio dirti come puoi realizzare un laser abbastanza potente a casa e anche insegnarti come usare questo potere non solo per il gusto di "brillare sulle nuvole".

Avvertimento!

L'articolo descrive la produzione di un laser ad alta potenza ( 300 mW ~ alimenta 500 puntatori cinesi), che può nuocere alla vostra salute e a quella degli altri! Stai estremamente attento! Utilizzare occhiali di sicurezza speciali e non dirigere il raggio laser verso persone o animali!

Scopriamolo.

Su Habré, gli articoli sui Dragon Laser portatili, come Hulk, sono apparsi solo un paio di volte. In questo articolo ti dirò come realizzare un laser che non abbia una potenza inferiore alla maggior parte dei modelli venduti in questo negozio.

Cuciniamo.

Per prima cosa devi preparare tutti i componenti:
- un'unità DVD-RW non funzionante (o funzionante) con una velocità di scrittura pari o superiore a 16x;
- condensatori da 100 pF e 100 mF;
- resistenza 2-5 Ohm;
- tre batterie AAA;
- saldatore e fili;
- collimatore (o puntatore cinese);
- Lampada LED in acciaio.

Questo è il minimo richiesto per realizzare un semplice modello di driver. Il driver è, infatti, una scheda che emetterà il nostro diodo laser alla potenza richiesta. Non collegare la fonte di alimentazione direttamente al diodo laser: si romperà. Il diodo laser deve essere alimentato con corrente, non con tensione.

Un collimatore è, infatti, un modulo dotato di una lente che riduce tutta la radiazione in un fascio stretto. I collimatori già pronti possono essere acquistati nei negozi di radio. Questi hanno immediatamente un posto conveniente per installare un diodo laser e il costo è di 200-500 rubli.

Puoi anche utilizzare un collimatore di un puntatore cinese, tuttavia, il diodo laser sarà difficile da collegare e molto probabilmente il corpo del collimatore stesso sarà realizzato in plastica metallizzata. Ciò significa che il nostro diodo non si raffredderà bene. Ma anche questo è possibile. Questa opzione può essere trovata alla fine dell'articolo.

Facciamolo.

Per prima cosa devi procurarti il ​​diodo laser stesso. Questa è una parte molto fragile e piccola della nostra unità DVD-RW: fai attenzione. Nel carrello del nostro motore si trova un potente diodo laser rosso. Puoi distinguerlo da uno debole per il suo radiatore più grande di quello di un diodo IR convenzionale.

Si consiglia di utilizzare un braccialetto antistatico poiché il diodo laser è molto sensibile alla tensione statica. Se non è presente il braccialetto, puoi avvolgere i cavi del diodo con un filo sottile mentre attende l'installazione nella custodia.

Secondo questo schema, è necessario saldare il driver.

Non confondere la polarità! Anche il diodo laser si guasterà istantaneamente se la polarità dell'alimentazione fornita non è corretta.

Il diagramma mostra un condensatore da 200 mF, tuttavia, per la portabilità, 50-100 mF sono sufficienti.

Proviamo.

Prima di installare il diodo laser e assemblare il tutto nell'alloggiamento, verificare la funzionalità del driver. Collegare un altro diodo laser (non funzionante o il secondo dell'azionamento) e misurare la corrente con un multimetro. A seconda delle caratteristiche della velocità, l'intensità della corrente deve essere scelta correttamente. Per 16 modelli, 300-350 mA sono abbastanza adatti. Per i 22x più veloci, puoi fornire anche 500 mA, ma con un driver completamente diverso, la cui produzione intendo descrivere in un altro articolo.

Sembra terribile, ma funziona!

Estetica.

Un laser assemblato a peso può solo vantarsi davanti agli stessi pazzi tecno-maniaci, ma per bellezza e comodità è meglio assemblarlo in una comoda custodia. Qui è meglio scegliere tu stesso come ti piace. Ho montato l'intero circuito in una normale torcia a LED. Le sue dimensioni non superano i 10x4 cm. Ti sconsiglio però di portarlo con te: non si sa mai quali pretese potrebbero avanzare le autorità competenti. È meglio conservarlo in una custodia speciale in modo che la lente sensibile non si impolveri.

Questa è un'opzione con costi minimi: viene utilizzato un collimatore di un puntatore cinese:

L'utilizzo di un modulo realizzato in fabbrica ti consentirà di ottenere i seguenti risultati:

Il raggio laser è visibile di sera:

E, naturalmente, al buio:

Forse.

Sì, nei seguenti articoli voglio raccontare e mostrare come possono essere utilizzati tali laser. Come realizzare esemplari molto più potenti, capaci di tagliare metallo e legno, e non solo di accendere fiammiferi e sciogliere plastica. Come creare ologrammi e scansionare oggetti per creare modelli 3D Studio Max. Come realizzare potenti laser verdi o blu. L'ambito di applicazione dei laser è piuttosto ampio e un articolo non può farlo qui.

Dobbiamo ricordare.

Non dimenticare le precauzioni di sicurezza! I laser non sono un giocattolo! Prenditi cura dei tuoi occhi!

Non è un segreto che ognuno di noi da bambino desiderasse avere un dispositivo come una macchina laser in grado di tagliare sigilli metallici e bruciare i muri. IN mondo moderno questo sogno può facilmente realizzarsi, poiché ora è possibile costruire un laser in grado di tagliare vari materiali.

Naturalmente, a casa è impossibile realizzare una macchina laser così potente da tagliare il ferro o il legno. Ma con l'aiuto dispositivo fatto in casa Può tagliare carta, sigillo in polietilene o plastica sottile.

Utilizzando un dispositivo laser, puoi masterizzare vari motivi su fogli di compensato o legno. Può essere utilizzato per illuminare oggetti situati in aree remote. L'ambito della sua applicazione può essere sia divertente che utile nella costruzione e lavori di installazione, per non parlare della realizzazione del potenziale creativo nel campo dell'incisione su legno o plexiglass.

Taglio laser

Strumenti e accessori necessari per realizzare il tuo laser:

Figura 1. Schema del circuito del LED laser.

• Unità DVD-RW difettosa con un diodo laser funzionante;
• puntatore laser o collimatore portatile;
• saldatore e piccoli fili;
• Resistenza da 1 Ohm (2 pz.);
• condensatori 0,1 µF e 100 µF;
• batterie AAA (3 pz.);
• piccoli strumenti come cacciavite, coltello e lima.

Questi materiali saranno abbastanza sufficienti per il lavoro imminente.

Quindi, per un dispositivo laser, prima di tutto, è necessario selezionare un'unità DVD-RW con un guasto meccanico, poiché i diodi ottici devono essere in buone condizioni. Se non hai un disco usurato, dovrai acquistarlo da persone che lo vendono come pezzi di ricambio.

Al momento dell'acquisto, tenere presente che la maggior parte delle unità del produttore Samsung non sono adatte alla produzione di laser da taglio. Il fatto è che questa azienda produce unità DVD con diodi che non sono protetti da influenze esterne. La mancanza di un alloggiamento speciale significa che il diodo laser è soggetto a stress termico e contaminazione. Può essere danneggiato da un leggero tocco della mano.

Figura 2. Laser da un'unità DVD-RW.

L'opzione migliore per un laser sarebbe un'unità del produttore LG. Ogni modello è dotato di un cristallo con diversi gradi di potenza. Questo indicatore è determinato dalla velocità di scrittura dei DVD a doppio strato. È estremamente importante che l'unità sia un'unità di registrazione, poiché contiene emettitore di infrarossi, necessario per realizzare un laser. Quello normale non funzionerà, poiché è destinato solo alla lettura delle informazioni.

Il DVD-RW con velocità di registrazione 16X è dotato di un cristallo rosso con una potenza di 180-200 mW. L'azionamento della velocità 20X contiene un diodo da 250-270 mW. I dispositivi di registrazione ad alta velocità del tipo 22X sono dotati di ottica laser, la cui potenza raggiunge i 300 mW.

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Smontaggio dell'unità DVD-RW

Questo processo deve essere eseguito con molta attenzione, poiché le parti interne sono fragili e possono essere facilmente danneggiate. Dopo aver smontato la custodia, te ne accorgerai immediatamente parte richiesta, si presenta come un piccolo pezzo di vetro situato all'interno di un vagone mobile. La sua base deve essere rimossa; è mostrato in Fig. 1. Questo elemento contiene una lente ottica e due diodi.

In questa fase, dovresti immediatamente avvertire che il raggio laser è estremamente pericoloso per la vista umana.

Se colpisce direttamente il cristallino, danneggia le terminazioni nervose e la persona può rimanere cieca.

Il raggio laser è accecante anche ad una distanza di 100 m, quindi è importante fare attenzione a dove lo punti. Ricorda che sei responsabile della salute degli altri finché un dispositivo del genere è nelle tue mani!

Figura 3. Chip LM-317.

Prima di iniziare, devi sapere che il diodo laser può essere danneggiato non solo da una manipolazione imprudente, ma anche da picchi di tensione. Ciò può avvenire in pochi secondi, motivo per cui i diodi funzionano sulla base di una fonte di elettricità costante. Quando la tensione aumenta, il LED nel dispositivo supera il suo standard di luminosità, con conseguente distruzione del risonatore. Pertanto, il diodo perde la sua capacità di riscaldarsi, diventa una normale torcia.

Il cristallo risente anche della temperatura circostante; man mano che diminuisce, la prestazione del laser aumenta a tensione costante. Se supera la norma standard, il risonatore viene distrutto secondo un principio simile. Meno comunemente, il diodo viene danneggiato da cambiamenti improvvisi, causati da frequenti accensioni e spegnimenti del dispositivo in un breve periodo.

Dopo aver rimosso il cristallo, è necessario legarne immediatamente le estremità con fili scoperti. Ciò è necessario per creare una connessione tra le sue uscite di tensione. A queste uscite è necessario saldare un piccolo condensatore da 0,1 µF con polarità negativa e da 100 µF con polarità positiva. Dopo questa procedura è possibile rimuovere i fili avvolti. Ciò contribuirà a proteggere il diodo laser dai transitori e dall'elettricità statica.

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Nutrizione

Prima di creare una batteria per il diodo, è necessario tenere presente che deve essere alimentata da 3 V e consuma fino a 200-400 mA, a seconda della velocità del dispositivo di registrazione. Dovresti evitare di collegare il cristallo direttamente alle batterie poiché non si tratta di una semplice lampada. Può deteriorarsi anche sotto l'influenza delle normali batterie. Il diodo laser è un elemento autonomo che viene alimentato con elettricità attraverso un resistore di regolazione.

Il sistema di alimentazione può essere configurato in tre modi con diversi gradi di complessità. Ognuno di essi richiede la ricarica da una fonte di tensione costante (batterie).

Il primo metodo prevede la regolazione elettrica mediante un resistore. La resistenza interna di un dispositivo viene misurata rilevando la tensione mentre passa attraverso il diodo. Per unità con velocità di scrittura 16X saranno sufficienti 200 mA. Se questo indicatore aumenta, c'è la possibilità di danneggiare il cristallo, quindi dovresti attenersi al valore massimo di 300 mA. Si consiglia di utilizzare una batteria del telefono o batterie AAA come fonte di alimentazione.

I vantaggi di questo alimentatore sono la semplicità e l'affidabilità. Tra gli svantaggi ci sono il disagio quando si ricarica regolarmente la batteria dal telefono e la difficoltà di inserire le batterie nel dispositivo. Inoltre, è difficile determinare il momento giusto per ricaricare la fonte di alimentazione.

Figura 4. Chip LM-2621.

Se stai utilizzando tre batterie AA, questo circuito può essere facilmente configurato in puntatore laser made in China. Il progetto finito è mostrato in Fig. 2, due resistori da 1 Ohm in sequenza e due condensatori.

Per il secondo metodo viene utilizzato il chip LM-317. Questo metodo di organizzazione del sistema di alimentazione è molto più complicato del precedente; è più adatto per installazioni laser di tipo stazionario. Lo schema si basa sulla produzione di un driver speciale, che è una piccola tavola. È progettato per limitare la corrente elettrica e creare la potenza necessaria.

Il circuito di connessione del microcircuito LM-317 è mostrato in Fig.3. Richiederà elementi come un resistore variabile da 100 ohm, 2 resistori da 10 ohm, un diodo serie 1N4001 e un condensatore da 100 μF.

Un driver basato su questo circuito mantiene l'alimentazione elettrica (7 V) indipendentemente dalla fonte di alimentazione e dalla temperatura ambiente. Nonostante la complessità del dispositivo, questo circuito è considerato il più semplice da assemblare a casa.

Il terzo metodo è il più portabile, il che lo rende il preferito tra tutti. Fornisce alimentazione da due batterie AAA, mantenendo un livello di tensione costante fornito al diodo laser. Il sistema mantiene l'alimentazione anche quando il livello della batteria è basso.

Quando la batteria è completamente scarica, il circuito smetterà di funzionare e una piccola tensione passerà attraverso il diodo, che sarà caratterizzato da un debole bagliore del raggio laser. Questo tipo di alimentatore è il più economico, il suo fattore di efficienza è del 90%.

Per implementare un tale sistema di alimentazione, sarà necessario un microcircuito LM-2621, contenuto in un pacchetto 3x3 mm. Pertanto, potresti incontrare alcune difficoltà durante il periodo di saldatura delle parti. La dimensione finale della tavola dipende dalle tue capacità e destrezza, poiché le parti possono essere posizionate anche su una tavola di 2x2 cm. La tavola finita è mostrata in Fig. 4.

Lo starter può essere prelevato da un normale alimentatore per un computer desktop. Su di esso viene avvolto un filo con una sezione trasversale di 0,5 mm con un numero di giri fino a 15 giri, come mostrato in figura. Il diametro dell'acceleratore dall'interno sarà di 2,5 mm.

Per la scheda è adatto qualsiasi diodo Schottky con un valore di 3 A. Ad esempio, 1N5821, SB360, SR360 e MBRS340T3. La potenza fornita al diodo è regolata da un resistore. Durante il processo di configurazione, si consiglia di collegarlo a un resistore variabile da 100 Ohm. Quando si testa la funzionalità, è meglio utilizzare un diodo laser usurato o indesiderato. L'indicatore di potenza attuale rimane lo stesso del diagramma precedente.

Una volta trovato il metodo più adatto, puoi aggiornarlo se hai le competenze necessarie per farlo. Il diodo laser deve essere posizionato su un dissipatore di calore in miniatura in modo che non si surriscaldi quando la tensione aumenta. Dopo aver completato l'assemblaggio del sistema di alimentazione, è necessario occuparsi dell'installazione del vetro ottico.