La possibilità di realizzare qualcosa di utile con attrezzature inutilizzate o usurate attira molti artigiani domestici. Uno di questi dispositivi utili è un laser cutter. Avendo a disposizione un dispositivo del genere (alcuni addirittura lo realizzano da un normale puntatore laser), puoi decorare prodotti con vari materiali.

Quali materiali e meccanismi saranno richiesti

Per realizzare un semplice laser cutter con le tue mani, avrai bisogno dei seguenti materiali e dispositivi tecnici:

• puntatore laser;
• una normale torcia dotata di batterie ricaricabili;
• un vecchio masterizzatore (CD/DVD-RW) dotato di unità laser (non è affatto necessario che tale unità sia funzionante);
• saldatore;
• set di strumenti per fabbro.

Pertanto, puoi realizzare un semplice dispositivo di taglio laser utilizzando materiali facili da trovare nel tuo laboratorio o garage di casa.

Il processo di realizzazione di un semplice laser cutter

L'elemento di lavoro principale di un cutter fatto in casa del progetto proposto è l'elemento laser dell'unità disco del computer. Dovresti scegliere un modello di unità di scrittura perché il laser in tali dispositivi ha una potenza maggiore, che ti consente di masterizzare tracce sulla superficie del disco installato in essi. Il design dell'unità disco di tipo lettura contiene anche un emettitore laser, ma la sua potenza, utilizzata solo per illuminare il disco, è bassa.

L'emettitore laser, dotato di un disco registrabile, è posizionato su uno speciale carrello che può muoversi in due direzioni. Per rimuovere l'emettitore dal carrello è necessario liberarlo da un gran numero di elementi di fissaggio e dispositivi rimovibili. Dovrebbero essere rimossi con molta attenzione per non danneggiare l'elemento laser. Oltre ai soliti strumenti, per rimuovere il diodo laser rosso (e questo è ciò di cui hai bisogno per equipaggiare un laser cutter fatto in casa), avrai bisogno di un saldatore per liberare con attenzione il diodo dai giunti di saldatura esistenti. Quando si rimuove l'emettitore dalla sua sede, occorre prestare attenzione e attenzione a non esporlo a forti sollecitazioni meccaniche, che potrebbero provocarne la rottura.

L'emettitore, rimosso dal drive del computer scrivente, deve essere installato al posto del LED originariamente dotato del puntatore laser. Per eseguire questa procedura è necessario smontare il puntatore laser dividendone il corpo in due parti. Nella parte superiore è presente un LED, che deve essere rimosso e sostituito con un emettitore laser dall'unità disco del computer. Quando si fissa un tale emettitore nel corpo del puntatore, è possibile utilizzare la colla (è importante solo assicurarsi che l'occhio dell'emettitore si trovi rigorosamente al centro del foro previsto per l'uscita del raggio).

La tensione prodotta dagli alimentatori del puntatore laser non è sufficiente per garantire un utilizzo efficace taglierina laser, pertanto, non è consigliabile utilizzarli per equipaggiare un dispositivo del genere. Per il taglio laser più semplice, sono adatte le batterie ricaricabili utilizzate in una normale torcia elettrica. Così, combinando la parte inferiore della torcia, che ospita le sue batterie, con la parte superiore del puntatore laser, dove è già posizionato l'emettitore del drive del computer scrivente, è possibile ottenere un laser cutter perfettamente funzionante. Quando si esegue una tale combinazione, è molto importante mantenere la polarità delle batterie che alimenteranno l'emettitore.

Prima di assemblare un laser cutter portatile fatto in casa del disegno proposto, è necessario rimuovere il vetro installato in esso dalla punta del puntatore, che impedirà il passaggio del raggio laser. Inoltre, è necessario verificare ancora una volta la corretta connessione dell'emettitore con le batterie, nonché la precisione con cui si trova il suo occhio rispetto al foro di uscita della punta del puntatore. Una volta che tutti gli elementi strutturali sono collegati saldamente tra loro, puoi iniziare a utilizzare la taglierina.

Naturalmente, con l'aiuto di questo non è sufficiente laser potente non posso tagliarlo una lamiera, non è adatto alla lavorazione del legno, ma è adatto a risolvere compiti semplici legati al taglio di cartone o fogli polimerici sottili.

Utilizzando l'algoritmo sopra descritto, è possibile produrre un laser cutter più potente, migliorando leggermente il progetto proposto. In particolare, tale dispositivo deve essere inoltre dotato di elementi quali:

• condensatori la cui capacità è 100 pF e 100 mF;
• resistori con parametri 2–5 Ohm;
• collimatore: un dispositivo utilizzato per raccogliere i raggi luminosi che lo attraversano in un fascio stretto;
• Torcia LED con corpo in acciaio.

Condensatori e resistori nella progettazione di un tale laser cutter sono necessari per creare un driver attraverso il quale l'energia elettrica fluirà dalle batterie all'emettitore laser. Se non si utilizza un driver e si applica corrente direttamente all'emettitore, quest'ultimo potrebbe guastarsi immediatamente. Nonostante la maggiore potenza, una macchina laser di questo tipo non funzionerà per tagliare compensato, plastica spessa e soprattutto metallo.

Come realizzare un dispositivo più potente

Gli artigiani domestici sono spesso interessati a macchine laser più potenti che possono realizzare con le proprie mani. È del tutto possibile realizzare un laser per tagliare il compensato con le proprie mani e persino un laser cutter per metallo, ma per questo è necessario acquisire i componenti appropriati. In questo caso, è meglio realizzare immediatamente la propria macchina laser, che avrà funzionalità decenti e funzionerà in modalità automatica, controllata da un computer esterno.

A seconda che tu sia interessato al fai-da-te o hai bisogno di un dispositivo per lavorare il legno e altri materiali, dovresti selezionare correttamente l'elemento principale di tale attrezzatura: un emettitore laser, la cui potenza può essere diversa. Naturalmente, il taglio laser del compensato con le proprie mani viene eseguito con un dispositivo di potenza inferiore e un laser per il taglio del metallo deve essere dotato di un emettitore con una potenza di almeno 60 W.

Per realizzare una macchina laser a tutti gli effetti, incluso il taglio del metallo con le proprie mani, saranno necessari i seguenti materiali di consumo e componenti:

1. un responsabile del trattamento che sarà responsabile della comunicazione tra un computer esterno e i componenti elettronici del dispositivo stesso, garantendo così il controllo del suo funzionamento;
2. scheda elettronica dotata di display informativo;
3. laser (la sua potenza viene selezionata in base ai materiali per i quali verrà utilizzata la taglierina in produzione);
4. motori passo-passo, che saranno responsabili dello spostamento del desktop del dispositivo in due direzioni (come tali motori possono essere utilizzati motori passo-passo di stampanti o lettori DVD non utilizzati);
5. dispositivo di raffreddamento dell'emettitore;
6. Regolatore DC-DC, che controllerà la quantità di tensione fornita alla scheda elettronica dell'emettitore;
7. transistor e schede elettroniche per il controllo dei motori passo-passo della taglierina;
8. Interruttore d'arresto;
9. pulegge per l'installazione delle cinghie dentate e delle cinghie stesse;
10. un alloggiamento, le cui dimensioni consentono di collocare al suo interno tutti gli elementi della struttura assemblata;
11. cuscinetti a sfere di vari diametri;
12. Bulloni, dadi, viti, fascette e morsetti;
13. tavole di legno, da cui verrà ricavato il telaio di lavoro della taglierina;
14. aste metalliche del diametro di 10 mm, che verranno utilizzate come elementi di guida;
15. un computer e un cavo USB con cui si collegherà al controller della taglierina;
16. set di strumenti per fabbro.

Se si prevede di utilizzare una macchina laser per la lavorazione dei metalli fai-da-te, la sua struttura deve essere rinforzata per sopportare il peso della lamiera da lavorare.

La presenza di un computer e di un controller nella progettazione di un tale dispositivo ne consente l'utilizzo non solo come taglierina laser, ma anche come macchina per incisione. Utilizzando questa apparecchiatura, il cui funzionamento è controllato da uno speciale programma per computer, è possibile applicare motivi e iscrizioni complessi sulla superficie del pezzo con elevata precisione e dettaglio. Il programma corrispondente è disponibile gratuitamente su Internet.

In base alla progettazione, la macchina laser, che puoi realizzare da solo, è un dispositivo di tipo navetta. I suoi elementi mobili e di guida sono responsabili dello spostamento della testa di lavoro lungo gli assi X e Y. L'asse Z è la profondità alla quale viene tagliato il materiale in lavorazione. Per spostare la testa di lavoro di un laser cutter del progetto presentato, come menzionato sopra, sono responsabili i motori passo-passo, che sono fissati sulle parti fisse del telaio del dispositivo e collegati agli elementi mobili mediante cinghie dentate.

Taglio fatto in casa del carrello mobile

Supporto scorrevole Testa con laser e radiatore Gruppo carrello

A volte puoi creare qualcosa di veramente incredibile e utile con cose inutili conservate a casa. Hai una vecchia unità DVD-RW (masterizzatore) in giro a casa? Ti diremo come realizzare un potente laser a casa, prendendo in prestito elementi da esso.

Misure di sicurezza

Il dispositivo con cui ci ritroviamo non è un giocattolo innocuo! Prima di realizzare un laser, prenditi cura della tua sicurezza: far entrare il raggio negli occhi è dannoso per la retina, soprattutto se l'invenzione è potente. Pertanto, ti consigliamo di eseguire tutti i lavori con speciali occhiali di sicurezza, che ti salveranno la vista se qualcosa va storto e dirigi accidentalmente il raggio laser nei tuoi occhi o in quelli di un amico.

Quando utilizzerai il laser in futuro, ricorda queste semplici precauzioni di sicurezza:

• Non puntare il raggio laser su oggetti infiammabili o esplosivi.
• Non brillare su superfici riflettenti (vetro, specchi).
• Anche un raggio laser emesso da una distanza massima di 100 m rappresenta un pericolo per la retina dell'uomo e degli animali.

Lavorare con il modulo laser

La cosa principale di cui abbiamo bisogno è una spinta alla scrittura. Tieni presente che maggiore è la velocità di scrittura, più potente sarà il nostro laser DVD. Inutile dire che dopo aver rimosso il modulo laser l'apparecchiatura diventerà inoperante, quindi smontate solo il dispositivo che non vi servirà più.

Adesso cominciamo:

La prima parte del nostro lavoro è alle spalle. Passiamo alla fase successiva importante.

Assemblaggio del circuito del dispositivo

Abbiamo bisogno del circuito per controllare la potenza del nostro dispositivo. Altrimenti si brucerà semplicemente la prima volta che lo usi. Di seguito vedrai un disegno per il laser.

Per il nostro dispositivo, l'installazione a parete è abbastanza adatta. Passiamo ora a fornire energia al laser che abbiamo realizzato noi stessi.

Alimentazione del dispositivo

Avremo bisogno di un minimo di 3,7 V. Vecchie batterie da cellulari, batterie AA. Devi solo collegarli in parallelo tra loro. Per verificare il funzionamento di un dispositivo o di un puntatore laser fisso, è adatto un alimentatore stabilizzato.

In questa fase puoi già testare il funzionamento del dispositivo. Puntalo verso il muro, il pavimento e accendi la corrente. Dovresti vedere un ciuffo di colore rossastro brillante. Al buio sembra una potente torcia a infrarossi.

Vedi che il bagliore è lontano dal laser: il raggio è troppo ampio; implora solo di essere concentrato. Questo è ciò che faremo dopo.

Lente per focalizzare il raggio laser

Per regolare la lunghezza focale, è possibile utilizzare un obiettivo preso in prestito dalla stessa unità DVD-RW.

Ora ricollega il dispositivo all'alimentazione, dirigendo la luce su qualsiasi superficie attraverso questa lente. Accaduto? Quindi passiamo alla fase finale del lavoro: posizionando tutti gli elementi in un alloggiamento rigido.

Produzione di custodie

Molte persone, quando consigliano come realizzare un laser, dicono che il modo più semplice è posizionare il modulo nell'alloggiamento di una piccola torcia o di un puntatore laser cinese. Dove, tra l'altro, c'è già un obiettivo. Ma diamo un'occhiata alla situazione se non hai né l'uno né l'altro a portata di mano.

Un'altra opzione è posizionare gli elementi profilo in alluminio. Può essere facilmente segato con un seghetto e modellato con una pinza. Puoi anche aggiungere una piccola batteria AA qui. La foto qui sotto ti guiderà su come farlo.

Assicurati di isolare tutti i contatti. Il passo successivo è fissare l'obiettivo nel corpo. Il modo più semplice per fissarlo è sulla plastilina: in questo modo puoi regolare la posizione più favorevole. In alcuni casi si ottiene un effetto migliore ruotando la lente verso il diodo laser con il lato convesso.

Accendere il laser e regolare la chiarezza del raggio. Una volta ottenuti risultati soddisfacenti, bloccare l'obiettivo nell'alloggiamento. Quindi chiuderlo completamente, ad esempio, avvolgendolo strettamente con del nastro isolante.

Come realizzare un laser: un modo alternativo

Ti offriremo un altro modo leggermente diverso per realizzare un potente laser fatto in casa. Avrai bisogno di quanto segue:

• Unità DVD-RW con velocità di scrittura pari o superiore a 16x.
• Tre batterie AA.
• Condensatori 100 mF e 100 pF.
• Resistore da 2 a 5 Ohm.
• Fili.
• Saldatore.
• Puntatore laser(o qualsiasi altro collimatore: ecco come viene chiamato un modulo con una lente).
• Lanterna in acciaio a LED.

Ora vediamo come realizzare un laser utilizzando questo metodo:

1. Utilizzando il metodo già descritto, rimuovere dall'azionamento il modulo laser situato nel carrello del dispositivo. Non dimenticare di proteggerlo dalla tensione statica avvolgendo le uscite con un filo sottile o indossando un braccialetto antistatico.
2. Secondo lo schema sopra, saldamo il driver, una scheda che produrrà il nostro prodotto fatto in casa alla potenza richiesta. Prestare molta attenzione al mantenimento della polarità per non danneggiare il sensibile diodo laser.
3. In questa fase controlleremo la funzionalità del driver appena assemblato. Se il modulo laser proviene da un modello con una velocità di 16x, sarà sufficiente una corrente di 300-350 mA. Se superiore (fino a 22x), fermarsi a 500 mA.
4. Una volta verificata l'idoneità del driver, è necessario inserirlo nell'alloggiamento. Può trattarsi della base di un puntatore laser cinese con un obiettivo già incorporato o di un corpo di dimensioni più adatte Torcia elettrica a LED.

Test laser

Ed ecco perché eri interessato a come realizzare un laser. Passiamo alla prova pratica del dispositivo. In nessun caso dovresti condurlo a casa - solo per strada, lontano da fuoco e oggetti esplosivi, edifici, legno morto, cumuli di spazzatura, ecc. Per gli esperimenti avremo bisogno di carta, plastica, lo stesso nastro isolante, compensato.

Quindi cominciamo:

• Posiziona un foglio di carta sull'asfalto, sulla pietra, sul mattone. Puntare un raggio laser ben focalizzato su di esso. Vedrete che dopo poco la foglia inizierà a fumare per poi prendere fuoco completamente.
• Passiamo ora alla plastica: inizierà a fumare anche sotto l'influenza del raggio laser. Si sconsiglia di effettuare tali esperimenti per lungo tempo: i prodotti della combustione di questo materiale sono molto tossici.
• L'esperienza più interessante è stata con il compensato, una tavola piatta. Con un laser focalizzato, puoi incidere su di esso un'iscrizione o un disegno specifico.

Un laser domestico è certamente un lavoro delicato e un'invenzione capricciosa. Pertanto, è del tutto possibile che la tua imbarcazione fallisca presto, poiché per essa sono importanti determinate condizioni di conservazione e funzionamento, che non possono essere fornite a casa. I laser più potenti, che tagliano facilmente il metallo, possono essere acquistati solo in laboratori specializzati, naturalmente non sono a disposizione dei dilettanti; Tuttavia, anche un normale dispositivo è molto pericoloso: puntato da una grande distanza verso gli occhi di una persona o di un animale o verso un oggetto infiammabile nelle vicinanze.

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 un sistema 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 con 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 un emettitore a 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, noterai subito la parte necessaria; sembra un piccolo pezzo di vetro situato all'interno del carrello 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 da processi transitori ed 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 utilizzi tre batterie AA, questo circuito può essere facilmente installato in un puntatore laser di fabbricazione cinese. 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.

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 anidride carbonica, 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 vari tipi- con specchi piani, sferici, combinazioni di piano 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 oscillazioni naturali 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 della sua comparsa è, come in ogni generatore, il rumore, che nei laser rappresenta l'emissione spontanea.
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 di un 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-n- 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 comprendono quei dispositivi tecnici la cui radiazione collimata (confinata in un angolo solido limitato) emessa non rappresenta un pericolo quando irradia 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.

In ogni casa ci sono vecchie apparecchiature cadute in rovina. Qualcuno lo getta in una discarica, e alcuni artigiani provano a usarlo per alcune invenzioni fatte in casa. Quindi un vecchio puntatore laser può essere utilizzato al meglio: è possibile realizzare un laser cutter con le proprie mani.

Per creare un vero laser da un gingillo innocuo, devi preparare i seguenti elementi:

• puntatore laser;
• torcia con batterie ricaricabili;
• vecchio, forse non funzionante masterizzatore CD/DVD-RW. La cosa principale è che ha un'unità con un laser funzionante;
• set di cacciaviti e saldatore. È meglio usare un cutter di marca, ma se non ne hai uno, può andare bene anche uno normale.

Realizzare un taglio laser

Per prima cosa devi rimuovere il laser cutter dall'unità. Questo lavoro non è difficile, ma dovrai avere pazienza e prestare la massima attenzione. Poiché contiene un gran numero di fili, hanno la stessa struttura. Quando si sceglie un'unità, è importante considerare la presenza di un'opzione di scrittura, poiché è in questo modello che è possibile prendere appunti con un laser. La registrazione avviene facendo evaporare un sottile strato di metallo dal disco stesso. Nel caso in cui il laser funzioni per la lettura, viene utilizzato a malincuore, illuminando il disco.

Quando si smontano gli elementi di fissaggio superiori, è possibile trovare un carrello con un laser al suo interno, che può muoversi in due direzioni. Dovrebbe essere rimosso con attenzione svitandolo; sono presenti numerosi dispositivi rimovibili e viti che è importante rimuovere con attenzione. Per ulteriori lavori è necessario un diodo rosso, con l'aiuto del quale viene eseguita la combustione. Per rimuoverlo, avrai bisogno di un saldatore e dovrai anche rimuovere con attenzione gli elementi di fissaggio. È importante notare che la parte insostituibile per realizzare un laser cutter non deve essere scossa o lasciata cadere, pertanto si consiglia di fare attenzione quando si rimuove il diodo laser.

Una volta rimosso l'elemento principale del futuro modello laser, è necessario pesare attentamente il tutto e capire dove posizionarlo e come collegargli l'alimentazione, poiché il diodo di un laser da scrittura richiede molta più corrente del diodo di un laser da scrittura. un puntatore laser, e in questo caso si possono usare diversi modi.

Successivamente, il diodo nel puntatore viene sostituito. Per creare un laser potente, il diodo originale deve essere rimosso dal puntatore e al suo posto deve essere installato uno simile dell'unità CD/DVD-RW. Il puntatore viene smontato secondo la sequenza. Deve essere sciolto e diviso in due parti, con sopra la parte da sostituire. Il vecchio diodo viene rimosso e al suo posto viene installato il diodo richiesto, che può essere fissato con la colla. Ci sono momenti in cui possono sorgere difficoltà durante la rimozione del vecchio diodo; in questa situazione è possibile utilizzare un coltello e scuotere leggermente la lancetta.

Il prossimo passo è creare un nuovo caso. Per rendere il futuro laser comodo da usare, collegagli l'alimentazione e usa il corpo di una torcia per conferirgli un aspetto impressionante. La parte superiore convertita del puntatore laser viene installata nella torcia e l'alimentazione viene fornita da batterie ricaricabili, che sono collegate al diodo. È importante non confondere la polarità dell'alimentazione. Prima di montare la torcia è necessario rimuovere il vetro e parti del puntatore, poiché condurranno male il percorso diretto del raggio laser.

L'ultimo passaggio è la preparazione all'uso. Prima del collegamento è necessario verificare che il laser sia fissato saldamente, che la polarità dei cavi sia collegata correttamente e che il laser sia installato a livello.

Dopo aver completato questi semplici passaggi, il laser cutter è pronto per l'uso. Questo laser può essere utilizzato per bruciare carta, polietilene e per accendere fiammiferi. L'ambito di applicazione può essere vasto, tutto dipenderà dalla tua immaginazione.

Punti aggiuntivi

È possibile realizzare un laser più potente. Per realizzarlo avrai bisogno di:

• Unità DVD-RW, potrebbe non funzionare;
• condensatori 100 pF e 100 mF;
• resistenza 2-5 Ohm;
• tre batterie ricaricabili;
• fili con un saldatore;
• collimatore;
• Torcia LED in acciaio.

Si tratta di un semplice kit che serve per assemblare un driver che, tramite una scheda, porterà il laser cutter alla potenza richiesta. La fonte di corrente non può essere collegata direttamente al diodo poiché si deteriorerà immediatamente. È anche importante tenere presente che un diodo laser deve essere alimentato da corrente, ma non da tensione.

Un collimatore è un corpo dotato di una lente, grazie alla quale tutti i raggi convergono in un raggio stretto. Tali dispositivi possono essere acquistati presso i negozi di ricambi radio. Sono convenienti perché hanno già spazio per l'installazione di un diodo laser e, per quanto riguarda il costo, è piuttosto basso, solo 200-500 rubli.

Ovviamente puoi usare il corpo di un puntatore, ma sarà difficile collegarvi un laser. Tali modelli sono realizzati da materiale plastico, e questo causerà il surriscaldamento del case e non sarà sufficientemente raffreddato.

Il principio di produzione è simile al precedente, poiché in questo caso viene utilizzato anche un diodo laser dell'unità DVD-RW.

Durante la produzione è necessario utilizzare braccialetti antistatici.

Ciò è necessario per rimuovere l'elettricità statica dal diodo laser; è molto sensibile. Se non ci sono braccialetti, puoi accontentarti di mezzi improvvisati: puoi avvolgere un filo sottile attorno al diodo. Successivamente, il driver viene assemblato.

Prima di assemblare l'intero dispositivo, viene controllato il funzionamento del driver. In questo caso è necessario collegare un diodo non funzionante o un secondo diodo e misurare l'intensità della corrente fornita con un multimetro. Considerando la velocità della corrente, è importante selezionarne la forza secondo gli standard. Per molti modelli è applicabile una corrente di 300-350 mA e per quelli più veloci è possibile utilizzare 500 mA, ma per questo è necessario utilizzare un driver completamente diverso.

Naturalmente, un laser del genere può essere assemblato da qualsiasi tecnico non professionista, ma comunque, per bellezza e comodità, è più ragionevole costruire un dispositivo del genere in un caso più estetico, e quale utilizzare può essere scelto per soddisfare ogni esigenza. gusto. Sarebbe più pratico assemblarlo nell'alloggiamento di una torcia a LED, poiché le sue dimensioni sono compatte, solo 10x4 cm. Tuttavia, non è necessario portare un dispositivo del genere in tasca, poiché le autorità competenti potrebbero presentare un reclamo . È meglio conservare un dispositivo del genere in una custodia speciale per evitare la polvere sull'obiettivo.

È importante non dimenticare che l'apparecchio è un'arma unica nel suo genere, che va utilizzata con cautela e non deve essere puntata contro animali o persone, in quanto è molto pericolosa e può causare danni alla salute, la cosa più pericolosa è quando puntata agli occhi. È pericoloso dare tali dispositivi ai bambini.

Il laser può essere equipaggiato con vari dispositivi, quindi da un giocattolo innocuo uscirà un mirino abbastanza potente per armi, sia pneumatiche che da fuoco.

Ecco alcuni semplici consigli per realizzare un laser cutter. Migliorando leggermente questo design, puoi realizzare frese per tagliare materiale acrilico, compensato e plastica ed eseguire incisioni.

L'uomo ha imparato molte invenzioni tecniche osservando fenomeni naturali, analizzandoli e applicando le conoscenze acquisite nella realtà circostante. È così che l'uomo ha acquisito la capacità di accendere il fuoco, ha creato una ruota, ha imparato a generare elettricità e ha ottenuto il controllo sulla reazione nucleare.

A differenza di tutte queste invenzioni, il laser non ha analoghi in natura. La sua comparsa è stata associata esclusivamente a presupposti teorici nel quadro della nascente fisica quantistica. L'esistenza del principio che costituì la base del laser fu prevista all'inizio del XX secolo dal più grande scienziato Albert Einstein.

La parola "laser" è apparsa come risultato della riduzione di cinque parole che descrivono l'essenza di un processo fisico alle prime lettere. In russo questo processo si chiama “amplificazione della luce mediante emissione stimolata”.

Per il suo principio di funzionamento, un laser è un generatore di fotoni quantistici. L'essenza del fenomeno alla base è che, sotto l'influenza dell'energia sotto forma di un fotone, un atomo emette un altro fotone, identico al primo nella direzione del movimento, nella sua fase e polarizzazione. Di conseguenza, la luce emessa risulta migliorata.

Questo fenomeno è impossibile in condizioni di equilibrio termodinamico. Per creare radiazioni indotte vengono utilizzati vari metodi: elettrici, chimici, gas e altri. Laser utilizzati in condizioni di vita(unità disco laser, stampanti laser). metodo dei semiconduttori stimolazione della radiazione sotto l'influenza della corrente elettrica.

Il principio di funzionamento è far passare il flusso d'aria attraverso il riscaldatore nel tubo della pistola ad aria calda e, una volta raggiunto impostare le temperature, penetrando attraverso appositi ugelli sulla parte da saldare.

Se si verificano malfunzionamenti, l'inverter di saldatura può essere riparato con le proprie mani. È possibile leggere i suggerimenti per la riparazione.

Inoltre, è un componente necessario di qualsiasi laser a tutti gli effetti risonatore ottico, la cui funzione è quella di amplificare un fascio di luce riflettendolo più volte. A questo scopo i sistemi laser utilizzano specchi.

Va detto che creare un laser davvero potente con le proprie mani a casa non è realistico. Per fare ciò, è necessario possedere conoscenze specifiche, eseguire calcoli complessi e disporre di una buona base materiale e tecnica.

Ad esempio, le macchine laser in grado di tagliare i metalli diventano estremamente calde e richiedono misure di raffreddamento estreme, compreso l’uso di azoto liquido. Inoltre, i dispositivi che funzionano secondo il principio quantistico sono estremamente capricciosi, richiedono la massima messa a punto e non tollerano nemmeno la minima deviazione dai parametri richiesti.

Componenti necessari per il montaggio

Per assemblare un circuito laser con le tue mani avrai bisogno di:

• DVD-ROM con funzione riscrivibile (RW). Contiene un diodo laser rosso con una potenza di 300 mW. Puoi utilizzare i diodi laser di BLU-RAY-ROM-RW: emettono luce viola con una potenza di 150 mW. Per i nostri scopi, le ROM migliori sono quelle che hanno velocità di scrittura più elevate: sono più potenti.
• Impulso NCP1529. Il convertitore produce una corrente di 1 A, stabilizza la tensione nell'intervallo 0,9-3,9 V. Questi indicatori sono ideali per il nostro diodo laser, che richiede una tensione costante di 3 V.
• Collimatore per ottenere un fascio di luce uniforme. Ora sono in vendita numerosi moduli laser di vari produttori, compresi i collimatori.
• Obiettivo di uscita dalla ROM.
• Un alloggiamento, ad esempio, di un puntatore laser o di una torcia elettrica.
• Fili.
• Batterie 3,6 V.

Per collegare le parti, sarà necessario determinare quale cavo è la fase e dove si trovano il neutro e la terra. Uno strumento come questo aiuterà in questo.

In questo modo puoi assemblare il laser più semplice. Cosa può fare un "amplificatore di luce" fatto in casa:

• Accendi un fiammifero a distanza.
• Sciogli i sacchetti di plastica e la carta velina.
• Emette un raggio su una distanza superiore a 100 metri.

Questo laser è pericoloso: non brucia la pelle o gli indumenti, ma può danneggiare gli occhi.

Pertanto, è necessario utilizzare un dispositivo del genere con attenzione: non illuminarlo su superfici riflettenti (specchi, vetro, riflettori) e in generale prestare estrema attenzione: il raggio può causare danni se colpisce l'occhio anche da una distanza di cento metri .

Laser fai da te in video

Decidi di fare qualcosa di incredibile usando dettagli semplici? Il laser non è considerato un prodotto nuovo al giorno d'oggi, ma realizzarlo in casa non è un problema. manodopera speciale. Ti diremo come realizzare un laser da solo utilizzando un'unità disco e una normale torcia.

Attenzione! La potenza del laser arriva fino a 250 MilliWatt. Prima di iniziare l'esperimento, prenditi cura della tua sicurezza e indossa occhiali protettivi (occhiali protettivi per saldatore). Non puntare mai il raggio laser verso persone o animali, soprattutto verso gli occhi. I laser possono ferire le persone.

Per realizzare noi stessi un laser, avremo bisogno di:

1. Dispositivo per la registrazione di dischi DVD.
2. Puntatore laser AixiZ (puoi prenderne un altro).
3. Cacciavite.
4. Torcia elettrica.

Come scoprire la potenza di un diodo laser?

La potenza del laser può essere determinata dalle caratteristiche della velocità di registrazione dei dischi a doppio strato:

1. Velocità 10X, potenza laser 170-200 MilliWatt.
2. Velocità 16X, potenza laser 250-270 MilliWatt.

Istruzioni. Come realizzare un laser?

Passo 1. Svitare e aprire il coperchio. Rilasciamo e rimuoviamo il carrello (la struttura dell'unità può differire, ma ogni unità ha due guide lungo le quali si muove il carrello) e scolleghiamo tutti i cavi.

Passo 2. Liberato il carrello, iniziamo a svitare le viti e le parti per liberare il diodo stesso. L'unità può avere due laser a diodi:

1. Per la lettura del disco (diodo a infrarossi).
2. Per registrare un disco (diodo rosso).

La scheda è collegata al diodo desiderato (rosso), utilizzare un normale saldatore per rilasciare il diodo.

Passaggio n.3. Dopo un breve processo, dovremmo ottenere un diodo in questa forma.

Molti radioamatori almeno una volta nella vita hanno desiderato realizzare un laser con le proprie mani. Un tempo si credeva che potesse essere raccolto solo nei laboratori scientifici. Sì, questo è vero se parliamo di enormi installazioni laser. Tuttavia, puoi assemblare un laser più semplice, che sarà anche abbastanza potente. L'idea sembra molto complicata, ma in realtà non è affatto difficile. Nel nostro articolo con video parleremo di come assemblare il tuo laser a casa.

Laser potente fai-da-te

Circuito laser fai da te

È molto importante seguire le regole di sicurezza di base. Innanzitutto quando si verifica il funzionamento dell'apparecchio o quando è già completamente assemblato, non bisogna in nessun caso puntarlo verso gli occhi, altre persone o animali. Il tuo laser sarà così potente che potrà accendere un fiammifero o anche un foglio di carta. In secondo luogo, segui il nostro schema e il tuo dispositivo funzionerà a lungo e con alta qualità. In terzo luogo, non lasciare che i bambini ci giochino. Infine, riporre il dispositivo assemblato in un luogo sicuro.

Per assemblare un laser a casa, non avrai bisogno di troppo tempo e componenti. Quindi, per prima cosa hai bisogno di un'unità DVD-RW. Può essere lavorativo o non lavorativo. Questo non è importante. Ma è molto importante che si tratti di un dispositivo di registrazione e non di un'unità normale per la riproduzione di dischi. La velocità di scrittura dell'unità dovrebbe essere 16x. Può essere più alto. Successivamente, dovrai trovare un modulo con una lente, grazie alla quale il laser può concentrarsi in un punto. Un vecchio puntatore cinese potrebbe essere adatto a questo. È meglio utilizzare una torcia in acciaio non necessaria come corpo del futuro laser. Il "riempimento" sarà costituito da fili, batterie, resistori e condensatori. Inoltre, non dimenticare di preparare un saldatore: senza di esso l'assemblaggio sarà impossibile. Vediamo ora come assemblare un laser dai componenti sopra descritti.

Circuito laser fai da te

La prima cosa che devi fare è smontare l'unità DVD. È necessario rimuovere la parte ottica dall'unità scollegando il cavo. Quindi vedrai un diodo laser: dovrebbe essere rimosso con attenzione dall'alloggiamento. Ricordare che il diodo laser è estremamente sensibile agli sbalzi di temperatura, soprattutto al freddo. Fino a quando non si installa un diodo nel futuro laser, è meglio riavvolgere i cavi del diodo con un filo sottile.

Molto spesso, i diodi laser hanno tre terminali. Quello al centro dà un segno meno. E uno di quelli estremi è un vantaggio. Dovresti prendere due batterie AA e collegarle al diodo rimosso dalla custodia utilizzando una resistenza da 5 Ohm. Affinché il laser si accenda, è necessario collegare il negativo della batteria al terminale centrale del diodo e quello positivo a uno dei terminali esterni. Ora puoi assemblare il circuito dell'emettitore laser. A proposito, il laser può essere alimentato non solo dalle batterie, ma anche da una batteria. Questi sono affari di tutti.

Per assicurarti che il tuo dispositivo sia assemblato in un punto all'accensione, puoi utilizzare un vecchio puntatore cinese, sostituendo il laser del puntatore con uno che hai assemblato. L'intera struttura può essere ordinatamente imballata in una custodia. In questo modo sembrerà più bello e durerà più a lungo. Il corpo può essere una lanterna d'acciaio non necessaria. Ma può anche essere quasi qualsiasi contenitore. Scegliamo una torcia non solo perché è più potente, ma anche perché renderà il tuo laser molto più presentabile.

Quindi, hai visto di persona che l'assemblaggio di un laser sufficientemente potente a casa non richiede né una profonda conoscenza della scienza né attrezzature proibitivamente costose. Ora puoi assemblare tu stesso il laser e utilizzarlo per lo scopo previsto.

Molte persone conoscono le possibilità delle tecnologie laser e i loro vantaggi. Sono utilizzati non solo nell'industria, ma anche in cosmetologia, medicina, vita quotidiana, arte e altri ambiti della vita umana. Tuttavia, non tutti sanno come realizzare un laser a casa. Ma può essere costruito con materiali di scarto. Per fare ciò, avrai bisogno di un'unità DVD non funzionante, di un accendino o di una torcia elettrica.

Prima di iniziare a casa, è necessario raccogliere tutti gli elementi necessari. Prima di tutto, devi smontare l'unità DVD. Per fare ciò, svitare tutte le viti che fissano i coperchi superiore e inferiore del dispositivo. Successivamente, il cavo principale viene scollegato e la scheda viene svitata. La protezione dei diodi e dell'ottica deve essere interrotta. Il passaggio successivo è rimuovere il diodo, operazione solitamente eseguita con una pinza. In modo da elettricità statica Se il diodo non è danneggiato, le sue gambe devono essere legate con del filo. È necessario rimuovere il diodo con attenzione per non rompere le gambe.

Successivamente, prima di realizzare un laser in casa, è necessario realizzare un driver per il laser, rappresentato da un piccolo circuito che regola l'alimentazione del diodo. Il fatto è che se la potenza viene impostata in modo errato, il diodo può guastarsi rapidamente. Come fonte di alimentazione è possibile utilizzare batterie AA o la batteria di un telefono cellulare.

Prima di realizzare un laser a casa, è necessario tenere conto del fatto che l'effetto bruciante è fornito dall'ottica. Se non è lì, il laser brillerà semplicemente. Come ottica, puoi utilizzare una lente speciale della stessa unità da cui è stato prelevato il diodo. Per impostare correttamente la messa a fuoco, è necessario utilizzare un puntatore laser.

Per costruire un normale laser tascabile, puoi utilizzare un normale accendino. Tuttavia, prima di realizzare un laser da un accendino, è necessario conoscere la tecnologia di costruzione. È meglio acquistare un elemento incendiario di alta qualità. È necessario smontarlo, ma le parti non vanno gettate via, poiché saranno comunque utili nella progettazione. Se nell'accendino è rimasto del gas, è necessario rilasciarlo. Quindi gli interni devono essere sgrossati utilizzando un trapano con attacchi speciali. All'interno del corpo più leggero si trova un diodo dell'azionamento, diversi resistori, un interruttore e una batteria. Tutti gli elementi dell'accendino devono essere installati al loro posto, dopodiché il pulsante che precedentemente accendeva la fiamma accenderà il laser.

Tuttavia, per costruire il dispositivo, puoi utilizzare non solo un accendino, ma anche una torcia elettrica. Prima di realizzare un laser da una torcia, è necessario prendere il blocco laser dall'unità CD. In linea di principio, la struttura di un laser fatto in casa in una torcia non è diversa dalla struttura di un laser in un accendino. Basta tenere conto dell'alimentazione, che non supera quasi mai i 3 V, ed è consigliabile anche realizzare uno stabilizzatore di tensione aggiuntivo. Aumenterà la durata. È molto importante tenere conto della polarità del diodo e dello stabilizzatore.

Tutto il riempimento assemblato deve essere posizionato nel corpo della torcia smontata. Innanzitutto, non solo la parte interna, ma anche il vetro viene rimosso dalla torcia. Dopo aver installato l'unità laser, il vetro viene installato in posizione.