Täna räägime sellest, kuidas oma kätega vanarauatest ise kodus võimsat rohelist või sinist laserit valmistada. Samuti kaalume jooniseid, diagramme ja omatehtud laserosutite disaini, millel on süütekiir ja tööulatus on kuni 20 km
Laserseadme aluseks on optiline kvantgeneraator, mis elektri-, soojus-, keemi- või muud energiat kasutades tekitab laserkiire.
Laseroperatsioon põhineb sunnitud (indutseeritud) kiirguse nähtusel. Laserkiirgus võib olla pidev, koos pidev võimsus või impulss, saavutades ülikõrgete tippvõimsuste. Nähtuse olemus seisneb selles, et ergastatud aatom on võimeline kiirgama footoni teise footoni mõjul ilma selle neeldumiseta, kui viimase energia on võrdne aatomi tasemete energiate erinevusega enne ja pärast fotonit. kiirgus. Sel juhul on emiteeritud footon koherentne kiirguse põhjustanud footoniga, st see on selle täpne koopia. Nii võimendatakse valgust. See nähtus erineb spontaansest kiirgusest, mille puhul emiteeritud footonitel on juhuslikud levimissuunad, polarisatsioon ja faas
Tõenäosus, et juhuslik footon põhjustab ergastatud aatomi stimuleeritud emissiooni, on täpselt võrdne selle footoni neeldumise tõenäosusega ergastamata aatomi poolt. Seetõttu on valguse võimendamiseks vajalik, et keskkonnas oleks rohkem ergastatud aatomeid kui ergastamata aatomeid. Tasakaaluseisundis ei ole see tingimus täidetud, seetõttu kasutatakse laseraktiivse keskkonna pumpamiseks erinevaid süsteeme (optiline, elektriline, keemiline jne). Mõnes skeemis kasutatakse laseri tööelementi optilise võimendina teisest allikast pärineva kiirguse jaoks.
Kvantgeneraatoris puudub väline footonite voog, kasutades selle sees pöördpopulatsiooni erinevatest allikatest pumpamine. Sõltuvalt allikatest on olemas erinevaid viise pumpamine:
optiline - võimas välklamp;
gaasi väljavool tööaines (aktiivses keskkonnas);
voolukandjate süstimine (ülekanne) tsooni pooljuhis
p-n üleminekud;
elektrooniline ergutus (puhta pooljuhi kiiritamine vaakumis elektronide vooluga);
termiline (gaasi soojendamine, millele järgneb kiire jahutamine;
keemiline (kasutades keemiliste reaktsioonide energiat) ja mõned teised.
Tekke esmaseks allikaks on iseenesliku emissiooni protsess, mistõttu footonite põlvkondade järjepidevuse tagamiseks on vajalik positiivse tagasiside olemasolu, mille tõttu eralduvad footonid põhjustavad järgnevaid indutseeritud emissiooni tegusid. Selleks asetatakse laseraktiivne meedium optilisse õõnsusse. Lihtsamal juhul koosneb see kahest peeglist, millest üks on poolläbipaistev – läbi selle väljub laserkiir osaliselt resonaatorist.
Peeglitelt peegeldudes läbib kiirguskiir korduvalt resonaatorit, põhjustades selles indutseeritud üleminekuid. Kiirgus võib olla pidev või impulss. Samas saab erinevate seadmete abil tagasiside kiireks välja- ja sisselülitamiseks ning seeläbi impulsside perioodi vähendamiseks luua tingimused väga suure võimsusega kiirguse tekitamiseks – need on nn hiiglaslikud impulsid. Seda laseri töörežiimi nimetatakse Q-lülitatud režiimiks.
Laserkiir on koherentne, monokroomne, polariseeritud, kitsalt suunatud valgusvoog. Ühesõnaga, see on valgusvihk, mida kiirgavad mitte ainult sünkroonsed allikad, vaid ka väga kitsas vahemikus ja suunatult. Omamoodi äärmiselt kontsentreeritud valgusvoog.
Laseri poolt tekitatud kiirgus on monokromaatiline, spektrijoone laienemisega seotud teatud lainepikkusega footoni emissiooni tõenäosus on suurem kui lähedal asuva footoni oma, samuti on sellel sagedusel indutseeritud üleminekute tõenäosus. maksimum. Seetõttu domineerivad genereerimisprotsessi käigus järk-järgult teatud lainepikkusega footonid kõigi teiste footonite üle. Lisaks jäävad peeglite erilise paigutuse tõttu laserkiiresse alles need footonid, mis levivad resonaatori optilise teljega paralleelses suunas, sellest väikesel kaugusel. Seega on laserkiirel väga väike lahknemisnurk. Lõpuks on laserkiirel rangelt määratletud polarisatsioon. Selleks sisestatakse resonaatorisse erinevad polarisaatorid, need võivad olla näiteks laserkiire levimissuunas Brewsteri nurga all paigaldatud klaasplaadid.
Laseri töölainepikkus ja ka muud omadused sõltuvad sellest, millist töövedelikku laseris kasutatakse. Töövedelikku "pumbatakse" energiaga, et saada elektronpopulatsiooni inversiooni efekt, mis põhjustab footonite stimuleeritud emissiooni ja optilise võimenduse efekti. Lihtsaim vorm Optiline resonaator koosneb kahest paralleelsest peeglist (neid võib olla ka neli või enam), mis paiknevad laseri töövedeliku ümber. Töövedeliku stimuleeritud kiirgus peegeldub peeglitelt tagasi ja võimendub uuesti. Kuni selle väljatuleku hetkeni võib laine peegelduda mitu korda.
Niisiis, sõnastagem lühidalt tingimused, mis on vajalikud koherentse valguse allika loomiseks:
vajate ümberpööratud populatsiooniga töötavat ainet. Alles siis on võimalik sunnitud üleminekute abil saavutada valguse võimendus;
töötav aine tuleks asetada tagasisidet andvate peeglite vahele;
tööaine poolt antud võimendus, mis tähendab, et ergastatud aatomite või molekulide arv tööaines peab olema suurem kui väljundpeegli peegeldusvõimest sõltuv läviväärtus.
Laserite projekteerimisel saab kasutada järgmist tüüpi töövedelikke:
Vedelik. Seda kasutatakse töövedelikuna näiteks värvilaserites. Sisaldab: orgaaniline lahusti(metanool, etanool või etüleenglükool), milles on lahustatud keemilised värvained(kumariin või rodamiin). Töö pikkus Vedellaserite lainepikkuse määrab kasutatavate värvimolekulide konfiguratsioon.
Gaasid. Eelkõige süsinikdioksiid, argoon, krüptoon või gaasisegud, nagu heelium-neoonlaserites. Nende laserite energiaga "pumpamine" toimub enamasti elektrilahenduste abil.
Tahked ained (kristallid ja klaasid). Selliste töövedelike tahke materjal aktiveeritakse (leotakse), lisades väikese koguse kroomi, neodüümi, erbiumi või titaani ioone. Levinud kasutatavad kristallid on ütriumalumiiniumgranaat, liitiumütriumfluoriid, safiir (alumiiniumoksiid) ja silikaatklaas. Tahkislasereid "pumbatakse" tavaliselt välklambi või muu laseriga.
Pooljuhid. Materjal, milles elektronide üleminekuga energiatasemete vahel võib kaasneda kiirgus. Pooljuhtlaserid on väga kompaktsed ja neid "pumbatakse" elektrivooluga, mis võimaldab neid kasutada tarbeseadmetes, näiteks CD-mängijates.
Võimendi ostsillaatoriks muutmiseks on vaja korraldada tagasiside. Laserites saavutatakse see toimeaine paigutamisega peegeldavate pindade (peeglite) vahele, moodustades nn avatud resonaatori, mis tuleneb asjaolust, et osa toimeaine poolt kiiratavast energiast peegeldub peeglitelt ja naaseb uuesti toimeainet
Laser kasutab optilisi resonaatoreid erinevat tüüpi- lamepeeglitega, sfäärilised, lamedate ja sfääriliste kombinatsioonidega jne. Laseris tagasisidet andvates optilistes resonaatorites saab ergutada ainult teatud tüüpi elektromagnetvälja võnkumisi, mida nimetatakse resonaatori loomulikeks võnkudeks või režiimideks.
Režiime iseloomustab sagedus ja kuju, st vibratsioonide ruumiline jaotus. Lamepeeglitega resonaatoris on valdavalt ergastatud piki resonaatori telge levivatele tasapinnalistele lainetele vastavad võnketüübid. Kahest paralleelsest peeglist koosnev süsteem resoneerib ainult teatud sagedustel – ja laseris mängib ka seda rolli, mida tavalistes madalsagedusgeneraatorites mängib võnkeahel.
Avatud resonaatori (ja mitte suletud resonaatori - suletud metallõõnsuse - mikrolainevahemikule iseloomulik) kasutamine on põhiline, kuna optilises vahemikus on resonaator mõõtmetega L = ? (L on resonaatori iseloomulik suurus, ? on lainepikkus) lihtsalt ei saa toota ja L >> ? suletud resonaator kaotab oma resonantsomadused, kuna võimalike võnketüüpide arv muutub nii suureks, et need kattuvad.
Külgseinte puudumine vähendab oluliselt võimalike võnketüüpide (režiimide) arvu, kuna resonaatori telje suhtes nurga all levivad lained väljuvad kiiresti selle piiridest ja võimaldab säilitada resonaatori resonantsi omadusi L juures. >> ?. Kuid laseris olev resonaator ei anna mitte ainult tagasisidet, tagastades peeglitelt peegeldunud kiirguse toimeainele, vaid määrab ka laserkiirguse spektri, selle energeetilised omadused ja kiirguse suuna.
Tasapinnalise laine kõige lihtsamas lähenduses on tasapinnaliste peeglitega resonaatori resonantsi tingimus, et resonaatori pikkusele mahub täisarv poollaineid: L=q(?/2) (q on täisarv) , mis toob kaasa võnketüübi sageduse avaldise indeksiga q: ?q=q(C/2L). Selle tulemusena on valguse kiirgusspekter reeglina kitsaste spektrijoonte kogum, mille vahelised intervallid on identsed ja võrdsed c/2L. Antud pikkuse L joonte (komponentide) arv sõltub aktiivse keskkonna omadustest, st spontaanse emissiooni spektrist kasutataval kvantsiirde ajal ja võib ulatuda mitmekümneni ja sadadeni. Teatud tingimustel osutub võimalikuks eraldada üks spektraalkomponent, st rakendada ühemoodilist laserirežiimi. Iga komponendi spektraallaiuse määravad resonaatoris tekkivad energiakadud ja ennekõike valguse läbilaskvus ja neeldumine peeglite poolt.
Tööaine võimenduse sagedusprofiil (see määratakse tööaine joone laiuse ja kuju järgi) ja avatud resonaatori omasageduste kogum. Laserites kasutatavate kõrge kvaliteediteguriga avatud resonaatorite puhul osutub resonaatori pääsuriba ??p, mis määrab üksikute režiimide resonantskõverate laiuse ja isegi naaberrežiimide vahelise kauguse ??h, väiksemaks kui võimenduse joonelaius. ??h ja isegi gaasilaserites, kus joonelaiendus on kõige väiksem. Seetõttu sisenevad võimendusahelasse mitut tüüpi resonaatori võnkumised.
Seega ei genereeri laser tingimata ühel sagedusel, vastupidi, genereerimine toimub samaaegselt mitut tüüpi võnkumiste korral, mille puhul võimendus? rohkem kadusid resonaatoris. Selleks, et laser töötaks ühel sagedusel (ühe sagedusega režiimis), on reeglina vaja võtta erimeetmeid (näiteks suurendada kadusid, nagu näidatud joonisel 3) või muuta peeglite vahelist kaugust. nii et ainult üks satub võimendusahelasse. Kuna optikas, nagu eespool märgitud, on αh > βp ja genereerimissageduse laseris määrab peamiselt resonaatori sagedus, on genereerimissageduse stabiilsena hoidmiseks vaja resonaatorit stabiliseerida. Seega, kui tööaine võimendus katab kaod resonaatoris teatud tüübid võnkumisi, tekib nendel generatsioon. Selle esinemise seemneks on nagu iga generaatori puhul müra, mis kujutab endast laserite spontaanset emissiooni.
Selleks, et aktiivne keskkond kiirgaks koherentset monokromaatilist valgust, on vaja sisse viia tagasiside, st osa sellest, mida see keskkond kiirgab. valgusvoog saata tagasi söötmesse stimuleeritud emissiooni tekitamiseks. Positiivne tagasiside toimub optiliste resonaatorite abil, mis elementaarses versioonis on kaks koaksiaalselt (paralleelselt ja sama teljega) peeglit, millest üks on poolläbipaistev ja teine on “kurt”, st peegeldab täielikult valgusvoogu. Peeglite vahele asetatakse tööaine (aktiivne keskkond), milles tekib pöördpopulatsioon. Stimuleeritud kiirgus läbib aktiivkeskkonda, võimendub, peegeldub peeglist, läbib uuesti keskkonda ja võimendub veelgi. Läbi poolläbipaistva peegli eraldub osa kiirgusest väliskeskkonda ning osa peegeldub keskkonda tagasi ja võimendub uuesti. Teatud tingimustel hakkab footonite voog tööaine sees laviinina suurenema ja algab monokromaatilise koherentse valguse teke.
Optilise resonaatori tööpõhimõte, tööaine osakeste valdav arv, mida kujutavad avatud ringid, on põhiolekus, st madalamal energiatasemel. Lihtsalt ära suur hulk osakesed, mida kujutavad tumedad ringid, on elektrooniliselt ergastatud olekus. Kui töötav aine puutub kokku pumbatava allikaga, läheb suurem osa osakestest ergastatud olekusse (tumedate ringide arv on suurenenud) ja tekib pöördpopulatsioon. Järgmisena (joonis 2c) toimub mõnede elektrooniliselt ergastatud olekus esinevate osakeste spontaanne emissioon. Resonaatori telje suhtes nurga all suunatud kiirgus lahkub tööainest ja resonaatorist. Kiirgus, mis on suunatud piki resonaatori telge, läheneb peegelpind.
Läbipaistva peegli puhul läheb osa kiirgusest läbi selle sisse keskkond, ja osa sellest peegeldub ja suunatakse uuesti tööainesse, kaasates stimuleeritud emissiooni protsessi ergastatud olekus olevad osakesed.
"Kurdi" peegli juures peegeldub kogu kiirgusvoog ja läbib uuesti töötavat ainet, kutsudes esile kiirguse kõigist allesjäänud ergastatud osakestest, mis peegeldab olukorda, kui kõik ergastatud osakesed loobusid salvestatud energiast ja väljundis. resonaator, poolläbipaistva peegli küljel, tekkis võimas indutseeritud kiirgusvoog.
Laserite peamised struktuurielemendid hõlmavad tööainet, mille aatomite ja molekulide energiatasemed on kindlad, pumbaallikas, mis tekitab tööaines populatsiooni inversiooni, ja optiline õõnsus. Erinevaid lasereid on suur hulk, kuid neil kõigil on sama ja lihtne skemaatiline diagramm seade, mis on näidatud joonisel fig. 3.
Erandiks on pooljuhtlaserid nende spetsiifilisuse tõttu, kuna kõik nende juures on eriline: protsesside füüsika, pumpamismeetodid ja disain. Pooljuhid on kristalsed moodustised. Üksiku aatomi puhul omandab elektroni energia rangelt määratletud diskreetsed väärtused ja seetõttu energiaseisundid elektrone aatomis kirjeldatakse tasemete keeles. Pooljuhtkristallides moodustavad energiatasemed energiaribasid. Puhtas pooljuhis, mis ei sisalda lisandeid, on kaks riba: nn valentsriba ja selle kohal paiknev juhtivusriba (energia skaalal).
Nende vahel on keelatud energiaväärtuste vahe, mida nimetatakse ribalaiuseks. Absoluutse nulliga võrdse pooljuhtide temperatuuril peaks valentsriba olema täielikult elektronidega täidetud ja juhtivusriba tühi. Reaalsetes tingimustes on temperatuur alati üle absoluutse nulli. Kuid temperatuuri tõus toob kaasa elektronide termilise ergastuse, mõned neist hüppavad valentsribalt juhtivusribale.
Selle protsessi tulemusena ilmub juhtivusriba teatud (suhteliselt väike) arv elektrone ja vastav arv elektrone jääb valentsribas puudu, kuni see täielikult täitub. Elektronide vakantsi valentsribas tähistab positiivselt laetud osake, mida nimetatakse auguks. Elektroni kvantüleminekut läbi ribalaiuse alt üles vaadeldakse kui elektron-augu paari genereerimise protsessi, kus elektronid koonduvad juhtivusriba alumisse serva ja augud valentsriba ülemisse serva. Üleminekud keelatud tsoonist on võimalikud mitte ainult alt üles, vaid ka ülevalt alla. Seda protsessi nimetatakse elektron-augu rekombinatsiooniks.
Kui puhast pooljuhti kiiritatakse valgusega, mille footoni energia ületab veidi ribavahemiku, võib pooljuhtkristallides esineda kolme tüüpi valguse interaktsiooni ainega: valguse neeldumine, spontaanne emissioon ja stimuleeritud emissioon. Esimest tüüpi interaktsioon on võimalik, kui footon neeldub valentsriba ülemise serva lähedal asuva elektroni poolt. Sel juhul muutub elektroni energiavõimsus piisavaks ribalaiuse ületamiseks ja see teeb kvantülemineku juhtivusribale. Valguse spontaanne emissioon on võimalik, kui elektron naaseb spontaanselt juhtivusribast valentsribale energiakvanti - footoni emissiooniga. Väline kiirgus võib algatada ülemineku juhtivusriba alumise serva lähedal asuva elektroni valentsribale. Seda kolmandat tüüpi valguse ja pooljuhtaine interaktsiooni tulemuseks on sekundaarse footoni sünd, mis on oma parameetrite ja liikumissuuna poolest identne ülemineku algatanud footoniga.
Laserkiirguse tekitamiseks on vaja pooljuhis luua "töötasemete" pöördpopulatsioon – tekitada piisavalt kõrge elektronide kontsentratsioon juhtivusriba alumises servas ja vastavalt kõrge aukude kontsentratsioon pooljuhi servas. valentsriba. Nendel eesmärkidel pumbatakse puhtaid pooljuhtlasereid tavaliselt elektronide vooluga.
Resonaatorpeeglid on pooljuhtkristalli poleeritud servad. Selliste laserite puuduseks on see, et paljud pooljuhtmaterjalid tekitavad laserkiirgust ainult väga kõrgel tasemel madalad temperatuurid, ja pooljuhtkristallide pommitamine elektronide vooluga põhjustab selle suure kuumenemise. Selleks on vaja täiendavaid jahutusseadmeid, mis muudab seadme disaini keerulisemaks ja suurendab selle mõõtmeid.
Lisanditega pooljuhtide omadused erinevad oluliselt ebapuhtuse, puhaste pooljuhtide omadustest. See on tingitud asjaolust, et mõnede lisandite aatomid loovutavad kergesti ühe oma elektronidest juhtivusribale. Neid lisandeid nimetatakse doonorlisanditeks ja selliste lisanditega pooljuhte nimetatakse n-pooljuhiks. Teiste lisandite aatomid, vastupidi, hõivavad valentsribast ühe elektroni ja sellised lisandid on aktseptor ja selliste lisanditega pooljuht on p-pooljuht. Lisandite aatomite energiatase asub ribalaiuse sees: n-pooljuhtide puhul - juhtivusriba alumise serva lähedal, /-pooljuhtide puhul - valentsriba ülemise serva lähedal.
Kui sellesse piirkonda luuakse elektripinge nii, et p-pooljuhi pool on positiivne pooljuht, p-pooljuhi pool negatiivne poolus, siis mõju all. elektriväli elektronid n-pooljuhist ja augud n-pooljuhist liiguvad (süstivad) ala p-p— üleminek.
Kui elektronid ja augud rekombineeruvad, eralduvad footonid ja optilise resonaatori juuresolekul saab tekitada laserkiirgust.
Optilise resonaatori peeglid on pooljuhtkristalli poleeritud servad, mis on orienteeritud pn-siirde tasapinnaga risti. Sellised laserid on miniatuursed, kuna pooljuhtaktiivse elemendi suurus võib olla umbes 1 mm.
Olenevalt vaadeldavast tunnusest jagunevad kõik laserid järgmiselt).
Esimene märk. Laservõimenditel ja generaatoritel on tavaks teha vahet. Võimendites antakse sisendisse nõrk laserkiirgus ja väljundis seda vastavalt võimendatakse. Generaatorites puudub väline kiirgus, mis tekib tööaines selle ergastamisel erinevate pumbaallikate abil. Kõik meditsiinilised laserseadmed on generaatorid.
Teine märk on töötava aine füüsikaline olek. Vastavalt sellele jagunevad laserid tahkis (rubiin, safiir jne), gaasiliseks (heelium-neoon, heelium-kaadmium, argoon, süsinikdioksiid jne), vedelaks (vedel dielektrik, millel on haruldaste lisandite tööaatomid). muldmetallid) ja pooljuhid (arseniid-gallium, galliumarseniidfosfiid, pliiseleniid jne).
Tööaine erutamise meetod on kolmas tunnusmärk laserid. Sõltuvalt ergastusallikast eristatakse lasereid: optiliselt pumbatavad, gaaslahendusega pumbatavad, elektroonilised ergastused, laengukandjate süstimine, termiliselt pumbatavad, keemiliselt pumbatavad ja mõned teised.
Laseri kiirgusspekter on järgmine klassifitseerimisfunktsioon. Kui kiirgus on koondunud kitsasse lainepikkuste vahemikku, siis loetakse laser monokromaatiliseks ja selle tehnilised andmed näitavad kindlat lainepikkust; kui laias vahemikus, siis tuleks laserit lugeda lairibaks ja näidatakse lainepikkuse vahemikku.
Lähtuvalt kiirgava energia olemusest eristatakse impulsslasereid ja pideva kiirgusega lasereid. Impulsslaseri ja pideva kiirguse sagedusmodulatsiooniga laseri mõisteid ei tohiks segi ajada, kuna teisel juhul saame sisuliselt erineva sagedusega katkendlikku kiirgust. Impulsslaseritel on suur võimsus ühe impulsiga, ulatudes 10 W-ni, samas kui nende keskmine impulsi võimsus, mis on määratud vastavate valemitega, on suhteliselt väike. Pideva sagedusega moduleeritud laserite puhul on nn impulsi võimsus väiksem kui pideva kiirguse võimsus.
Keskmise väljundkiirguse võimsuse põhjal ( järgmine märk klassifikatsioon) laserid jagunevad:
· suure energiaga (tekitava kiirgusvõimsuse voo tihedus objekti või bioloogilise objekti pinnal on üle 10 W/cm2);
· keskmise energiaga (tekitava kiirguse võimsusvoo tihedus - 0,4 kuni 10 W/cm2);
· madalenergia (tekitava kiirgusvõimsuse voo tihedus on alla 0,4 W/cm2).
· pehme (genereeritud energia kiiritus - E ehk võimsusvoo tihedus kiiritataval pinnal - kuni 4 mW/cm2);
· keskmine (E - 4 kuni 30 mW/cm2);
· kõva (E - üle 30 mW/cm2).
Kooskõlas " Sanitaarstandardid ja laserite projekteerimise ja töötamise eeskirjad nr 5804-91”, vastavalt operatiivpersonalile tekkiva kiirguse ohtlikkuse astmele jaotatakse laserid nelja klassi.
Esimese klassi laserite hulka kuuluvad: tehnilised seadmed, mille kollimeeritud (piiratud ruuminurgaga suletud) väljundkiirgus ei kujuta endast ohtu inimese silmade ja naha kiiritamisel.
Teise klassi laserid on seadmed, mille väljundkiirgus kujutab endast ohtu silmade kiiritamisel otsese ja peegeldava kiirgusega.
Kolmanda klassi laserid on seadmed, mille väljundkiirgus kujutab endast ohtu silmade kiiritamisel otsese ja peegeldava kiirgusega, samuti hajusalt peegelduva kiirgusega 10 cm kaugusel hajusalt peegelduvast pinnast ja (või) naha kiiritamisel. otsene ja peegeldav kiirgus.
Klassi 4 laserid on seadmed, mille väljundkiirgus kujutab endast ohtu, kui nahka kiiritatakse hajusalt peegeldunud kiirgusega 10 cm kaugusel hajusalt peegelduvast pinnast.
Laserlõikur on ainulaadne seade, mida on kasulik omada iga kaasaegse mehe garaažis. Oma kätega metalli lõikamiseks laseri valmistamine pole keeruline, peamine on järgida lihtsad reeglid. Sellise seadme võimsus on väike, kuid olemasolevate seadmete abil on võimalusi selle suurendamiseks. Tootmismasina funktsionaalsust, mis suudab ilma ilustamata kõike teha, ei saavuta isetehtud tootega. Kuid majapidamistööde jaoks on see seade abiks. Vaatame, kuidas seda ehitada.
Kõik on geniaalselt lihtne, nii et selliste seadmete loomiseks, mis suudavad vastupidavast terasest kauneimaid mustreid välja lõigata, saab valmistada tavalistest vanametallidest. Selle tegemiseks vajate kindlasti vana laserkursorit. Lisaks peaksite varuma:
- Taskulamp, mis töötab laetavate patareidega.
- Vana DVD-ROM, millelt peame laserdraiviga maatriksi eemaldama.
- Jootekolb ja kruvikeerajate komplekt.
Esimene samm on vana arvuti disketiseadme draivi lahtivõtmine. Sealt peaksime seadme eemaldama. Olge ettevaatlik, et mitte kahjustada seadet ennast. Kettaseadme draiv peab olema kirjutaja, mitte ainult lugeja, asi on seadme maatriksi struktuuris. Me ei lasku praegu üksikasjadesse, vaid kasutame lihtsalt kaasaegseid mittetöötavaid mudeleid.
Pärast seda peate kindlasti eemaldama punase dioodi, mis põletab ketta teabe salvestamise ajal. Võtsin lihtsalt jootekolvi ja jootsin selle dioodi kinnitused. Lihtsalt ära viska seda mitte mingil juhul ära. See on tundlik element, mis võib kahjustamise korral kiiresti rikneda.
Laserlõikuri enda kokkupanemisel võtke arvesse järgmist:
- Kuhu on parem paigaldada punane diood?
- Kuidas kogu süsteemi elemente toidetakse?
- Kuidas vood jaotatakse? elektrivoolüksikasjalikult.
Pea meeles! Diood, mis põleb, nõuab palju rohkem elektrit kui osuti elemendid.
See dilemma on kergesti lahendatav. Kursori diood asendatakse draivi punase tulega. Te peaksite kursori lahti võtma sama ettevaatlikult kui kettaseadme kahjustused pistikutes ja hoidikutes rikuvad teie tuleviku teie enda kätega. Kui olete selle teinud, võite alustada omatehtud ümbrise valmistamist.
Selleks vajate laserlõikuri toiteks taskulampi ja laetavaid patareisid. Tänu taskulambile saate mugava ja kompaktse eseme, mis ei võta teie kodus palju ruumi. Võtmepunkt Sellise korpuse varustus on valida õige polaarsus. Kaitseklaas eemaldatakse endine taskulamp, et see ei muutuks suunatud kiirele takistuseks.
Järgmine samm on dioodi enda toide. Selleks peate selle laadijaga ühendama aku, jälgides polaarsust. Lõpuks kontrollige:
- Seadme usaldusväärne fikseerimine klambrites ja klambrites;
- Seadme polaarsus;
- Kiire suund.
Parandage kõik ebatäpsused ja kui kõik on valmis, võite end õnnitleda edukalt tehtud töö puhul. Lõikur on kasutamiseks valmis. Ainus asi, mida peate meeles pidama, on see, et selle võimsus on palju väiksem kui selle tootmispartneri võimsus, nii et see ei saa hakkama liiga paksu metalliga.
Hoolikalt! Seadme võimsusest piisab tervise kahjustamiseks, seega olge töötamisel ettevaatlik ja proovige mitte panna sõrmi tala alla.
Omatehtud paigalduse tugevdamine
Peamise lõikeelemendi tala võimsuse ja tiheduse suurendamiseks peaksite ette valmistama:
- 2 "konderit" 100 pF ja mF jaoks;
- Vastupidavus 2-5 oomi;
- 3 laetavat akut;
- Kollimaator.
Juba kokkupandud paigaldust saab tugevdada, et saada kodus piisavalt võimsust mis tahes metalliga töötamiseks. Võimendusega töötades pidage meeles, et lõikuri otse pistikupessa ühendamine on selle jaoks enesetapp, seega peaksite veenduma, et vool jõuab kõigepealt kondensaatoritesse ja seejärel akudesse.
Takistite lisamisega saate oma installatsiooni võimsust suurendada. Seadme tõhususe edasiseks suurendamiseks kasutage kollimaatorit, mis on paigaldatud kiire fokuseerimiseks. Seda mudelit müüakse kõigis elektrikute kauplustes ja selle maksumus jääb vahemikku 200–600 rubla, nii et selle ostmine pole keeruline.
Seejärel viiakse montaažiahel läbi samamoodi nagu ülalpool, ainult staatilise elektri eemaldamiseks peate dioodi ümber kerima alumiiniumtraadi. Pärast seda peate mõõtma voolutugevust, mille jaoks võtate multimeetri. Seadme mõlemad otsad ühendatakse ülejäänud dioodiga ja mõõdetakse. Sõltuvalt teie vajadustest saate reguleerida näitu vahemikus 300 mA kuni 500 mA.
Kui praegune kalibreerimine on lõpule viidud, võite jätkata oma lõikuri esteetilise kaunistamisega. Korpuse jaoks sobib hästi vana terasest LED-taskulamp. See on kompaktne ja mahub taskusse. Objektiivi määrdumise vältimiseks muretsege kindlasti kate.
Valmis lõikurit tuleks hoida kastis või kastis. Tolm ega niiskus ei tohiks sinna sattuda, muidu saab seade kahjustada.
Mis vahe on valmismudelitel
Maksumus on peamine põhjus, miks paljud käsitöölised kasutavad laserlõikurit oma kätega. Ja tööpõhimõte on järgmine:
- Tänu suunatud laserkiire loomisele paljastatakse metall
- Võimas kiirgus põhjustab materjali aurustumist ja voolu jõu mõjul põgenemist.
- Tänu laserkiire väikesele läbimõõdule saavutatakse tooriku kvaliteetne lõige.
Lõikesügavus sõltub komponentide võimsusest. Kui tehasemudelid on varustatud kvaliteetsete materjalidega, mis tagavad piisava sügavuse. See omatehtud mudelid saavad hakkama 1-3 cm lõikamisega.
Tänu sellistele lasersüsteemid Eramu piirdeaeda saab teha unikaalseid mustreid, komponente väravate või piirdeaedade kaunistamiseks. Lõikureid on ainult 3 tüüpi:
- Tahkes olekus. Tööpõhimõte põhineb LED-seadmete spetsiaalsete klaaside või kristallide kasutamisel. Need on odavad tootmisettevõtted, mida kasutatakse tootmises.
- Fiber. Tänu kasutamisele optiline kiud Saate võimsa voolu ja piisava lõikesügavuse. Need on pooljuhtmudelite analoogid, kuid oma võimaluste ja jõudlusomaduste tõttu on need neist paremad. Aga ka kallim.
- Gaas. Nimest selgub, et tööks kasutatakse gaasi. See võib olla lämmastik, heelium, süsinikdioksiid. Selliste seadmete efektiivsus on 20% kõrgem kui kõigil eelmistel. Neid kasutatakse väga kõrge soojusjuhtivusega polümeeride, kummi, klaasi ja isegi metalli lõikamiseks ja keevitamiseks.
Igapäevaelus saate ilma eriliste kulutusteta hankida ainult tahkislaserlõikuri, kuid selle võimsusest koos korraliku võimendusega, millest eespool juttu oli, piisab majapidamistööde tegemiseks. Nüüd on teil teadmisi sellise seadme valmistamise kohta ja siis lihtsalt tegutsege ja proovige.
Kas teil on DIY metalli laserlõikuri väljatöötamise kogemus? Jagage lugejatega, jättes selle artikli alla kommentaari!
Paljud inimesed teavad lasertehnoloogiate võimalustest ja nende eelistest. Neid kasutatakse mitte ainult tööstuses, vaid ka kosmetoloogias, meditsiinis, igapäevaelus, kunstis ja muudes inimelu valdkondades. Kuid mitte kõik ei tea, kuidas laserit kodus teha. Kuid seda saab ehitada vanametallist. Selleks vajate mittetöötavat DVD-draivi, tulemasinat või taskulampi.
Enne koju minekut peate kõik kokku koguma vajalikud elemendid. Kõigepealt peate DVD-draivi lahti võtma. Selleks keerake lahti kõik kruvid, mis hoiavad seadme ülemist ja alumist katet. Järgmisena eemaldatakse põhikaabel ja plaat keeratakse lahti. Dioodide ja optika kaitse peab olema katki. Järgmine samm on dioodi eemaldamine, mida tavaliselt tehakse tangidega. Et staatiline elekter dioodi ei kahjustaks, tuleb selle jalad traadiga kinni siduda. Dioodi tuleb eemaldada ettevaatlikult, et mitte jalgu murda.
Järgmisena peate enne kodus laseri valmistamist tegema laseri draiveri, mida esindab väike vooluahel, mis reguleerib dioodi toiteallikat. Fakt on see, et kui toide on valesti seadistatud, võib diood kiiresti ebaõnnestuda. Toiteallikana saate kasutada AA patareisid või mobiiltelefoni akut.
Enne kodus laseri tegemist peate arvestama asjaoluga, et põletusefekti annab optika. Kui seda pole, siis laser lihtsalt särab. Optikana saate kasutada spetsiaalset objektiivi samast draivist, millelt diood võeti. Fookuse õigeks seadistamiseks peate kasutama laserkursorit.
Tavalise taskulaseri ehitamiseks võite kasutada tavalist tulemasinat. Enne tulemasinast laseri valmistamist tuleb aga teada ehitustehnoloogiat. Parim on osta kvaliteetne süüteelement. See tuleb lahti võtta, kuid osi ei tohiks ära visata, kuna need on disainis endiselt kasulikud. Kui tulemasinasse jääb gaasi, tuleb see vabastada. Seejärel tuleb siseküljed spetsiaalsete kinnitustega puuriga välja keerata. Tulemasina korpuse sees on ajamilt diood, mitu takistit, lüliti ja aku. Kõik välgumihkli elemendid tuleb oma kohtadele paigaldada, mille järel lülitab laseri sisse nupp, mis varem leegi süütas.
Seadme konstrueerimiseks saab aga kasutada mitte ainult tulemasinat, vaid ka taskulampi. Enne taskulambist laseri valmistamist peate CD-draivist laserploki välja võtma. Põhimõtteliselt ei erine taskulambi omatehtud laseri struktuur tulemasina laseri struktuurist. Peate lihtsalt arvestama toiteallikaga, mis peaaegu kunagi ei ületa 3 V, samuti on soovitatav ehitada täiendav pingestabilisaator. See pikendab eluiga. Väga oluline on võtta arvesse dioodi ja stabilisaatori polaarsust.
Kogu kokkupandud täidis tuleb asetada lahtivõetud taskulambi korpusesse. Esiteks eemaldatakse taskulambilt mitte ainult sisemine osa, vaid ka klaas. Pärast laserseadme paigaldamist paigaldatakse klaas oma kohale.
Tere, daamid ja härrad. Täna avan suure võimsusega laseritele pühendatud artiklite sarja, sest Habrasearch ütleb, et inimesed otsivad selliseid artikleid. Ma tahan teile öelda, kuidas saate seda teha võimas laser ja õpetab teid kasutama seda jõudu mitte ainult "pilvedel säramise" huvides.
Hoiatus!
Artiklis kirjeldatakse võimsa laseri tootmist (300mW ~ 500 Hiina osuti võimsus), mis võib kahjustada teie ja teiste tervist! Olge äärmiselt ettevaatlik! Kasutage spetsiaalseid kaitseprille ja ärge suunake laserkiirt inimestele ega loomadele!
Habré lehel ilmusid artiklid kaasaskantavate draakonlaserite, näiteks Hulk kohta, vaid paar korda. Selles artiklis räägin teile, kuidas saate teha laserit, mis pole võimsuselt halvem kui enamik selles poes müüdavaid mudeleid.
Kõigepealt peate ette valmistama kõik komponendid:
- - mittetöötav (või töötav) DVD-RW-draiv, mille kirjutuskiirus on 16x või suurem;
- — kondensaatorid 100 pF ja 100 mF;
- - takisti 2-5 oomi;
- — kolm AAA patareid;
- - jootekolb ja juhtmed;
- — kollimaator (või hiina osuti);
- - terasest LED-lamp.
See minimaalselt nõutav lihtsa juhimudeli tegemiseks. Draiver on tegelikult plaat, mis väljastab meie laserdioodi vajaliku võimsusega. Toiteallikat ei tohiks otse laserdioodiga ühendada – see läheb katki. Laserdioodi toiteallikaks peab olema vool, mitte pinge.
Kollimaator on tegelikult läätsega moodul, mis vähendab kogu kiirguse kitsaks kiireks. Valmis kollimaatoreid saab osta raadiopoodidest. Need on juba olemas mugav koht laserdioodi paigaldamiseks ja maksumus on 200-500 rubla.
Võite kasutada ka Hiina osuti kollimaatorit, kuid laserdioodi on raske kinnitada ja kollimaatori korpus ise on suure tõenäosusega metalliseeritud plastikust. See tähendab, et meie diood ei jahtu hästi. Kuid ka see on võimalik. Selle valiku leiate artikli lõpust.
Kõigepealt peate hankima laserdioodi enda. See on väga habras ja väike osa meie DVD-RW-draivist – olge ettevaatlik. Võimas punane laserdiood asub meie draivi vankris. Seda eristab nõrgast selle poolest, et radiaator on suurem kui tavalisel IR-dioodil.
Soovitatav on kasutada antistaatilist randmerihma, kuna laserdiood on staatilise pinge suhtes väga tundlik. Kui käevõru pole, võite dioodijuhtmed õhukese traadiga mähkida, kuni see korpusesse paigaldamist ootab.
Selle skeemi järgi peate juht jootma.
Ärge ajage polaarsust segi! Laserdiood läheb ka koheselt rikki, kui toiteallika polaarsus on vale.
Diagramm näitab 200 mF kondensaatorit, kuid teisaldatavuse jaoks on 50-100 mF täiesti piisav.
Enne laserdioodi paigaldamist ja kõige korpusesse kokkupanemist kontrollige draiveri funktsionaalsust. Ühendage teine laserdiood (mitte töötav või draivi teine) ja mõõtke voolu multimeetriga. Sõltuvalt kiiruse omadustest tuleb voolutugevus õigesti valida. 16 mudeli jaoks on 300-350 mA üsna sobiv. Kiireima 22x jaoks saate isegi 500 mA, kuid täiesti erineva draiveriga, mille valmistamist kavatsen kirjeldada teises artiklis.
Näeb kohutav välja, aga töötab!
Esteetika.
Kaalu järgi kokkupandud laseriga saab kiidelda vaid samade hullude tehnomaniakkide ees, kuid ilu ja mugavuse huvides on parem see mugavas ümbrises kokku panna. Siin on parem valida ise, kuidas see teile meeldib. Paigaldasin kogu vooluringi tavalisesse LED-taskulambisse. Selle mõõtmed ei ületa 10x4 cm. Siiski ei soovita ma seda endaga kaasas kanda: kunagi ei tea, milliseid nõudeid vastavad ametiasutused esitada võivad. Parem on hoida seda spetsiaalses ümbrises, et tundlik lääts ei tolmuks.
See on valik koos minimaalsed kulud— kasutatakse Hiina osuti kollimaatorit:
Tehases valmistatud mooduli kasutamine võimaldab teil saada järgmised tulemused:
Laserkiir on nähtav õhtul:
Ja muidugi pimedas:
Võib olla.
Jah, järgmistes artiklites tahan ma rääkida ja näidata, kuidas selliseid lasereid saab kasutada. Kuidas teha palju võimsamaid isendeid, mis on võimelised lõikama metalli ja puitu, mitte ainult süütama tikke ja sulatama plastikut. Kuidas teha hologramme ja skaneerida objekte 3D Studio Max mudelite loomiseks. Kuidas teha võimsaid rohelisi või siniseid lasereid. Laserite kasutusala on üsna lai ja üks artikkel seda siin teha ei saa.
Tähelepanu! Ärge unustage ettevaatusabinõusid! Laserid ei ole mänguasi! Hoolitse oma silmade eest!
Igas kodus on vana tehnikat, mis on lagunenud. Keegi viskab selle prügimäele ja mõned käsitöölised püüavad seda kasutada mõne omatehtud leiutise jaoks. Nii et vana laserosuti saab hästi kasutusele võtta - laserlõikurit on võimalik teha oma kätega.
Kahjutust nipsasjast tõelise laseri valmistamiseks peate ette valmistama järgmised esemed:
- laserkursor;
- Laetavate patareidega taskulamp;
- vana, võib-olla mitte töötav CD/DVD-RW kirjutaja. Peaasi, et sellel oleks töötava laseriga ajam;
- kruvikeerajate ja jootekolbi komplekt. Parem on kasutada kaubamärgiga lõikurit, kuid kui teil seda pole, võib seda teha ka tavaline.
Laserlõikuri valmistamine
Kõigepealt peate draivist eemaldama laserlõikuri. See töö pole keeruline, kuid peate olema kannatlik ja pöörama maksimaalset tähelepanu. Kuna see sisaldab suurt hulka juhtmeid, on neil sama struktuur. Draivi valimisel on oluline arvestada kirjutamisvõimaluse olemasolu, kuna just selles mudelis saate laseriga märkmeid teha. Salvestamine toimub õhukese metallikihi aurustamisega plaadilt endalt. Juhul, kui laser töötab lugemiseks, kasutatakse seda poolikult, ketast valgustades.
Ülemiste kinnitusdetailide lahtivõtmisel võib leida vankri, milles asub laser, mis võib liikuda kahes suunas. See tuleks eemaldada ettevaatlikult lahti keerates, seal on suur hulk eemaldatavaid seadmeid ja kruvisid, mida on oluline hoolikalt eemaldada. Edasiseks tööks on vaja punast dioodi, mille abil põletatakse. Selle eemaldamiseks vajate jootekolvi, samuti peate hoolikalt eemaldama kinnitusdetailid. Oluline on tähele panna, et laserlõikuri valmistamise asendamatut osa ei tohi raputada ega maha kukkuda, seetõttu on soovitatav olla laserdioodi eemaldamisel ettevaatlik.
Kui tulevase lasermudeli põhielement on eemaldatud, peate kõik hoolikalt kaaluma ja välja mõtlema, kuhu see asetada ja kuidas sellega toiteallikat ühendada, kuna kirjutuslaseri diood nõuab palju rohkem voolu kui diood laserkursor, ja sel juhul saab kasutada mitut meetodit.
Järgmisena asendatakse osuti diood. Võimsa laseri loomiseks tuleb kursori küljest eemaldada originaaldiood ja asemele paigaldada samasugune CD/DVD-RW-draivilt. Kursor võetakse lahti vastavalt järjestusele. See peab olema lahti keeratud ja jagatud kaheks osaks, kusjuures asendamist vajav osa on peal. Vana diood eemaldatakse ja asemele paigaldatakse vajalik diood, mida saab kinnitada liimiga. Mõnikord võib vana dioodi eemaldamisel tekkida raskusi, võite kasutada nuga ja kursorit veidi raputada.
Järgmine samm on uue juhtumi koostamine. Et tulevase laserit oleks mugav kasutada, ühendage sellega toide ja kasutage taskulambi korpust, et anda sellele muljetavaldav välimus. Konverteeritud on installitud ülemine osa laserkursor taskulambi sisse ja sellele antakse toide laetavatest akudest, mis on ühendatud dioodiga. Oluline on mitte segi ajada toiteallika polaarsust. Enne taskulambi kokkupanemist tuleb eemaldada klaas ja osuti osad, kuna see juhib halvasti laserkiire otsest teed.
Viimane samm on ettevalmistamine kasutamiseks. Enne ühendamist peate kontrollima, kas laser on kindlalt kinnitatud, juhtmete polaarsus on õigesti ühendatud ja laser on paigaldatud tasemel.
Pärast nende lihtsate toimingute tegemist on laserlõikur kasutamiseks valmis. Seda laserit saab kasutada paberi, polüetüleeni põletamiseks ja tikkude süütamiseks. Kasutusala võib olla lai, kõik sõltub teie kujutlusvõimest.
Lisapunktid
Võimalik teha võimsam laser. Selle valmistamiseks vajate:
- DVD-RW-draiv, võib mitte töötada;
- kondensaatorid 100 pF ja 100 mF;
- takisti 2-5 oomi;
- kolm laetavat akut;
- juhtmed jootekolbiga;
- kollimaator;
- terasest LED taskulamp.
See on lihtne komplekt, mida kasutatakse draiveri kokkupanemiseks, mis juhib plaadi abil laserlõikuri vajaliku võimsuseni. Vooluallikat ei saa otse dioodiga ühendada, kuna see rikub koheselt. Samuti on oluline arvestada, et laserdioodi toiteallikaks peab olema vool, kuid mitte pinge.
Kollimaator on läätsega varustatud korpus, tänu millele koonduvad kõik kiired üheks kitsaks kiireks. Selliseid seadmeid saab osta raadioosade kauplustes. Need on mugavad, kuna neil on juba laserdioodi paigaldamiseks ruumi ja maksumuse osas on see üsna väike, ainult 200-500 rubla.
Muidugi võite kasutada osuti korpust, kuid laserit on sellele raske kinnitada. Sellised mudelid on valmistatud plastmaterjal, ja see põhjustab korpuse kuumenemise ja seda ei jahutata piisavalt.
Tootmispõhimõte on sarnane eelmisele, kuna sel juhul kasutatakse ka DVD-RW-draivi laserdioodi.
Tootmise ajal on vaja kasutada antistaatilisi käevõrusid.
See on vajalik laserdioodi staatilise elektri eemaldamiseks, see on väga tundlik. Kui käevõrusid pole, võib leppida improviseeritud vahenditega - dioodi ümber saab kerida peenikese traadi. Järgmisena pannakse juht kokku.
Enne kogu seadme kokkupanemist kontrollitakse draiveri tööd. Sel juhul on vaja ühendada mittetöötav või teine diood ja mõõta multimeetriga tarnitava voolu tugevust. Arvestades voolu kiirust, on oluline valida selle tugevus vastavalt standarditele. Paljude mudelite puhul on rakendatav vool 300-350 mA ja kiiremate puhul 500 mA, kuid selleks tuleb kasutada täiesti teistsugust draiverit.
Loomulikult saab sellist laserit kokku panna iga mitteprofessionaalne tehnik, kuid siiski on ilu ja mugavuse huvides kõige mõistlikum ehitada selline seade esteetilisemas korpuses ning millist kasutada saab valida igale sobivaks. maitse. Kõige otstarbekam oleks see kokku panna LED-taskulambi korpusesse, kuna selle mõõtmed on kompaktsed, vaid 10x4 cm. Siiski ei pea sellist seadet taskus kandma, kuna vastavad ametiasutused võivad esitada nõude . Sellist seadet on kõige parem hoida spetsiaalses ümbrises, et vältida objektiivi tolmu sattumist.