Как сделать мощный лазер дома. Как сделать мощный лазер. Доступная инструкция: как сделать лазер в домашних условиях из подручных деталей. Самодельный бытовой лазер
Можно для создания самодельного строительного уровня, при создании световых эффектов при оформлении домашней дискотеки, для дополнительного заднего сигнала автомобилей,мотоциклов , велосипедов и т.д.
Лазерном диод представляет собой полупроводниковый кристалл выполненный в форме тонкой прямоугольной пластинки. Луч проходит через собирающую линзу и представляет тонкую линию, при пересечении с поверхностью видим точку. Чтобы получить видимую линию можно установить цилиндрическую линзу перед лучом лазера. Преломленный луч будет выглядеть в виде веера.
Предлагаемый самоделку может быстро и недорого сделать даже начинающий радиолюбитель.
Я сделал его из лазера мощностью 5мВт, на напряжение питания 3В с AliExpress. Несмотря на маленькую мощность лазерного излучателя необходимо соблюдать элементарную технику безопасности не направлять луч в глаза.
Весь процесс изготовления посмотреть в видео:
Перечень инструментов и материалов
-лазерный излучатель 5мВт, 3В (ссылка на лазер)
-отвертка; ножницы;
-паяльник;
-кембрик; фольгированный текстолит;
-две батарейки на1,5В;
-соединительные провода; корпус батарейного отсека с кнопкой включения от налобного фонаря;
-резистор на 5Ом;
-светодиод с прозрачной колбой;
-полоска жести.
Шаг первый. Изготовление платы лазера.
Из небольшого куска фольгированного текстолита делаем платку для монтажа лазера. Кусок жести припаиваем к текстолиту, предварительно согнув его по корпусу лазера. Затем вставляем сам лазер в хомут (должен входить плотно).Со стороны выхода луча припаиваем светодиод (если есть у вас стеклянная прозрачная трубка-можно использовать кусок длиной 5мм)с обратной стороны платы и подогнув ножки выставляем его положение относительно лазера чтобы получить яркую и контрастную видимую линию. Осталось поместить плату с лазером в подходящий корпус. В корпусе батарейного отсека с выключателем от налобного фонаря делаем прямоугольное окошко. Для питания данного лазерного излучателя достаточно напряжение в 3 В. В корпусе батарейного отсека устанавливаем две батарейки на 1,5 В. На место третьей батарейки устанавливаем нашу плату с лазером. Перепаиваем провода соответственно на две батарейки и через резистор 5 Ом подключаем к кнопочному выключателю. При желании лазер можно запитать от аккумулятора и использовать плату понижающего преобразователя. Я для продления жизни лазерного диода выставил напряжение 2,8 вольта и ток 15-18 мА.
Шаг второй. Изготовление строительного уровня.
На базе этой самоделки можно сделать лазерный строительный уровень. Первый вариант- прикрепив корпус самоделки к промышленному уровню (естественно надо точно отрегулировать положение луча). Второй вариант прикрепить на кусок пенопласта корпус самодельного лазера, эту конструкцию положить в емкость с водой. Уровень воды всегда будет находиться параллельно горизонту. Положение лазерной линии сверить с промышленным уровнем. Чем дальше от поверхности находится лазер те длиннее видимая линия.
ПРИВЕТ, ДИМОНОВЦЫ!!!
ЦЕНА-50-300Р
ЦЕНА-50Р
[
ЦЕНА-50Р
10- тюбик супер клея
12- лазерный принтер
микросхема LM2621
R2 150кОм
R3 150кОм
R4 500 Ом
C2 100мкФ 6.3В любой
Итак, все есть??? ПРИСТУПАЕМ
ВОТ СХЕМА для сборки
(чертеж могу выслать в личку)
100% ПОТЕРЯ ЗРЕНИЯ!
С уважением Т3012, ака КИЛОВОЛЬТ.
DimonVideo DimonVideo
ПРИВЕТ, ДИМОНОВЦЫ!!!
Сегодня, я расскажу ВАМ как в домашних условиях сделать мощную лазерную указку.
Для этого, нам потребуется 17 вещей:
1- неисправный (дохлый) DVD привод, скоростью 16-22Х (чем выше скорость, тем мощнее лазер в нем стоит)
ЦЕНА-50-300Р
2- дешевый китайский фонарик (на 3 батарейки)
ЦЕНА-50Р
3- дешевая лазерная указка "двухстволка" (лазерная указка+ светодиодный фонарик)
[
ЦЕНА-50Р
4- паяльник, мощностью 40W (Вт), напряжением 220V (В) с тонким жалом.
5- припой легкоплавкий (типа ПОС60-ПОС61), канифоль сосновая.
6- кусочек одностороннего стеклотекстолита размерами 35Х10мм
7- хлорное железо (продается в радиомагазинах) цена-80-100Р
8- инструмент (пинцет, лупа, отвертки маленькие, пассатижи, длиногубцы, и т.д)
9- вот такие клемные лепестки
(продаются в любом электромагазине) стоят от 10-35Р
10- тюбик супер клея
11- спирт (можно найти в аптеке)
12- лазерный принтер
13- страничка любого глянцевого журнала (обязательно глянцевая, гладкая. можно и фото бумагу использовать)
14- электрический утюг (берем дома. У мамы, сестры, бабушки, жены, пока не видят )
15- радиодетали (можно часть надыбать с самого, дохлого привода, в частности диод шотки, резисторы, конденсаторы)
список деталей и их номинал (ВСЕ ДЕТАЛИ SMD, т.е для поверхностного монтажа (экономия места))
микросхема LM2621
R1 нужно подбирать.. именно от него зависит ток на Лазерном диоде. у меня стоит 78кОм ток 250-300мА НЕ БОЛЕЕ!!! иначе сгорит!!!
R2 150кОм
R3 150кОм
R4 500 Ом
C1 0.1мкФ керамика, например к10-17
C2 100мкФ 6.3В любой
C3 33мкФ 6.3В, желательно тантал.
C4 33пФ керамика, например к10-17
C5 0.1мкФ керамика, например к10-17
VD1 любой 3-х амперный. например
1N5821, 30BQ060, 31DQ10, MBRS340T3, SB360, SK34A, SR360
L1 на фотке же видно как он выглядит.. а так, 15 витков на подходящем колечке или каркасе ферритовом. можешь разобрать или компьютерного БП или лампочку энергосберегающую, или зарядник для мобилы, в том числе и автомобильный зарядник для мобилы.
Все это не так важно, микросхема все выставит как надо.
16- мультиметр типа DT890G, позволяющий измерять емкость, сопротивление, напряжение и так далее.
17- ну и разумеется прямые РУКИ и "дружба с паяльником" или дружбан, дружащий с паяльником
Итак, все есть??? ПРИСТУПАЕМ
Берем брелок-указку, и разбираем ее (АККУРАТНО, НЕ ПОВРЕДИТЕ ВНУТРЕННОСТИ, они нам понадобятся)
вынимаем батарейки, и пассатижами аккуратно покачивая в стороны вытаскиваем переднюю пластмассовую головку (там где фонарик и лазер)
Далее через ту сторону, где была сия (пробка) вынимаем внутренности, подталкивая их карандашом со стороны батарейного отсека
Затем, предельно аккуратно, маленькой ответрочкой с плоским жалом, откручиваем пластиковую гайку в коллиматоре (латунная трубочка, где находится линза и сам бескорпусной лазер). Вытаскиваем содержимое (сама пластиковая гайка, линза, пружинка)
прогревая паяльником ПУСТОЙ коллиматор, отсоединяем его от платы с кнопкой.
Разбираем привод, и достаем каретку лазерного устройства
ПРЕДЕЛЬНО аккуратно вынимаем ЛАЗЕР, предварительно обмотав ножки Лазера проволочкой, от статики.
вот это и есть сам, Лазерный Диод.
Берем китайский фонарик, и разбираем его. Примерно по аналогии с указкой-фонариком.
Теперь, всю мелочь отложим в надежную коробочку, и будем делать теплоотвод для Лазера.
Берем ранее закупленные клеммы
и отпиливаем от них по части, таким образом, чтобы получились типа шайбы, в длину равную длине коллиматора, и так, чтоб они (шайбы плотно входили друз в друга, включая и сам коллиматор) Если не заходят друг в друга, рассверливаем сверлами диаметром от 5, 5-12мм для разных шайб, или растачиваем.
Должно получиться примерно вот так:
Сам коллиматор пропихиваем чуть дальше, примерно на 5мм, это важно для фиксации Лазерного Диода.
Да, сами шайбы фиксируем супер клеем.
Так, теперь монтируем Лазерный Диод, к коллиматору предварительно вставив сверло 5мм и обжав пассатижами коллиматор, со стороны прорезей, где была плата.
Припаиваем 2 проводка к ножкам ЛД. ВНИМАНИЕ ЦОКОЛЕВКУ Л.Д. вызваниваем прибором мультиметром типа DT890G (звонится как обычный диод.)
Далее нам надо собрать схему драйвера.
ВОТ СХЕМА для сборки
ВОТ примерный чертеж проводников на плате
(чертеж могу выслать в личку)
Чертеж платы переносим на глянцевую бумагу лазерным принтером (лазерно-утюжный способ, читаем в интернете)
изготовляем плату, и паяем на нее детали. Должно получиться вот так:
Метод сборки, ваша фантазия. Я собрал драйвер в отсеке для батареек, в место третьей батарейки.
использовал аккумуляторы VARTA 800mA/Ч
Линзу использовал от указки-фонарика, но можно и родную от привода
только у нее фокусное расстояние меньше, придется ставить еще пружинку, чтоб подпирать линзу ближе к Лазерному Диоду.
Внимание! ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ КРАЙНЕ ОПАСНО ДЛЯ ГЛАЗ!
НИКОГДА НЕ НАПРАВЛЯЙТЕ С СТОРОНУ ЛЮДЕЙ И ЖИВОТНЫХ!
100% ПОТЕРЯ ЗРЕНИЯ!
вот такой девайс у меня получился:
НЕ включайте сам Л.Д без радиатора, он сильно греется, и сгорит. ТОК потребления Лазерным Диодом ставьте 250-300мА с помощью резистора R1 (желательно поставить временно резистор на 100к, а вместо Лазерного Диода (чтоб не спалить Л.Д), цепочку последовательно соединенных 4 диода КД105)
С уважением Т3012, ака КИЛОВОЛЬТ.">
Сегодня мы поговорим о том, как сделать самостоятельно мощный зеленый или синий лазер в домашних условиях из подручных материалов своими руками. Также рассмотрим чертежи, схемы и устройство самодельных лазерных указок с поджигающим лучом и дальностью до 20 км
Основой устройства лазера служит оптический квантовый генератор, который, используя электрическую, тепловую, химическую или другую энергию, производит лазерный луч.
В основе работы лазера служит явление вынужденного (индуцированного) излучения. Излучение лазера может быть непрерывным, с постоянной мощностью, или импульсным, достигающим предельно больших пиковых мощностей. Суть явления состоит в том, что возбуждённый атом способен излучить фотон под действием другого фотона без его поглощения, если энергия последнего равняется разности энергий уровней атома до и после излучения. При этом излучённый фотон когерентен фотону, вызвавшему излучение, то есть является его точной копией. Таким образом происходит усиление света. Этим явление отличается от спонтанного излучения, в котором излучаемые фотоны имеют случайные направления распространения, поляризацию и фазу
Вероятность того, что случайный фотон вызовет индуцированное излучение возбуждённого атома, в точности равняется вероятности поглощения этого фотона атомом, находящимся в невозбуждённом состоянии. Поэтому для усиления света необходимо, чтобы возбуждённых атомов в среде было больше, чем невозбуждённых. В состоянии равновесия это условие не выполняется, поэтому используются различные системы накачки активной среды лазера (оптические, электрические, химические и др.). В некоторых схемах рабочий элемент лазера используется в качестве оптического усилителя для излучения от другого источника.
В квантовом генераторе нет внешнего потока фотонов, инверсная заселенность создается внутри него с помощью различных источников накачки. В зависимости от источников существуют различные способы накачки:
оптический — мощная лампа-вспышка;
газовый разряд в рабочем веществе (активной среде);
инжекция (перенос) носителей тока в полупроводнике в зоне
р—п переходах;
электронное возбуждение (облучение в вакууме чистого полупроводника потоком электронов);
тепловой (нагревание газа с последующим его резким охлаждением;
химический (использование энергии химических реакций) и некоторые другие.
Первоисточником генерации является процесс спонтанного излучения, поэтому для обеспечения преемственности поколений фотонов необходимо существование положительной обратной связи, за счёт которой излучённые фотоны вызывают последующие акты индуцированного излучения. Для этого активная среда лазера помещается в оптический резонатор. В простейшем случае он представляет собой два зеркала, одно из которых полупрозрачное — через него луч лазера частично выходит из резонатора.
Отражаясь от зеркал, пучок излучения многократно проходит по резонатору, вызывая в нём индуцированные переходы. Излучение может быть как непрерывным, так и импульсным. При этом, используя различные приборы для быстрого выключения и включения обратной связи и уменьшения тем самым периода импульсов, возможно создать условия для генерации излучения очень большой мощности - это так называемые гигантские импульсы. Этот режим работы лазера называют режимом модулированной добротности.
Лазерный луч представляет собой когерентный, монохромный, поляризованный узконаправленный световой поток. Одним словом, это луч света, испускаемый мало того, что синхронными источниками, так еще и в очень узком диапазоне, причем направленно. Этакий чрезвычайно сконцентрированный световой поток.
Генерируемое лазером излучение является монохроматическим, вероятность излучения фотона определённой длины волны больше, чем близко расположенной, связанной с уширением спектральной линии и вероятность индуцированных переходов на этой частоте тоже имеет максимум. Поэтому постепенно в процессе генерации фотоны данной длины волны будут доминировать над всеми остальными фотонами. Кроме этого, из-за особого расположения зеркал в лазерном луче сохраняются лишь те фотоны, которые распространяются в направлении, параллельном оптической оси резонатора на небольшом расстоянии от неё, остальные фотоны быстро покидают объём резонатора. Таким образом луч лазера имеет очень малый угол расходимости. Наконец, луч лазера имеет строго определённую поляризацию. Для этого в резонатор вводят различные поляризаторы, например, ими могут служить плоские стеклянные пластинки, установленные под углом Брюстера к направлению распространения луча лазера.
От того, какое рабочее тело использовано в лазере, зависит рабочая длина его волны, а также остальные свойства. Рабочее тело подвергается "накачке" энергией, чтобы получить эффект инверсии электронных населённостей, который вызывает вынужденное излучение фотонов и эффект оптического усиления. Простейшей формой оптического резонатора являются два параллельных зеркала (их также может быть четыре и больше), расположенных вокруг рабочего тела лазера. Вынужденное излучение рабочего тела отражается зеркалами обратно и опять усиливается. До момента выхода наружу волна может отражаться многократно.
Итак, сформулируем кратко условия, необходимые для создания источника когерентного света:
нужно рабочее вещество с инверсной населенностью. Только тогда можно получить усиление света за счет вынужденных переходов;
рабочее вещество следует поместить между зеркалами, которые осуществляют обратную связь;
усиление, даваемое рабочим веществом, а значит, число возбужденных атомов или молекул в рабочем веществе должно быть больше порогового значения, зависящего от коэффициента отражения выходного зеркала.
В конструкции лазеров могут быть использованы следующие типы рабочих тел:
Жидкость. Применяется в качестве рабочего тела, например, в лазерах на красителях. В состав входят органический растворитель (метанол, этанол или этиленгликоль), в котором растворены химические красители (кумарин или родамин). Рабочая длина волны жидкостных лазеров определяется конфигурацией молекул используемого красителя.
Газы. В частности, углекислый газ, аргон, криптон или газовые смеси, как в гелий-неоновых лазерах. "Накачка" энергией этих лазеров чаще всего осуществляется с помощью электрических разрядов.
Твёрдые тела (кристаллы и стёкла). Сплошной материал таких рабочих тел активируется (легируется) посредством добавления небольшого количества ионов хрома, неодима, эрбия или титана. Обычно используются следующие кристаллы: алюмо-иттриевый гранат, литиево-иттриевый фторид, сапфир (оксид алюминия) и силикатное стекло. Твердотельные лазеры обычно "накачиваются" импульсной лампой или другим лазером.
Полупроводники. Материал, в котором переход электронов между энергетическими уровнями может сопровождаться излучением. Полупроводниковые лазеры очень компактны, "накачиваются" электрическим током, что позволяет использовать их в бытовых устройствах, таких как проигрыватели компакт-дисков.
Чтобы превратить усилитель в генератор, необходимо организовать обратную связь. В лазерах она достигается при помещении активного вещества между отражающими поверхностями (зеркалами), образующими так называемый "открытый резонатор" за счет того, что часть излученной активным веществом энергии отражается от зеркал и опять возвращается в активное вещество
В Лазере используются оптические резонаторы различных типов - с плоскими зеркалами, сферическими, комбинациями плоских и сферических и др. В оптических резонаторах, обеспечивающих обратную связь в Лазере, могут возбуждаться только некоторые определённые типы колебаний электромагнитного поля, которые называются собственными колебаниями или модами резонатора.
Моды характеризуются частотой и формой, т. е. пространственным распределением колебаний. В резонаторе с плоскими зеркалами преимущественно возбуждаются типы колебаний, соответствующие плоским волнам, распространяющимся вдоль оси резонатора. Система из двух параллельных зеркал резонирует только на определенных частотах - и выполняет в лазере еще и ту роль, которую в обычных низкочастотных генераторах играет колебательный контур.
Использование именно открытого резонатора (а не закрытого - замкнутой металлической полости - характерного для СВЧ диапазона) принципиально, так как в оптическом диапазоне резонатор с размерами L = ? (L - характерный размер резонатора,? - длина волны) просто не может быть изготовлен, а при L >> ? закрытый резонатор теряет резонансные свойства, поскольку число возможных типов колебаний становится настолько большим, что они перекрываются.
Отсутствие боковых стенок значительно уменьшает число возможных типов колебаний (мод) за счет того, что волны, распространяющиеся под углом к оси резонатора, быстро уходят за его пределы, и позволяет сохранить резонансные свойства резонатора при L >> ?. Однако резонатор в лазере не только обеспечивает обратную связь за счет возврата отраженного от зеркал излучения в активное вещество, но и определяет спектр излучения лазера, его энергетические характеристики, направленность излучения.
В простейшем приближении плоской волны условие резонанса в резонаторе с плоскими зеркалами заключается в том, что на длине резонатора укладывается целое число полуволн: L=q(?/2) (q - целое число), что приводит к выражению для частоты типа колебаний с индексом q: ?q=q(C/2L). В результате спектр излучения Л., как правило, представляет собой набор узких спектральных линий, интервалы между которыми одинаковы и равны c/2L. Число линий (компонент) при заданной длине L зависит от свойств активной среды, т. е. от спектра спонтанного излучения на используемом квантовом переходе и может достигать нескольких десятков и сотен. При определённых условиях оказывается возможным выделить одну спектральную компоненту, т. е. осуществить одномодовый режим генерации. Спектральная ширина каждой из компонент определяется потерями энергии в резонаторе и, в первую очередь, пропусканием и поглощением света зеркалами.
Частотный профиль коэффициента усиления в рабочем веществе (он определяется шириной и формой линии рабочего вещества) и набор собственных частот открытого резонатора. Для используемых в лазерах открытых резонаторов с высокой добротностью полоса пропускания резонатора??p, определяющая ширину резонансных кривых отдельных мод, и даже расстояние между соседними модами??h оказываются меньше, чем ширина линии усиления??h, причем даже в газовых лазерах, где уширение линий наименьшее. Поэтому в контур усиления попадает несколько типов колебаний резонатора.
Таким образом, лазер не обязательно генерирует на одной частоте, чаще наоборот, генерация происходит одновременно на нескольких типах колебаний, для которых усиление? больше потерь в резонаторе. Для того чтобы лазер работал на одной частоте (в одночастотном режиме), необходимо, как правило, принимать специальные меры (например, увеличить потери, как это показано на рисунке 3) или изменить расстояние между зеркалами так, чтобы и в контур усиления попадала только одна мода. Поскольку в оптике, как отмечено выше, ?h > ?p и частота генерации в лазере определяется в основном частотой резонатора, то, чтобы держать стабильной частоту генерации, необходимо стабилизировать резонатор. Итак, если коэффициент усиления в рабочем веществе перекрывает потери в резонаторе для определенных типов колебаний, на них возникает генерация. Затравкой для ее возникновения являются, как и в любом генераторе, шумы, представляющие в лазерах спонтанное излучение.
Для того, чтобы активная среда излучала когерентный монохроматический свет, необходимо ввести обратную связь, т. е. часть излученного этой средой светового потока направить обратно в среду для осуществления вынужденного излучения. Положительная обратная связь осуществляется при помощи оптических резонаторов, которые в элементарном варианте представляют собой два соосно (параллельно и по одной оси) расположенных зеркала, одно из которых полупрозрачное, а другое — «глухое», т. е. полностью отражает световой поток. Рабочее вещество (активная среда), в котором создана инверсная заселенность, располагают между зеркалами. Вынужденное излучение проходит через активную среду, усиливается, отражается от зеркала, вновь проходит через среду и еще более усиливается. Через полупрозрачное зеркало часть излучения испускается во внешнюю среду, а часть отражается обратно в среду и снова усиливается. При определенных условиях поток фотонов внутри рабочего вещества начнет лавинообразно нарастать, начнется генерация монохроматического когерентного света.
Принцип работы оптического резонатора, преобладающее количество частиц рабочего вещества, представленные светлыми кружками, находятся в основном состоянии, т. е. на нижнем энергетическом уровне. Лишь небольшое количество частиц, представленные темными кружками, находятся в электронно-возбужденном состоянии. При воздействии на рабочее вещество источником накачки основное количество частиц переходит в возбужденное состояние (возросло количество темных кружков), создана инверсная заселенность. Далее (рис. 2в) происходит спонтанное излучение некоторых частиц, находящихся в электронно-возбужденном состоянии. Излучение, направленное под углом к оси резонатора, покинет рабочее вещество и резонатор. Излучение, которое направлено вдоль оси резонатора, подойдет к зеркальной поверхности.
У полупрозрачного зеркала часть излучения пройдет сквозь него в окружающую среду, а часть отразится и снова направится в рабочее вещество, вовлекая в процесс вынужденного излучения частицы, находящиеся в возбужденном состоянии.
У «глухого» зеркала весь лучевой поток отразится и вновь пройдет рабочее вещество, индуцируя излучение всех оставшихся возбужденных частиц, где отражена ситуация, когда все возбужденные частицы отдали свою запасенную энергию, а на выходе резонатора, на стороне полупрозрачного зеркала образовался мощный поток индуцированного излучения.
Основные конструктивные элементы лазеров включают в себя рабочее вещество с определенными энергетическими уровнями составляющих их атомов и молекул, источник накачки, создающий инверсную заселенность в рабочем веществе, и оптический резонатор. Существует большое количество различных лазеров, однако все они имеют одну и ту же и притом простую принципиальную схему устройства, которая представлена на рис. 3.
Исключение составляют полупроводниковые лазеры из-за своей специфичности, поскольку у них всё особенное: и физика процессов, и методы накачки, и конструкция. Полупроводники представляют собой кристаллические образования. В отдельном атоме энергия электрона принимает строго определенные дискретные значения, и поэтому энергетические состояния электрона в атоме описываются на языке уровней. В кристалле полупроводника энергетические уровни образуют энергетические зоны. В чистом, не содержащем каких-либо примесей полупроводнике имеются две зоны: так называемая валентная зона и расположенная над ней (по шкале энергий) зона проводимости.
Между ними имеется промежуток запрещенных значений энергии, который называется запрещенной зоной. При температуре полупроводника, равной абсолютному нулю, валентная зона должна быть полностью заполнена электронами, а зона проводимости должна быть пустой. В реальных условиях температура всегда выше абсолютного нуля. Но повышение температуры приводит к тепловому возбуждению электронов, часть из них перескакивает из валентной зоны в зону проводимости.
В результате этого процесса в зоне проводимости появляется некоторое (относительно небольшое) количество электронов, а в валентной зоне до ее полного заполнения будет не хватать соответствующего количества электронов. Электронная вакансия в валентной зоне представляется положительно заряженной частицей, которая именуется дыркой. Квантовый переход электрона через запрещенную зону снизу вверх рассматривается как процесс генерации электронно-дырочной пары, при этом электроны сосредоточены у нижнего края зоны проводимости, а дырки — у верхнего края валентной зоны. Переходы через запрещенную зону возможны не только снизу вверх, но и сверху вниз. Такой процесс называется рекомбинацией электрона и дырки.
При облучении чистого полупроводника светом, энергия фотонов которого несколько превышает ширину запрещенной зоны, в кристалле полупроводника могут совершаться три типа взаимодействия света с.веществом: поглощение, спонтанное испускание и вынужденное испускание света. Первый тип взаимодействия возможен при поглощении фотона электроном, находящимся вблизи верхнего края валентной зоны. При этом энергетическая мощность электрона станет достаточной для преодоления запрещенной зоны, и он совершит квантовый переход в зону проводимости. Спонтанное испускание света возможно при самопроизвольном возвращении электрона из зоны проводимости в валентную зону с испусканием кванта энергии — фотона. Внешнее излучение может инициировать переход в валентную зону электрона, находящегося вблизи нижнего края зоны проводимости. Результатом этого, третьего типа взаимодействия света с веществом полупроводника будет рождение вторичного фотона, идентичного по своим параметрам и направлению движения фотону, инициировавшему переход.
Для генерации лазерного излучения необходимо создать в полупроводнике инверсную заселенность «рабочих уровней» — создать достаточно высокую концентрацию электронов у нижнего края зоны проводимости и соответственно высокую концентрацию дырок у края валентной зоны. Для этих целей в чистых полупроводниковых лазерах обычно применяют накачку потоком электронов.
Зеркалами резонатора являются отполированные грани кристалла полупроводника. Недостатком таких лазеров является то, что многие полупроводниковые материалы генерируют лазерное излучение лишь при очень низких температурах, а бомбардировка кристаллов полупроводников потоком электронов вызывает его сильное нагревание. Это требует наличия дополнительных охладительных устройств, что усложняет конструкцию аппарата и увеличивает его габариты.
Свойства полупроводников с примесями существенно отличаются от свойств беспримесных, чистых полупроводников. Это обусловлено тем, что атомы одних примесей легко отдают в зону проводимости по одному из своих электронов. Эти примеси называются донорными, а полупроводник с такими примесями — п-полупро- водником. Атомы других примесей, напротив, захватывают по одному электрону из валентной зоны, и такие примеси являются акцепторными, а полупроводник с такими примесями — р-полу- проводником. Энергетический уровень примесных атомов располагается внутри запрещенной зоны: у «-полупроводников — недалеко от нижнего края зоны проводимости, у /^-полупроводников — вблизи верхнего края валентной зоны.
Если в этой области создать электрическое напряжение так, чтобы со стороны р-полупроводника был положительный полюс, а со стороны п-полупроводника отрицательный, то под действием электрического поля электроны из п-полупроводника и дырки из /^-полупроводника будут перемещаться (инжектироваться) в область р-п — перехода.
При рекомбинации электронов и дырок будут испускаться фотоны, а при наличии оптического резонатора возможна генерация лазерного излучения.
Зеркалами оптического резонатора являются отполированные грани кристалла полупроводника, ориентированные перпендикулярно плоскости р-п — перехода. Такие лазеры отличаются миниатюрностью, поскольку размеры полупроводникового активного элемента могут составлять около 1 мм.
В зависимости от рассматриваемого признака все лазеры подразделяются следующим образом).
Первый признак. Принято различать лазерные усилители и генераторы. В усилителях на входе подается слабое лазерное излучение, а на выходе оно соответственно усиливается. В генераторах нет внешнего излучения, оно возникает в рабочем веществе за счет его возбуждения с помощью различных источников накачки. Все медицинские лазерные аппараты являются генераторами.
Второй признак — физическое состояние рабочего вещества. В соответствии с этим лазеры подразделяются на твердотельные (рубиновые, сапфировые и др.), газовые (гелий-неоновые, гелий- кадмиевые, аргоновые, углекислотные и др.), жидкосные (жидкий диэлектрик с примесными рабочими атомами редкоземельных металлов) и полупроводниковые (арсенид-галлиевые, арсенид-фосфид- галлиевые, селенид-свинцовые и др.).
Способ возбуждения рабочего вещества является третьим отличительным признаком лазеров. В зависимости от источника возбуждения различают лазеры с оптической накачкой, с накачкой за счет газового разряда, электронного возбуждения, инжекции носителей заряда, с тепловой, химической накачкой и некоторые другие.
Спектр излучения лазера является следующим признаком классификации. Если излучение сосредоточено в узком интервале длин волн, то принято считать лазер монохроматичным и в его технических данных указывается конкретная длина волны; если в широком интервале, то следует считать лазер широкополосным и указывается диапазон длин волн.
По характеру излучаемой энергии различают импульсные лазеры и лазеры с непрерывным излучением. Не следует смешивать понятия импульсный лазер и лазер с частотной модуляцией непрерывного излучения, поскольку во втором случае мы получаем по сути дела прерывистое излучение различной частоты. Импульсные лазеры обладают большой мощностью в одиночном импульсе, достигающие 10 Вт, тогда как их среднеимпульсная мощность, определяемая по соответствующим формулам, сравнительно невелика. У непрерывных лазеров с частотной модуляцией мощность в так называемом импульсе ниже мощности непрерывного излучения.
По средней выходной мощности излучения (следующий признак классификации) лазеры подразделяются на:
· высокоэнергетические (создаваемая плотность потока мощность излучения на поверхности объекта или биообъекта — свыше 10 Вт/см2);
· среднеэнергетические (создаваемая плотность потока мощность излучения — от 0,4 до 10 Вт/см2);
· низкоэнергетические (создаваемая плотность потока мощность излучения — менее 0,4 Вт/см2).
· мягкое (создаваемая энергетическая облученность — Е или плотность потока мощности на облучаемой поверхности — до 4 мВт/см2);
· среднее (Е — от 4 до 30 мВт/см2);
· жесткое (Е — более 30 мВт/см2).
В соответствии с «Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров № 5804-91» по степени опасности генерируемого излучения для обслуживающего персонала лазеры подразделяются на четыре класса.
К лазерам первого класса относятся такие технические устройства, выходное коллиминированное (заключенное в ограниченном телесном угле) излучение которых не представляет опасность при облучении глаз и кожи человека.
Лазеры второго класса — это устройства, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым и зеркально отраженным излучением.
Лазеры третьего класса — это устройства, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым и зеркально отраженным, а также диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности, и (или) при облучении кожи прямым и зеркально отраженным излучением.
Лазеры четвертого класса — это устройства, выходное излучение которых представляет опасность при облучении кожи диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности.
Сделать мощный прожигающий лазер своими руками – несложная задача, однако, кроме умения пользоваться паяльником, потребуется внимательность и аккуратность подхода. Сразу стоит отметить, что глубокие познания из области электротехники здесь не нужны, а смастерить устройство можно даже в домашних условиях. Главное при работе – это соблюдение мер предосторожности, так как воздействие лазерного луча губительно для глаз и кожи.
Лазер – опасная игрушка, которая может нанести вред здоровью при его неаккуратном использовании. Запрещается направлять лазер на людей и животных!
Что потребуется?
Любой лазер можно разбить на несколько составляющих:
- излучатель светового потока;
- оптика;
- источник питания;
- стабилизатор питания по току (драйвер).
Чтобы сделать мощный самодельный лазер, потребуется рассмотреть все эти составляющие по отдельности. Наиболее практичным и простым в сборке является лазер на основе лазерного диода, его и рассмотрим в данной статье.
Откуда взять диод для лазера?
Рабочий орган любого лазера – это лазерный диод. Его можно купить почти в любом магазине радиотехнике, либо достать из нерабочего привода для компакт-дисков. Дело в том, что неработоспособность привода редко связана с выходом из строя лазерного диода. Имея в наличии сломанный привод можно без лишних затрат достать нужный элемент. Но нужно учесть, что его тип и свойства зависят от модификации привода.
Самый слабый лазер, работающий в инфракрасном диапазоне, установлен в CD-ROM дисководах. Его мощности хватает только для считывания CD дисков, а луч почти невидим и не способен прожигать предметы. В CD-RW встроен более мощный лазерный диод, пригодный для прожига и рассчитанный на ту же длину волны. Он считается наиболее опасным, так как излучает луч в невидимой для глаза зоне спектра.
Дисковод DVD-ROM оснащён двумя слабыми лазерными диодами, энергии которых хватает только для чтения CD и DVD дисков. В пишущем приводе DVD-RW установлен красный лазер большой мощности. Его луч виден при любом освещении и может легко воспламенять некоторые предметы.
В BD-ROM стоит фиолетовый или синий лазер, который по параметрам схож с аналогом из DVD-ROMа. Из пишущих BD-RE можно достать наиболее мощный лазерный диод с красивым фиолетовым или синим лучом, способным к прожигу. Однако найти для разборки такой привод достаточно сложно, а рабочее устройство стоит дорого.
Самым подходящим является лазерный диод, взятый из пишущего привода DVD-RW дисков. Наиболее качественные лазерные диоды установлены в LG, Sony и Samsung приводах.
Чем выше скорость записи DVD привода, тем мощнее установлен в нем лазерный диод.
Разбор привода
Имея перед собой привод, первым делом снимают верхнюю крышку, открутив 4 винта. Затем извлекают подвижный механизм, который находится в центре и соединён с печатной платой гибким шлейфом. Следующая цель – лазерный диод, надёжно впрессованный в радиаторе из алюминиевого или дюралевого сплава. Перед его демонтажем рекомендуется обеспечить защиту от статического электричества. Для этого выводы лазерного диода спаивают или обматывают тонкой медной проволокой.
Далее возможны два варианта. Первый подразумевает эксплуатацию готового лазера в виде стационарной установки вместе со штатным радиатором. Второй вариант – это сборка устройства в корпусе переносного фонарика или лазерной указки. В этом случае придётся приложить силу, чтобы раскусить или распилить радиатор, не повредив излучающий элемент.
Драйвер
К питанию лазера необходимо отнестись ответственно. Как и для светодиодов, это должен быть источник стабилизированного тока. В интернете встречается множество схем с питанием от батарейки или аккумулятора через ограничительный резистор. Достаточность такого решения сомнительна, так как напряжение на аккумуляторе или батарейки меняется в зависимости от уровня заряда. Соответственно ток, протекающий через излучающий диод лазера, будет сильно отклоняться от номинального значения. В результате на малых токах устройство будет работать не эффективно, а на больших – приведёт к быстрому снижению интенсивности его излучения.
Оптимальным вариантом считается использование простейшего стабилизатора тока, построенного на базе . Данная микросхема относится к разряду универсальных интегральных стабилизаторов с возможностью самостоятельного задания тока и напряжения на выходе. Работает микросхема в широком диапазоне входных напряжений: от 3 до 40 вольт.
Аналогом LM317 является отечественная микросхема КР142ЕН12.
Для первого лабораторного эксперимента подойдет схема, приведенная ниже. Расчет единственного в схеме резистора производят по формуле: R=I/1,25, где I – номинальный ток лазера (справочное значение).
Иногда на выходе стабилизатора параллельно диоду устанавливают полярный конденсатор на 2200 мкФх16 В и неполярный конденсатор на 0,1 мкФ. Их участие оправдано в случае подачи напряжения на вход от стационарного блока питания, который может пропустить незначительную переменную составляющую и импульсную помеху. Одна из таких схем, рассчитанная на питание от батарейки «Крона» или небольшого аккумулятора, представлена ниже. 
На схеме указано примерное значение резистора R1. Для его точного расчета необходимо воспользоваться вышеприведенной формулой.
Собрав электрическую схему, можно сделать предварительное включение и как доказательство работоспособности схемы, наблюдать ярко-красный рассеянный свет излучающего диода. Измерив его реальный ток и температуру корпуса, стоит задуматься о необходимости установки радиатора. Если лазер будет использоваться в стационарной установке на больших токах длительное время, то нужно обязательно предусмотреть пассивное охлаждение. Теперь для достижения цели осталось совсем немного: произвести фокусировку и получить узконаправленный луч большой мощности.
Оптика
Выражаясь по-научному, пришло время соорудить простой коллиматор, устройство для получения пучков параллельных световых лучей. Идеальным вариантом для этой цели будет штатная линза, взятая из привода. С её помощью можно получить довольно тонкий луч лазера диаметром около 1 мм. Количества энергии такого луча достаточно, чтобы насквозь прожигать бумагу, ткань и картон в считаные секунды, плавить пластик и выжигать по дереву. Если сфокусировать более тонкий луч, то данным лазером можно резать фанеру и оргстекло. Но настроить и надежно закрепить линзу от привода достаточно сложно из-за ее малого фокусного расстояния.
Намного проще соорудить коллиматор на основе лазерной указки. К тому же в её корпусе можно поместить драйвер и небольшой аккумулятор. На выходе получится луч в диаметре около 1,5 мм меньшего прожигающего действия. В туманную погоду или при обильном снегопаде можно наблюдать неимоверные световые эффекты, направив световой поток в небо.
Через интернет-магазин можно приобрести готовый коллиматор, специально предназначенный для крепления и настройки лазера. Его корпус послужит радиатором. Зная размеры всех составных частей устройства, можно купить дешевый светодиодный фонарик и воспользоваться его корпусом.
В заключение хочется добавить несколько фраз об опасности лазерного излучения. Во-первых, никогда не направляйте луч лазера в глаза людей и животных. Это приводит к серьёзным нарушениям зрения. Во-вторых, во время экспериментов с красным лазером надевайте зелёные очки. Они препятствуют прохождению большей части красной составляющей спектра. Количество света, прошедшее сквозь очки, зависит от длины волны излучения. Смотреть со стороны на луч лазера без защитных средств допускается лишь кратковременно. В противном случае может появиться боль в глазах.
Читайте так же
Можно ли, и как сделать лазер дома, своими руками? Кто из мужского населения, не важно, мальчишки или взрослые, не мечтал уже однажды о том, чтобы собрать свой личный "лазерный меч", как у героев "джедаев" в кино? Вспомните лазерные указки, которые уже достаточно давно вышли из моды, их мощность, разумеется, вряд кого-либо может впечатлить. Но это, конечно, ещё не значит, что они Вам не могут сослужить напоследок службу. Разумеется, настоящего, лазерного меча из них не получится, но вот некоторой мощности лазер, вполне может получиться. Для того, чтобы сделать лазер в домашних условиях , Вам понадобятся следующие предметы и инструменты:
- паяльник, провода
- привод из двд с рабочим лазером (купить дешёвенький поломанный ДВД несложно на рынке, если дома такой не найдётся)
- фонарик (небольшой, с двумя пальчиковыми батарейками)
Многие знают о возможностях лазерных технологий и об их пользе. Они используются не только в промышленности, но и в косметологии, медицине, быту, искусстве и другие отраслях человеческой жизни . Однако не всем известно, как сделать лазер в домашних условиях. А ведь его можно соорудить из подручных материалов. Для этого понадобится нерабочий привод для чтения DVD-дисков, зажигалка или фонарик.
Перед тем в домашних условиях, необходимо собрать все нужные элементы . Прежде всего, нужно разобрать DVD-привод. Для этого выкручиваются все шурупы, которые держат верхнюю и нижнюю крышку устройства. Далее отсоединяется основной шлейф и откручивается плата. Защита диодов и оптики должна быть взломана. Следующим шагом станет извлечение диода, для чего обычно используются плоскогубцы. Для того чтобы статическое электричество не повредило диод, его ножки необходимо обвязать проволокой. Вынимать диод нужно осторожно, чтобы не поломать ножки.
Далее, перед тем как сделать лазер в домашних условиях, нужно изготовить драйвер для лазера, который представлен небольшой схемой , регулирующей питание диода. Дело в том, что если питание выставлено неправильно, то диод может быстро выйти из строя. В качестве источника питания можно применять пальчиковые аккумуляторы или же аккумулятор от мобильного телефона.
Перед тем как сделать лазер в домашних условиях, нужно учесть тот факт, что прожигающий эффект обеспечивается оптикой. Если ее нет, то лазер будет просто светить. В качестве оптики можно использовать специальную линзу из того же привода, из которого брался диод. Чтобы правильно выставить фокус, необходимо применить лазерную указку.
Для того чтобы соорудить обычный карманный лазер, можно использовать обычную зажигалку. Однако перед тем как сделать лазер из зажигалки, нужно узнать технологию сооружения. Луше всего приобрести качественный зажигательный элемент. Его нужно разобрать, однако детали выбрасывать не следует, так как они еще пригодятся в конструкции. Если в зажигалке остался газ, его необходимо выпустить. Потом внутренности необходимо выточить при помощи дрели со специальными насадками. Внутри корпуса зажигалки размещается диод из привода, несколько резисторов, выключатель и батарейка. Все элементы зажигалки нужно установить на их места, после чего кнопка, которая раньше зажигала пламя, будет включать лазер.
Однако для сооружения прибора можно использовать не только зажигалку, но и фонарик. Перед тем как сделать лазер из фонарика, нужно взять лазерный блок из CD-привода. В принципе, структура самодельного лазера в фонарике не отличается от устройства лазера в зажигалке. Нужно только учитывать мощность питания, которая практически никогда не превышает 3 В, а также желательно соорудить дополнительный стабилизатор напряжения. Он увеличит срок Очень важно учесть полярность диода и стабилизатора.
Всю собранную начинку нужно вместить в корпус разобранного фонарика. Предварительно из фонарика извлекается не только внутренняя часть , но и стекло. После установки лазерного блока стекло устанавливается на место.
Кто из подростков и большинства взрослых, мужского пола, не мечтает собрать свой собственный лазерный меч? Лазерные указки давно вышли из моды, их мощность вряд ли способна кого-то впечатлить. Однако это не означает, что они Вам не сослужат напоследок. Лазерного меча из них не выйдет, но вот вполне мощный лазер получится.
Инструкция
Чтобы сделать лазер в домашних условиях, Вам понадобится лазерная указка, привод из двд с рабочим лазером, фонарик, провода и паяльник. Купить сломанный двд можно на радио рынке, если в хозяйстве такового нет.
На первом этапе, Вам нужно извлечь лазерный диод из двд. Это долгий и кропотливый процесс. Когда Вы вскроете двд, Вы без труда найдёте каретку, которая двигается по двум направляющим. Раскручивать каретку нужно аккуратно. У Вас на пути будет множество шурупов, снимать их нужно без спешки, так как лазерный диод не терпит тряски и ударов. Когда Вы извлечёте его из корпуса каретки, держите его аккуратно и бережно.
Второй этап, это замена в лазерной указке её родного диода, на извлечённый из привода. Это необходимо, чтобы сделать лазер мощнее. Дело в том, что внутри указки стоит маломощный лазерный диод, тогда как в двд лазер классом выше. Лазерную указку получиться раскрутить на две части. Диод установлен в верхней. Вам нужно достать родной диод и излучатель.После этого в корпус верхней части нужно установить диод из двд. Лучше всего посадить его на клеевую основу.
Лазерный резак, сделанный своими руками, пригодится в каждом доме.
При этом необходимо учесть следующие моменты: как лучше поместить диод, как подсоединить его к источнику питания, ведь для диода пишущего устройства требуется больше электроэнергии, чем для основного элемента указки.
Данный вопрос можно решить несколькими методами.
Поэтому лазерную указку разбирают также осторожно, как и привод пишущего DVD устройства.
Предмет раскручивают, затем разделяют его корпус на две половины. Сразу же на поверхности можно будет увидеть деталь, которую и нужно заменить своими руками.
Для этого родной диод из указки снимается и аккуратно заменяется более мощным, его надежное крепление можно выполнить с использованием клея.
Возможно, снять старый диодный элемент сразу не получится, поэтому его можно подковырнуть бережно кончиком ножа, затем слегка встряхнуть корпус указки.
На следующем этапе изготовления лазерного резака нужно сделать для него корпус.
Для этой цели пригодится фонарик с аккумуляторными батарейками , что позволит лазерному резаку получить электроподпитку, приобрести эстетичный вид, и удобство использования.
Для этого в корпус фонарика своими руками необходимо внедрить модифицированную верхнюю часть бывшей указки.
Затем нужно подключить к диоду зарядку, посредством находящейся в фонарике аккумуляторной батареи . Очень важно в процессе подключения точно установить полярность.
До того как фонарик будет собран, необходимо снять стекло и прочие лишние элементы указки, которые могут стать помехой лучу лазера.
На завершающем этапе проводится подготовка лазерного резака к использованию.
Глубина обработки материалов зависит от вида лазерной установки и характеристик обрабатываемых материалов.
На сегодняшний день используется три вида лазеров: твердотельные, волоконные и газовые.
Устройство твердотельных излучателей основывается на использовании в качестве рабочей среды конкретных сортов стекла или кристаллов.
Здесь в пример можно привести недорогие установки, эксплуатируемые на полупроводниковых лазерах.
Волоконные – их активная среда функционирует за счет применения оптических волокон.
Данный тип устройства является модификацией твердотельных излучателей, но как утверждают специалисты, волоконный лазер успешно вытесняет свои аналоги с области металлообработки.
При этом оптические волокна являются основой не только резака, но и гравировального станка.
Газовые – рабочая среда лазерного устройства сочетает углекислый, азотный и гелиевый газы.
Так как КПД рассматриваемых излучателей не выше 20%, их используют для резки и сварки полимерных, резиновых и стеклянных материалов , а также металла с высокой степенью теплопроводности.
Здесь в пример можно взять резак по металлу выпускаемый компанией Ханса, применение лазерного устройства позволяет резать медь, латунь и алюминий, в данном случае минимальная мощность станков только выигрывает у своих аналогов.
Схема работы привода
Эксплуатироваться от привода может лишь настольный лазер, данный тип устройства представляет собой портально-консольную машину.
По направляющим рейкам устройства лазерный блок может перемещаться как вертикально, так и горизонтально.
В качестве альтернативы портальному устройству была изготовлена планшетная модель механизма, ее резак перемещается только по горизонтали.
Другие существующие варианты лазерных станков имеют рабочий стол, оснащенный приводным механизмом и наделенный свойством перемещаться в разных плоскостях.
На данный момент имеется два варианта управления приводным механизмом.
Первый обеспечивает перемещение заготовки за счет эксплуатации привода стола, или перемещения резака выполняется за счет функционирования лазера.
Второй вариант предусматривает одновременное перемещение стола и резака.
При этом первая модель управления по сравнению со вторым вариантом считается намного проще. Но вторая модель все-таки отличается высокой производительностью.
Общей технической характеристикой рассмотренных случаев является необходимость внедрения в устройство блока ЧПУ, но тогда цена для сборки прибора для ручной работы станет выше.
ПРИВЕТ, ДИМОНОВЦЫ!!!
Сегодня, я расскажу ВАМ как в домашних условиях сделать мощную лазерную указку.
Для этого, нам потребуется 17 вещей:
1- неисправный (дохлый) DVD привод, скоростью 16-22Х (чем выше скорость, тем мощнее лазер в нем стоит)
ЦЕНА-50-300Р
2- дешевый китайский фонарик (на 3 батарейки)
ЦЕНА-50Р
3- дешевая лазерная указка "двухстволка" (лазерная указка+ светодиодный фонарик)
[ 
ЦЕНА-50Р
4- паяльник, мощностью 40W (Вт), напряжением 220V (В) с тонким жалом.
5- припой легкоплавкий (типа ПОС60-ПОС61), канифоль сосновая.
6- кусочек одностороннего стеклотекстолита размерами 35Х10мм
7- хлорное железо (продается в радиомагазинах) цена-80-100Р
8- инструмент (пинцет, лупа, отвертки маленькие, пассатижи, длиногубцы, и т.д)
9- вот такие клемные лепестки
(продаются в любом электромагазине) стоят от 10-35Р
10- тюбик супер клея
11- спирт (можно найти в аптеке)
12- лазерный принтер
13- страничка любого глянцевого журнала (обязательно глянцевая, гладкая. можно и фото бумагу использовать)
14- электрический утюг (берем дома. У мамы, сестры, бабушки, жены, пока не видят)
15- радиодетали (можно часть надыбать с самого, дохлого привода, в частности диод шотки, резисторы, конденсаторы)
список деталей и их номинал (ВСЕ ДЕТАЛИ SMD, т.е для