کلمه "لیزر" مخفف "تقویت نور با انتشار تابش تحریک شده" است. اولین لیزر ، با استفاده از استوانه یاقوتی روکش نقره ای به عنوان تشدید کننده ، در سال 1960 در آزمایشگاههای تحقیقاتی هیوز کالیفرنیا توسعه یافت. امروزه از لیزرها برای مقاصد مختلف از اندازه گیری تا خواندن داده های کد شده استفاده می شود و بسته به بودجه و مهارت های شما روش های مختلفی برای ساخت لیزر وجود دارد.
مراحل
قسمت 1 از 2: درک نحوه عملکرد لیزر
مرحله 1. منبع انرژی را تأمین کنید
لیزرها با تحریک الکترونها برای انتشار نور با طول موج خاص کار می کنند ، یا "لیز" می شوند. (این فرایند برای اولین بار در سال 1917 توسط آلبرت انیشتین پیشنهاد شد.) برای اینکه الکترونها نور ساطع کنند ، ابتدا باید انرژی را جذب کرده و آنها را به مدار بالاتر برسانند ، سپس هنگام بازگشت به مدار اولیه ، این انرژی را به عنوان نور تخلیه کنند. این منابع انرژی به عنوان "پمپ" شناخته می شوند.
- لیزرهای کوچک ، مانند دستگاههای پخش کننده CD و DVD و نشانگرهای لیزری ، از مدارهای الکترونیکی برای تأمین جریان الکتریکی دیودها استفاده می کنند که به عنوان پمپ عمل می کند.
- لیزرهای دی اکسید کربن با تخلیه الکتریکی پمپ می شوند تا الکترون های آنها تحریک شوند.
- لیزرهای Excimer انرژی خود را از واکنش های شیمیایی دریافت می کنند.
- لیزرهایی که در اطراف کریستال یا شیشه ساخته شده اند از منابع نوری قوی مانند لامپ های قوس الکتریکی یا فلش استفاده می کنند.
مرحله 2. انرژی را از طریق محیط افزایش افزایش دهید
یک محیط افزایش یا رسانه لیزری فعال ، قدرت نوری که توسط الکترونهای تحریک شده منتشر می شود را تقویت می کند. رسانه دستیابی می تواند هر یک از موارد زیر باشد:
- نیمه رساناها از موادی مانند گالیم آرسنید ، آلومینیوم گالیم آرسنید یا ایندیم گالیم آرسنید ساخته شده اند.
- کریستال هایی مانند استوانه یاقوتی که در لیزر آزمایشگاه های هیوز استفاده می شود. از یاقوت کبود و گارنت و الیاف شیشه نوری نیز استفاده شده است. این شیشه ها و کریستالها با یونهای عناصر کمیاب خاک درمان می شوند
- سرامیک ، که همچنین با یونهای کمیاب خاک درمان شده است.
- مایعات ، معمولاً رنگ ، اگرچه لیزر مادون قرمز با استفاده از ژین و تونیک به عنوان محیط افزایش تولید شد. دسر ژلاتین (Jell-O) نیز با موفقیت به عنوان یک ماده مفید استفاده می شود.
- گازهایی مانند دی اکسید کربن ، نیتروژن ، بخار جیوه یا مخلوط هلیوم-نئون.
- واکنشهای شیمیایی
- پرتوهای الکترون.
- مواد هسته ای لیزر اورانیوم اولین بار در نوامبر 1960 ، شش ماه پس از اولین لیزر یاقوتی تولید شد.
مرحله 3. آینه ها را برای مهار نور تنظیم کنید
این آینه ها یا رزوناتورها نور را در داخل محفظه لیزر نگه می دارند تا زمانی که به سطح انرژی مطلوب برای انتشار برسد ، چه از طریق دیافراگم کوچک در یکی از آینه ها و چه از طریق لنز.
- ساده ترین راه اندازی رزوناتور ، رزوناتور خطی ، از دو آینه در طرف مقابل محفظه لیزر استفاده می کند. یک پرتو خروجی واحد تولید می کند.
- در تنظیمات پیچیده تر ، تشدید کننده حلقه ، از سه یا چند آینه استفاده می کند. ممکن است یک پرتو واحد ، با کمک یک عایق نوری یا چند پرتو ایجاد کند.
مرحله 4. از یک لنز فوکوس برای هدایت نور از طریق محیط افزایش استفاده کنید
در کنار آینه ها ، لنز به تمرکز و هدایت نور کمک می کند تا محیط افزایش تا حد ممکن دریافت کند.
قسمت 2 از 2: ساخت لیزر
روش اول: ساخت لیزر از کیت
مرحله 1. یک خرده فروش پیدا کنید
می توانید به فروشگاه لوازم الکترونیکی مراجعه کنید یا به صورت آنلاین "کیت لیزر" ، "ماژول لیزر" یا "دیود لیزر" را جستجو کنید. کیت لیزر شما باید شامل موارد زیر باشد:
- یک مدار راننده (گاهی اوقات جداگانه از اجزای دیگر فروخته می شود.) به دنبال یک مدار راننده باشید که به شما امکان تنظیم جریان را می دهد.
- یک دیود لیزری
- یک لنز قابل تنظیم از شیشه یا پلاستیک. به طور معمول ، دیود و لنز در یک لوله کوچک با هم بسته بندی می شوند. (این قطعات گاهی جدا از مدار راننده فروخته می شوند.)
مرحله 2. مدار راننده را جمع کنید
بسیاری از کیت های لیزری از شما می خواهند مدار راننده را مونتاژ کنید. این کیت ها شامل یک برد مدار و قطعات مربوطه هستند و از شما می خواهند که آن را به هم وصل کنید ، به صورت شماتیک ضمیمه شده. کیت های دیگر ممکن است مدار را قبلاً مونتاژ کرده باشند.
- همچنین اگر مهارت الکترونیکی دارید ، می توانید مدار راننده خود را طراحی کنید. مدار درایور LM317 الگوی مناسبی برای طراحی خود شما ارائه می دهد. اطمینان حاصل کنید که از یک مدار مقاومت-خازن (RC) برای محافظت از قدرت خروجی در برابر سنبله ها استفاده می کنید.
- پس از مونتاژ مدار راننده ، می توانید آن را با اتصال به دیود ساطع کننده نور (LED) آزمایش کنید. اگر LED فوراً روشن نشد ، پتانسیومتر را تنظیم کنید. اگر مشکل برطرف نشد ، مدار را دوباره بررسی کنید تا ببینید همه چیز به درستی وصل شده است.
مرحله 3. مدار راننده را به دیود وصل کنید
اگر مولتی متر دیجیتال دارید ، می توانید آن را به مدار وصل کنید تا جریان دیودی را دریافت کند. بیشتر دیودها می توانند محدوده 30 تا 250 میلی آمپر (mA) را در خود جای دهند ، در حالی که برد 100 تا 150 میلی آمپر یک پرتو به اندازه کافی قوی تولید می کند.
در حالی که یک پرتو قوی تر از دیود ، یک پرتو قوی تر تولید می کند ، جریان اضافی مورد نیاز برای ایجاد آن پرتو ، دیود را سریعتر می سوزاند
مرحله 4. منبع تغذیه (باتری) را به مدار راننده وصل کنید
اکنون دیود باید روشن باشد.
مرحله 5. لنز را طوری تنظیم کنید که پرتو لیزر متمرکز شود
اگر دیوار را نشانه گرفته اید ، تنظیم کنید تا یک نقطه زیبا و روشن ظاهر شود.
هنگامی که لنز را تا اینجا تنظیم کردید ، یک کبریت را در امتداد پرتو قرار دهید و عدسی را تنظیم کنید تا زمانی که می بینید سر کبریت شروع به دود می کند. همچنین می توانید بادکنک ها را بکشید یا سوراخ های کاغذ را بسوزانید
روش دوم: ساخت لیزر با دیود یافت شده
مرحله 1. یک DVD نویس یا نویسنده Blu-Ray قدیمی تهیه کنید
به دنبال واحدی با سرعت نوشتن 16 برابر یا بیشتر باشید. این واحدها دارای دیودهایی با توان خروجی 150 میلی وات (mW) یا بهتر هستند.
- دی وی دی نویس دارای دیود قرمز رنگ با طول موج 650 نانومتر (نانومتر) است.
- یک نویسنده Blu-Ray دارای یک دیود آبی با طول موج 405 نانومتر است.
- نویسنده DVD باید به اندازه کافی کاربردی باشد تا دیسک ها را بنویسد ، اگرچه لزوماً با موفقیت انجام نمی شود. (به عبارت دیگر ، دیود آن باید عملکردی باشد.)
- دستگاه DVD خوان ، CD نویسنده یا CD reader را جایگزین DVD DVD نکنید. دی وی دی خوان دارای دیود قرمز رنگ است ، اما به اندازه نویسنده DVD قدرتمند نیست. دیود نویسنده سی دی به اندازه کافی قدرتمند است ، اما در محدوده مادون قرمز نور ساطع می کند و شما را وسوسه می کند تا به دنبال پرتویی باشید که نمی توانید ببینید.
مرحله 2. دیود را از آن جدا کنید
درایو را وارونه کنید. چهار یا چند پیچ را خواهید دید که باید آنها را باز کنید تا بتوانید درایو را جدا کرده و دیود را جمع آوری کنید.
- هنگامی که درایو را جدا کرده اید ، یک جفت ریل فلزی را مشاهده می کنید که با پیچ در جای خود نگه داشته شده است. اینها از مجموعه لیزر پشتیبانی می کنند. هنگامی که ریل ها را باز می کنید ، می توانید آنها را برداشته و مجموعه لیزر را بیرون آورید.
- دیود کوچکتر از یک پنی خواهد بود. دارای سه پایه فلزی است و ممکن است در یک ژاکت فلزی ، با یا بدون یک پنجره شفاف محافظ قرار گیرد ، یا ممکن است در معرض دید قرار گیرد.
- شما باید دیود را از مجموعه لیزر خارج کنید. ممکن است قبل از اینکه بخواهید دیود را استخراج کنید ، هیت سینک را از مجموعه جدا کنید. اگر مچ بند ضد استاتیک دارید ، هنگام برداشتن دیود از آن استفاده کنید.
- دیود را با احتیاط اداره کنید ، بیشتر اگر دیود در معرض دید باشد. ممکن است بخواهید یک ظرف ضد استاتیک برای قرار دادن دیود در آنجا داشته باشید تا بتوانید لیزر خود را مونتاژ کنید.
مرحله 3. یک لنز فوکوس بگیرید
برای استفاده از لیزر ، باید پرتو دیود را از طریق یک لنز فوکوس کننده عبور دهید. می توانید یکی از دو روش زیر را انجام دهید:
- به عنوان فوکوس از ذره بین استفاده کنید. برای پیدا کردن نقطه مناسب برای تولید پرتو لیزر ، باید شیشه را به اطراف بچرخانید و هر بار که از لیزر خود استفاده می کنید ، باید این کار را انجام دهید.
- یک دیود لیزری کم مصرف ، مانند 5 مگاوات ، مونتاژ لوله لنز تهیه کنید و دیود دستگاه نویس دی وی دی خود را جایگزین دیود مونتاژ کنید.
مرحله 4. مدار راننده را بدست آورید یا مونتاژ کنید
مرحله 5. دیود را به مدار راننده وصل کنید
شما پین مثبت را به سیم مثبت از مدار راننده و پین منفی را به سیم منفی وصل می کنید. محل سنجاق بسته به این که با دیود نویسنده DVD قرمز یا دیود نویسنده آبی Blu-Ray کار می کنید متفاوت است.
- دیود را در حالی نگه دارید که پین ها به سمت شما نشانه رفته اند ، طوری چرخانده شده اند که سر سوزن ها مثلثی ایجاد می کند که به سمت راست اشاره می کند. در هر دو دیود ، پین در بالا پین مثبت است.
- در دیود قرمز نویسنده DVD ، مرکزی ترین پین ، که راس مثلث را تشکیل می دهد ، پین منفی است.
- در دیود نویسنده آبی Blu-Ray ، پین پایین پین منفی است.
مرحله 6. منبع تغذیه را به مدار راننده وصل کنید
مرحله 7. لنز را طوری تنظیم کنید که پرتو لیزر متمرکز شود
نکات
- هرچه پرتو لیزر را کوچکتر متمرکز کنید ، قدرتمندتر خواهد بود ، اما فقط در فاصله ای که روی آن تمرکز می کنید مثر است. اگر پرتو را در فاصله 1 متری متمرکز کنید ، فقط در 1 متر موثر خواهد بود. وقتی از لیزر خود استفاده نمی کنید ، لنز آن را متمرکز کنید تا پرتو تولید شده به قطر یک توپ پینگ پنگ برسد.
- برای محافظت از لیزر مونتاژ شده خود ، بسته به اینکه مدار راننده شما کوچک است ، باید آن را در مواردی مانند چراغ قوه LED یا نگهدارنده باتری نگه دارید.
هشدارها
- لیزر را روی سطح بازتابنده نتابانید. لیزر یک پرتو نور است و می تواند همانند یک پرتوی بدون تمرکز نور منعکس شود ، اما عواقب بیشتری دارد.
- همیشه از عینک های دارای طول موج پرتو لیزری که با آن کار می کنید (در این مورد ، طول موج دیود لیزر) استفاده کنید. عینک لیزری در رنگ مکمل پرتو قرار دارد: سبز برای لیزر قرمز 650 نانومتری ، نارنجی قرمز برای لیزر آبی 405 نانومتری. ماسک جوشکاری ، شیشه دودی یا عینک آفتابی را جایگزین عینک لیزری نکنید.
- به اشعه لیزر نگاه نکنید و آن را به چشم دیگران نتابانید. لیزرهای کلاس IIIb ، نوع لیزری که در این مقاله توضیح داده شده است ، حتی در هنگام استفاده از عینک لیزری می تواند به چشم آسیب برساند. همچنین هدایت بی رویه لیزرهایی از این دست غیرقانونی است.
