De term "laser" staat eigenlijk voor "lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling". De eerste laser, die een verzilverde robijncilinder als resonator gebruikte, werd in 1960 ontwikkeld in het Hughes Research Laboratories in Californië. Tegenwoordig worden lasers voor verschillende dingen gebruikt, van het meten tot het lezen van versleutelde gegevens, en er zijn verschillende manieren om lasers te maken, afhankelijk van het budget en de mogelijkheden.
Stap
Deel 1 van 2: Begrijpen hoe lasers werken
Stap 1. Zorg voor een energiebron
Lasers werken, of "lasers", door elektronen te stimuleren om licht van een bepaalde golflengte uit te zenden. (Het proces werd voor het eerst gesuggereerd in 1917 door Albert Einstein.) Om licht uit te zenden, moeten elektronen eerst energie absorberen om in een hogere baan te worden voortgestuwd, en die energie vervolgens als licht afgeven wanneer ze terugkeren naar hun oorspronkelijke baan. Deze energiebron wordt een “pomp” genoemd.
- Kleine lasers, zoals die in cd- en dvd-spelers en laserpointers, gebruiken een elektrisch circuit om elektrische stroom te leveren aan een diode, die als een pomp fungeert.
- De kooldioxidelaser wordt door een elektrische stroom gepompt om de elektronen te stimuleren.
- Excimerlasers halen energie uit chemische reacties.
- Lasers van kristal of glas maken gebruik van een sterke lichtbron zoals een booglamp of flitslamp.
Stap 2. Kanaliseer de energie door het versterkende medium
Het versterkende medium, of actief lasermedium, versterkt de energie die vrijkomt door de bundel als gevolg van de gestimuleerde elektronen. Het versterkende medium kan een van de volgende zijn:
- Halfgeleiders gemaakt van materialen zoals galliumarsenide, aluminiumgalliumarsenide of indiumgalliumarsenide.
- Het robijn cilinderachtige kristal dat in de eerste laser werd gebruikt, is gemaakt door Hughes Laboratories. Saffieren en granaatappels, evenals optische glasvezels, zijn ook gebruikt. Het glas en de kristallen zijn behandeld met ionen van zeldzame aardmetalen.
- Keramiek, ook voorbehandeld met zeldzame aardmetaalionen.
- Vloeistoffen, meestal kleurstoffen, hoewel infraroodlasers worden geproduceerd met een gin-tonic als versterkend medium. Gelatinedessert (Jell-O) is ook met succes gebruikt als versterkend medium.
- Gassen, zoals kooldioxide, stikstof, kwikdamp of een helium-neon mengsel.
- Chemische reactie.
- Elektron schijnwerper.
- Nucleaire materie. De eerste uraniumlaser werd gemaakt in november 1960, zes maanden nadat de eerste robijnlaser was gemaakt.
Stap 3. Pas de spiegels aan het licht aan
De spiegel, of resonator, houdt de straal in de laserkamer totdat deze het gewenste energieniveau voor ontlading bereikt, hetzij door een kleine opening in een van de spiegels of door een lens.
- De eenvoudigste resonatoropstelling, de lineaire resonator, maakt gebruik van twee spiegels die tegenover elkaar in de laserkamer zijn geplaatst. Deze instelling produceert een enkele lichtstraal.
- Een meer gecompliceerde opstelling, de ringresonator, gebruikt drie of meer spiegels. Deze opstelling kan een enkele bundel produceren, met behulp van een optische isolator, of een dubbele bundel.
Stap 4. Gebruik een focuslens om de straal door het versterkende medium te richten
Samen met de spiegel helpt de lens om het licht te focussen en te richten, zodat het versterkende medium zoveel mogelijk licht krijgt.
Deel 2 van 2: Lasers maken
Methode één: een laser maken van een laserapparaat
Stap 1. Zoek een winkel die laserapparaten verkoopt
U kunt naar een elektrische winkel gaan of op internet zoeken naar een "laserapparaat", "lasermodule" of "laserdiode". Het laserapparaat moet het volgende bevatten:
- controller circuit. (Dit onderdeel wordt soms apart van andere componenten verkocht.) Zoek een regelcircuit waarmee u de stroomsterkte kunt regelen.
- Laserdiodes.
- Lens, glas of kunststof, die kan worden aangepast. Gewoonlijk zijn de diode en lens samen verpakt in een buisje. (Deze componenten worden soms apart van het controllercircuit verkocht.)
Stap 2. Monteer het controllercircuit
Bij veel laserapparaten moet u uw eigen controllercircuit bouwen. Dit type apparaat bevat een printplaat en aanverwante onderdelen, en u moet ze aan elkaar solderen, volgens het schema dat bij het apparaat is geleverd. Er zijn echter ook andere apparaten die een ingebouwd regelcircuit hebben.
- U kunt het controllercircuit ook zelf ontwerpen, als u de elektronica-expertise hebt om dit te doen. Het LM317-controllercircuit is een geweldige sjabloon voor het ontwerpen van uw eigen circuit. Zorg ervoor dat u een weerstand-condensatorcircuit gebruikt, zodat de gegenereerde energie geen overmatige pulsen uitstraalt.
- Na het construeren van het controllercircuit, test u het door het aan te sluiten op een light-emitting diode (LED). Als de LED niet direct gaat branden, stel dan de potentiometer in. Als het probleem aanhoudt, controleer dan het circuit nogmaals en zorg ervoor dat alle onderdelen goed zijn aangesloten.
Stap 3. Verbind het controllercircuit met de diode
Als u een digitale multimeter heeft, sluit deze dan aan op het circuit om de stroom te controleren die door de diode wordt ontvangen. De meeste diodes kunnen een bereik van 30-250 milliampère (mA) aan, terwijl een bereik van 100-150 mA een vrij sterke bundel zal produceren.
Hoewel een sterkere straal van de diode een krachtigere laser zal produceren, zal de extra stroom die nodig is om de straal te creëren, sneller verbranden en de diode sneller beschadigen
Stap 4. Sluit de stroombron (batterij) aan op het controllercircuit
De diode zou nu helder moeten schijnen.
Stap 5. Pas de lens aan om de laserstraal te focussen
Wil je een muur uitlichten, pas deze dan aan tot er een mooi lichtpuntje verschijnt.
Nadat u de lens goed hebt ingesteld, plaatst u een lucifer in het laserpad en stelt u de lens bij totdat de kop van de lucifer begint te roken. Je kunt ook proberen ballonnen op te blazen of gaatjes in het papier te maken met een laser
Methode twee: lasers maken van gebruikte diodes
Stap 1. Koop een gebruikte dvd- of Blu-Ray-schrijver
Zoek een eenheid met een schrijfsnelheid van 16x of sneller. Het apparaat heeft een diode met een uitgangsvermogen van 150 milliwatt (mW) of meer.
- DVD-writer heeft een rode diode met een golflengte van 650 nanometer (nm).
- De Blu-Ray schrijver heeft een blauwe diode met een golflengte van 405 nm.
- De dvd-schrijver zou in staat moeten zijn om schijven te schrijven, hoewel dit niet succesvol hoeft te zijn. (Met andere woorden, de diode zou nog steeds moeten werken).
- Gebruik geen dvd-lezer, cd-writer of cd-lezer om de dvd-writer te vervangen. Dvd-lezers hebben rode diodes, maar niet zo krachtig als dvd-schrijvers. CD-branderdiodes zijn behoorlijk krachtig, maar stralen licht uit in het infraroodbereik, dus je moet op zoek naar stralen die je niet kunt zien.
Stap 2. Neem de diode van het dvd/blu-ray-schrijfapparaat
Apparaat omdraaien. Er zijn vier of meer schroeven die moeten worden verwijderd voordat het apparaat kan worden geopend en de diode kan worden verwijderd.
- Zodra het apparaat is geopend, worden er een paar metalen frames op hun plaats gehouden door schroeven. Het frame houdt de lasercomponenten vast. Na het verwijderen van de schroeven kunt u het frame verwijderen en de lasercomponenten verwijderen.
- Diodes zijn kleiner dan munten. De diode heeft drie metalen poten en kan worden omhuld met een metalen laag, met of zonder een transparant beschermend venster, of hij kan open zijn.
- Je moet de diode van de lasercomponent nemen. Om het u gemakkelijker te maken, verwijdert u eerst het koellichaam van de lasercomponent voordat u probeert de diode te verwijderen. Als u een antistatische polsband heeft, draag deze dan wanneer u de diode oppakt.
- Ga voorzichtig om met de diode, nog voorzichtiger als het een open diode is. Bereid een antistatische behuizing voor om de diodes op te slaan totdat u klaar bent om de laser te vervaardigen.
Stap 3. Koop een focuslens
De bundel van de diode moet door de focusseerlens gaan om een laser te produceren. U kunt dit op een van de volgende twee manieren doen:
- Gebruik een vergrootglas als focus. Verplaats het vergrootglas totdat je de juiste plek hebt gevonden om de laserstraal te produceren, en dit moet elke keer dat je de laser wilt gebruiken, gebeuren.
- Koop een lensbuiskit met een laserdiode met laag vermogen, zoals 5 mW, en vervang de diode door een diode van een dvd-brander.
Stap 4. Koop of bouw een controllercircuit
Stap 5. Sluit de diode aan op het controllercircuit
Sluit de positieve kabel van de diode aan op de positieve kabel van het controllercircuit en de negatieve kabel op de negatieve kabel. De locatie van de diodepinnen is afhankelijk van of u een rode diode van een dvd-brander of een blauwe diode van een Blu-Ray-schrijver gebruikt.
- Houd de diode met de poten naar u toe gericht en draai deze zodat de basis van de poten een driehoek vormt die naar rechts wijst. Op beide diodes is het bovenste been het positieve been.
- Op de rode diode van de dvd-schrijver is het been in het midden, dat de top van de driehoek vormt, het negatieve been.
- Op de blauwe diode van de Blu-Ray-schrijver is het onderbeen het negatieve been.
Stap 6. Sluit de stroombron aan op het controllercircuit
Stap 7. Pas de lens aan om de laserstraal te focussen
Tips
- Hoe kleiner u de laserstraal focust, hoe krachtiger de laser zal zijn, maar deze zal alleen effectief zijn bij die brandpuntsafstand. Indien gefocusseerd op een afstand van 1 m, is de laser alleen effectief op een afstand van 1 m. Als u de laser niet wilt gebruiken, verspreidt u de focus van de lens totdat de laserstraal ongeveer de diameter van een pingpongbal heeft.
- Om uw laserapparaat te beschermen, bergt u het op in een houder, zoals een LED-zaklamp of batterijhouder, afhankelijk van hoe klein uw controllercircuit is.
Waarschuwing
- Schijn niet met de laser op een oppervlak dat licht reflecteert. Lasers zijn lichtstralen en kunnen worden gereflecteerd net als ongerichte stralen, alleen met grotere gevolgen.
- Draag altijd een veiligheidsbril die specifiek is voor de golflengte van de laserstraal waarmee u werkt (in dit geval de golflengte van de laserdiode). Laserbrillen worden vervaardigd in kleuren die de kleur van de laserstraal in evenwicht houden: groen voor de 650 nm rode laser, roodoranje voor de 405 nm blauwe laser. Gebruik geen lashelm, geribbelde bril of zonnebril in plaats van een laserbril.
- Kijk niet in de laserstraalbron en schijn de laser niet in de ogen van mensen. Klasse IIIb-lasers, het type laser dat in dit artikel wordt besproken, kunnen het oog beschadigen, zelfs bij gebruik van een laserbril. Het lukraak laten schijnen van een laserstraal is ook een overtreding van de wet.
