DIY solid-state na laser. Paano gumawa ng isang malakas na laser
Ngayon ay pag-uusapan natin kung paano gumawa ng iyong sariling malakas na berde o asul na laser sa bahay mula sa mga improvised na materyales gamit ang iyong sariling mga kamay. Isasaalang-alang din namin ang mga guhit, diagram at aparato ng mga homemade laser pointer na may incendiary beam at isang hanay na hanggang 20 km.
Ang batayan ng laser device ay isang optical quantum generator, na, gamit ang elektrikal, thermal, kemikal o iba pang enerhiya, ay gumagawa ng laser beam.
Ang pagpapatakbo ng isang laser ay batay sa kababalaghan ng stimulated (induced) radiation. Ang laser radiation ay maaaring tuloy-tuloy, na may pare-parehong lakas, o pulsed, na umaabot sa napakataas na peak powers. Ang kakanyahan ng hindi pangkaraniwang bagay ay ang isang nasasabik na atom ay nakapagpapalabas ng isang photon sa ilalim ng pagkilos ng isa pang photon nang hindi ito sinisipsip, kung ang enerhiya ng huli ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng mga enerhiya ng mga antas ng atom bago at pagkatapos ng radiation. . Sa kasong ito, ang emitted photon ay magkakaugnay sa photon na nagdulot ng radiation, iyon ay, ito ang eksaktong kopya nito. Kaya, ang liwanag ay pinalakas. Ito ay naiiba sa kusang paglabas, kung saan ang mga ibinubuga na photon ay may mga random na direksyon ng pagpapalaganap, polariseysyon at yugto.
Ang posibilidad na ang isang random na photon ay magiging sanhi ng sapilitan na paglabas ng isang nasasabik na atom ay eksaktong katumbas ng posibilidad na ang photon na ito ay masipsip ng isang atom sa isang hindi nasasabik na estado. Samakatuwid, upang palakasin ang liwanag, kinakailangan na mayroong mas maraming nasasabik na mga atomo sa daluyan kaysa sa mga hindi nasasabik. Sa isang estado ng equilibrium, ang kundisyong ito ay hindi nasiyahan; samakatuwid, ginagamit namin iba't ibang sistema pumping ang aktibong medium ng laser (optical, electrical, chemical, atbp.). Sa ilang mga scheme, ang gumaganang elemento ng laser ay ginagamit bilang isang optical amplifier para sa radiation mula sa ibang pinagmulan.
Walang panlabas na photon flux sa isang quantum generator; isang kabaligtaran na populasyon ang nilikha sa loob nito sa tulong ng iba't ibang mga mapagkukunan ng pumping. Depende sa mga pinagmumulan, mayroong iba't ibang paraan pumping:
optical - malakas na flash lamp;
paglabas ng gas sa gumaganang sangkap (aktibong daluyan);
iniksyon (paglipat) ng mga kasalukuyang carrier sa isang semiconductor sa
p — n mga transition;
electronic excitation (irradiation sa isang vacuum ng isang purong semiconductor na may daloy ng elektron);
thermal (pagpainit ng gas na sinusundan ng matalim na paglamig nito;
kemikal (paggamit ng enerhiya mga reaksiyong kemikal) at ilang iba pa.
Ang pangunahing pinagmumulan ng henerasyon ay ang proseso ng kusang paglabas, samakatuwid, upang matiyak ang pagpapatuloy ng mga henerasyon ng photon, ang pagkakaroon ng isang positibong feedback ay kinakailangan, dahil sa kung saan ang mga emitted photon ay nagdudulot ng mga kasunod na pagkilos ng sapilitan na paglabas. Para dito, ang aktibong daluyan ng laser ay inilalagay sa isang optical na lukab. Sa pinakasimpleng kaso, binubuo ito ng dalawang salamin, ang isa ay semitransparent - sa pamamagitan nito, ang laser beam ay bahagyang umalis sa resonator.
Sumasalamin mula sa mga salamin, ang radiation beam ay paulit-ulit na dumadaan sa resonator, na nagiging sanhi ng mga sapilitan na paglipat sa loob nito. Ang radiation ay maaaring maging tuluy-tuloy o pulsed. Kasabay nito, gamit ang iba't ibang mga aparato upang mabilis na i-off at i-on ang feedback at sa gayon ay bawasan ang panahon ng pulso, posible na lumikha ng mga kondisyon para sa pagbuo ng napakataas na radiation ng kapangyarihan - ito ang tinatawag na mga higanteng pulso. Ang mode na ito ng operasyon ng laser ay tinatawag na Q-switched mode.
Ang laser beam ay isang magkakaugnay, monochrome, polarized narrow-beam luminous flux. Sa isang salita, ito ay isang sinag ng liwanag na ibinubuga hindi lamang ng magkakasabay na mga mapagkukunan, kundi pati na rin sa isang napaka-makitid na hanay, at nakadirekta. Isang uri ng sobrang puro maliwanag na pagkilos ng bagay.
Ang radiation na nabuo ng laser ay monochromatic, ang posibilidad ng paglabas ng isang photon ng isang tiyak na haba ng daluyong ay mas malaki kaysa sa isang malapit na matatagpuan, na nauugnay sa pagpapalawak ng spectral na linya, at ang posibilidad ng sapilitan na mga paglipat sa dalas na ito ay mayroon ding isang maximum. Samakatuwid, unti-unti sa proseso ng pagbuo, ang mga photon ng isang naibigay na wavelength ay mangingibabaw sa lahat ng iba pang mga photon. Bilang karagdagan, dahil sa espesyal na pag-aayos ng mga salamin, tanging ang mga photon na iyon ang nananatili sa laser beam na nagpapalaganap sa direksyon na kahanay sa optical axis ng resonator sa isang maikling distansya mula dito, ang natitirang mga photon ay mabilis na umalis sa resonator. dami. Kaya, ang laser beam ay may napakaliit na anggulo ng divergence. Sa wakas, ang laser beam ay may mahigpit na tinukoy na polariseysyon. Para dito, ang iba't ibang mga polarizer ay ipinakilala sa resonator, halimbawa, maaari silang maging mga flat glass plate na naka-install sa isang anggulo ng Brewster sa direksyon ng pagpapalaganap ng laser beam.
Ang gumaganang wavelength ng laser, pati na rin ang iba pang mga katangian, ay nakasalalay sa kung anong gumaganang likido ang ginagamit sa laser. Ang gumaganang likido ay "pumped" ng enerhiya upang makuha ang epekto ng pagbabaligtad ng mga elektronikong populasyon, na nagiging sanhi ng stimulated na paglabas ng mga photon at ang epekto ng optical amplification. Ang pinakasimpleng anyo ng isang optical resonator ay dalawang parallel na salamin (maaaring mayroon ding apat o higit pa), na matatagpuan sa paligid ng gumaganang katawan ng laser. Ang stimulated radiation ng working medium ay makikita sa likod ng mga salamin at pinalakas muli. Hanggang sa sandaling ito ay lumabas, ang alon ay maaaring maaninag ng maraming beses.
Kaya, hayaan nating bumalangkas sa madaling sabi ng mga kondisyong kinakailangan upang lumikha ng pinagmumulan ng magkakaugnay na liwanag:
kailangan mo ng gumaganang substance na may baligtad na populasyon. Pagkatapos lamang ay maaaring makuha ang amplification ng liwanag dahil sa sapilitang paglipat;
ang gumaganang sangkap ay dapat ilagay sa pagitan ng mga salamin na nagbibigay ng feedback;
ang pakinabang na ibinigay ng gumaganang sangkap, na nangangahulugan na ang bilang ng mga nasasabik na mga atom o molekula sa gumaganang sangkap ay dapat na mas malaki kaysa sa halaga ng threshold, na depende sa koepisyent ng pagmuni-muni ng output mirror.
Ang mga sumusunod na uri ng mga nagtatrabaho na katawan ay maaaring magamit sa disenyo ng mga laser:
likido. Ito ay ginagamit bilang isang gumaganang daluyan, halimbawa, sa dye lasers. Kasama sa komposisyon ang isang organikong solvent (methanol, ethanol o ethylene glycol), kung saan natutunaw ang mga kemikal na tina (coumarin o rhodamine). Ang operating wavelength ng mga likidong laser ay natutukoy sa pamamagitan ng pagsasaayos ng mga molecule ng dye na ginamit.
Mga gas. Sa partikular, carbon dioxide, argon, krypton o mga pinaghalong gas tulad ng sa helium-neon lasers. Ang mga laser na ito ay kadalasang "pumped" ng enerhiya sa pamamagitan ng mga electrical discharge.
Mga solid (mga kristal at baso). Ang solid na materyal ng naturang mga gumaganang katawan ay isinaaktibo (doped) sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang maliit na halaga ng chromium, neodymium, erbium o titanium ions. Ang mga sumusunod na kristal ay karaniwang ginagamit: yttrium aluminum garnet, lithium yttrium fluoride, sapphire (aluminum oxide) at silicate glass... Ang mga solid state laser ay karaniwang "pumped" ng isang flash lamp o iba pang laser.
Semiconductor. Isang materyal kung saan ang paglipat ng mga electron sa pagitan ng mga antas ng enerhiya ay maaaring sinamahan ng radiation. Ang mga semiconductor laser ay napaka-compact, "pumped" electric shock, na nagbibigay-daan sa iyong gamitin ang mga ito sa mga kagamitan sa bahay tulad ng mga CD player.
Upang gawing isang oscillator ang isang amplifier, kinakailangan na magbigay ng feedback. Sa mga laser, ito ay nakamit sa pamamagitan ng paglalagay ng isang aktibong sangkap sa pagitan ng mga mapanimdim na ibabaw (salamin), na bumubuo ng isang tinatawag na "bukas na resonator" dahil sa ang katunayan na ang bahagi ng enerhiya na ibinubuga ng aktibong sangkap ay makikita mula sa mga salamin at bumalik sa aktibong sangkap
Gumagamit ang laser ng mga optical resonator iba't ibang uri- may mga flat mirror, spherical, mga kumbinasyon ng flat at spherical, atbp. Sa mga optical resonator na nagbibigay ng feedback sa Laser, ilang uri lang ng oscillations ang maaaring ma-excite electromagnetic field, na tinatawag na natural oscillations o resonator mode.
Ang mga mode ay nailalarawan sa pamamagitan ng dalas at hugis, iyon ay, ang spatial na pamamahagi ng mga vibrations. Sa isang resonator na may mga patag na salamin, ang mga uri ng mga oscillations na tumutugma sa mga alon ng eroplano na nagpapalaganap sa kahabaan ng axis ng resonator ay higit na nasasabik. Ang isang sistema ng dalawang magkatulad na salamin ay tumutunog lamang sa ilang partikular na frequency - at gumaganap din ng papel sa isang laser na ginagampanan ng isang oscillatory circuit sa mga kumbensyonal na low-frequency na generator.
Ang paggamit ng isang bukas na resonator (at hindi isang saradong - saradong metal na lukab - katangian ng saklaw ng microwave) ay pangunahing, dahil sa optical range isang resonator na may mga sukat L =? (L ay ang katangian ng laki ng resonator,? Ay ang wavelength) ay hindi maaaring manufactured, at para sa L >>? ang isang saradong resonator ay nawawala ang mga katangian ng resonance nito, dahil ang numero posibleng mga uri ang mga pagbabago ay nagiging napakalaki na sila ay nagsasapawan.
Ang kawalan ng mga dingding sa gilid ay makabuluhang binabawasan ang bilang ng mga posibleng uri ng mga oscillations (mode) dahil sa ang katunayan na ang mga alon na nagpapalaganap sa isang anggulo sa axis ng resonator ay mabilis na umalis sa mga limitasyon nito, at pinapayagan ang pagpapanatili ng mga katangian ng resonance ng resonator sa L > >?. Gayunpaman, ang lukab sa laser ay hindi lamang nagbibigay ng feedback dahil sa pagbabalik ng radiation na makikita mula sa mga salamin sa aktibong sangkap, ngunit tinutukoy din ang spectrum ng radiation ng laser, ang mga katangian ng enerhiya nito, at ang direktiba ng radiation.
Sa pinakasimpleng plane-wave approximation, ang kondisyon ng resonance sa isang resonator na may mga flat mirror ay ang isang integer na bilang ng mga kalahating wave ay umaangkop sa haba ng resonator: L = q (λ / 2) (q ay isang integer), na humahantong sa isang expression para sa dalas ng uri ng vibration na may index na q:? q = q (C / 2L). Bilang isang resulta, ang radiation spectrum ng isang laser, bilang isang panuntunan, ay isang hanay ng mga makitid na spectral na linya, ang mga agwat sa pagitan ng kung saan ay pareho at katumbas ng c / 2L. Ang bilang ng mga linya (mga bahagi) sa isang partikular na haba L ay nakasalalay sa mga katangian ng aktibong medium, ibig sabihin, sa spectrum ng kusang paglabas sa ginamit na quantum transition at maaaring umabot ng ilang sampu at daan-daan. Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, lumalabas na posible na ihiwalay ang isang spectral na bahagi, ibig sabihin, upang ipatupad ang isang single-mode generation na rehimen. Ang lapad ng parang multo ng bawat isa sa mga bahagi ay tinutukoy ng pagkawala ng enerhiya sa lukab at, una sa lahat, sa pamamagitan ng paghahatid at pagsipsip ng liwanag ng mga salamin.
Profile ng dalas ng pakinabang sa working medium (ito ay tinutukoy ng lapad at hugis ng working medium line) at ang hanay ng mga natural na frequency ng open resonator. Para sa mga bukas na resonator na may mataas na Q factor na ginagamit sa mga laser, ang resonator passband Δp, na tumutukoy sa lapad ng mga resonance curves indibidwal na mga mod, at kahit na ang distansya sa pagitan ng mga katabing mode h ay lumalabas na mas mababa kaysa sa gain line width h, at maging sa mga gas laser, kung saan ang pagpapalawak ng linya ay ang pinakamaliit. Samakatuwid, ang ilang mga uri ng resonator oscillations ay nahuhulog sa amplification circuit.
Kaya, ang laser ay hindi kinakailangang bumuo sa parehong dalas; mas madalas, sa kabaligtaran, ang henerasyon ay nangyayari nang sabay-sabay sa ilang mga uri ng mga oscillations, kung saan ang pakinabang? mas maraming pagkalugi sa resonator. Upang ang laser ay gumana sa isang dalas (sa single-frequency mode), kadalasang kinakailangan na gumawa ng mga espesyal na hakbang (halimbawa, upang madagdagan ang mga pagkalugi, tulad ng ipinapakita sa Fig. 3) o upang baguhin ang distansya sa pagitan ng mga salamin kaya iisang fashion lang yan. Dahil sa optika, tulad ng nabanggit sa itaas, ang h> p at ang dalas ng lasing sa isang laser ay pangunahing tinutukoy ng dalas ng resonator, upang mapanatili ang isang matatag na dalas ng lasing, kinakailangan na patatagin ang resonator. Kaya, kung ang pakinabang sa gumaganang sangkap ay magkakapatong sa mga pagkalugi sa resonator para sa ilang mga uri ng mga oscillations, ang henerasyon ay nangyayari sa kanila. Ang buto para sa paglitaw nito ay, tulad ng sa anumang generator, ingay, na kusang paglabas sa mga laser.
Upang ang aktibong daluyan ay makapaglabas ng magkakaugnay na monochromatic na ilaw, kinakailangan na magpakilala ng feedback, iyon ay, upang idirekta ang bahagi ng liwanag na pagkilos ng bagay na ibinubuga ng daluyan na ito pabalik sa daluyan para sa stimulated emission. Ang positibong feedback ay isinasagawa gamit ang mga optical resonator, na sa isang elementarya na bersyon ay dalawang coaxially (parallel at kasama ang parehong axis) na mga salamin, ang isa ay semitransparent, at ang isa ay "mapurol", iyon ay, ganap na sumasalamin sa liwanag na pagkilos ng bagay. Ang gumaganang sangkap (aktibong daluyan), kung saan nilikha ang kabaligtaran na populasyon, ay inilalagay sa pagitan ng mga salamin. Ang stimulated radiation ay dumadaan sa aktibong medium, lumalakas, sumasalamin mula sa salamin, dumaan muli sa medium, at lalo pang lumalakas. Sa pamamagitan ng isang semitransparent na salamin, ang bahagi ng radiation ay ibinubuga sa panlabas na kapaligiran, at ang ilan ay makikita pabalik sa kapaligiran at muling pinalakas. Sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon, ang flux ng mga photon sa loob ng gumaganang substance ay magsisimulang lumaki tulad ng avalanche, at magsisimula ang henerasyon ng monochromatic coherent light.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang optical resonator, ang nangingibabaw na bilang ng mga particle ng gumaganang sangkap, na kinakatawan ng mga bukas na bilog, ay nasa ground state, iyon ay, sa mas mababang antas ng enerhiya. Ang isang maliit na bilang lamang ng mga particle, na kinakatawan ng dark circles, ay nasa isang electronically excited state. Kapag ang gumaganang substance ay nalantad sa isang pumping source, ang pangunahing bilang ng mga particle ay pumasa sa isang nasasabik na estado (ang bilang ng mga madilim na bilog ay tumaas), at isang baligtad na populasyon ay nalikha. Dagdag pa (Larawan 2c), mayroong isang kusang paglabas ng ilang mga particle sa isang elektronikong nasasabik na estado. Ang radiation na nakadirekta sa isang anggulo sa resonator axis ay mag-iiwan sa gumaganang substance at sa resonator. Ang radyasyon, na nakadirekta sa axis ng resonator, ay lalapit sa ibabaw ng salamin.
Sa isang semitransparent na salamin, ang bahagi ng radiation ay dadaan dito kapaligiran, at ang isang bahagi ay makikita at muling ididirekta sa gumaganang sangkap, na kinasasangkutan ng mga particle sa isang nasasabik na estado sa proseso ng stimulated emission.
Sa "mapurol" na salamin, ang buong ray flux ay makikita at ang gumaganang substance ay dadaan muli, na nag-udyok sa radiation ng lahat ng natitirang excited na mga particle, kung saan ang sitwasyon ay makikita kapag ang lahat ng mga excited na particle ay nagbigay ng kanilang nakaimbak na enerhiya, at sa labasan ng resonator, sa gilid ng semitransparent na salamin, isang malakas na pagkilos ng bagay ng sapilitan radiation ay nabuo.
Pangunahing mga elemento ng istruktura Kasama sa mga laser ang isang gumaganang substance na may ilang partikular na antas ng enerhiya ng kanilang mga constituent atoms at molecule, isang pump source na lumilikha ng isang kabaligtaran na populasyon sa gumaganang substance, at isang optical resonator. Mayroong maraming iba't ibang mga laser, ngunit lahat sila ay may pareho at, bukod dito, isang simpleng schematic diagram ng device, na ipinapakita sa Fig. 3.
Ang pagbubukod ay ang mga semiconductor laser dahil sa kanilang pagiging tiyak, dahil mayroon silang lahat ng espesyal: ang pisika ng mga proseso, at ang mga pamamaraan ng pumping, at ang disenyo. Ang mga semiconductor ay mga kristal na pormasyon. Sa isang indibidwal na atom, ang enerhiya ng isang electron ay tumatagal sa mahigpit na tinukoy na mga discrete na halaga, at samakatuwid ang mga estado ng enerhiya ng isang electron sa isang atom ay inilarawan sa mga tuntunin ng mga antas. Sa isang kristal na semiconductor, ang mga antas ng enerhiya ay bumubuo ng mga banda ng enerhiya. Sa isang purong semiconductor na walang anumang impurities, mayroong dalawang banda: ang tinatawag na valence band at ang conduction band na matatagpuan sa itaas nito (sa energy scale).
Sa pagitan ng mga ito ay may isang puwang ng mga ipinagbabawal na halaga ng enerhiya, na tinatawag na isang ipinagbabawal na zone. Sa isang temperatura ng semiconductor na katumbas ng absolute zero, ang valence band ay dapat na ganap na puno ng mga electron, at ang conduction band ay dapat na walang laman. Sa totoong mga kondisyon, ang temperatura ay palaging nasa itaas ng absolute zero. Ngunit ang pagtaas ng temperatura ay humahantong sa thermal excitation ng mga electron, ang ilan sa kanila ay tumalon mula sa valence band patungo sa conduction band.
Bilang resulta ng prosesong ito, lumilitaw ang isang tiyak (medyo maliit) na bilang ng mga electron sa conduction band, at ang katumbas na bilang ng mga electron ay hindi magiging sapat sa valence band hanggang sa ganap itong mapuno. Ang isang electron vacancy sa valence band ay kinakatawan ng isang positively charged particle na tinatawag na hole. Ang quantum transition ng isang electron sa pamamagitan ng band gap mula sa ibaba hanggang sa itaas ay itinuturing bilang isang proseso ng pagbuo ng isang electron-hole pair, na may mga electron na puro sa ibabang gilid ng conduction band, at mga butas - sa itaas na gilid ng valence band. . Ang mga pagtawid sa ipinagbabawal na zone ay posible hindi lamang mula sa ibaba hanggang sa itaas, kundi pati na rin mula sa itaas hanggang sa ibaba. Ang prosesong ito ay tinatawag na electron-hole recombination.
Kapag ang isang purong semiconductor ay na-irradiated ng liwanag, ang photon energy na bahagyang lumampas sa band gap, tatlong uri ng interaksyon ng liwanag sa matter ang maaaring mangyari sa isang semiconductor crystal: absorption, spontaneous emission, at forced emission ng liwanag. Ang unang uri ng pakikipag-ugnayan ay posible kapag ang isang photon ay hinihigop ng isang electron na matatagpuan malapit sa itaas na gilid ng valence band. Sa kasong ito, ang lakas ng enerhiya ng electron ay magiging sapat upang mapagtagumpayan ang ipinagbabawal na zone, at ito ay gagawa ng quantum transition sa conduction band. Ang kusang paglabas ng liwanag ay posible sa kusang pagbabalik ng isang electron mula sa conduction band patungo sa valence band na may paglabas ng isang energy quantum - isang photon. Ang panlabas na radiation ay maaaring magpasimula ng paglipat sa valence band ng isang electron na matatagpuan malapit sa ibabang gilid ng conduction band. Ang resulta nito, ang ikatlong uri ng pakikipag-ugnayan ng liwanag sa sangkap ng semiconductor, ay ang paglikha ng pangalawang photon, na magkapareho sa mga parameter nito at direksyon ng paggalaw sa photon na nagpasimula ng paglipat.
Upang makabuo ng laser radiation, kinakailangan upang lumikha ng isang baligtad na populasyon ng "mga antas ng pagtatrabaho" sa isang semiconductor - upang lumikha ng isang sapat na mataas na konsentrasyon ng mga electron sa ibabang gilid ng conduction band at, nang naaayon, isang mataas na konsentrasyon ng mga butas sa gilid ng valence band. Para sa mga layuning ito, ang mga purong semiconductor laser ay karaniwang ibinubomba ng isang daloy ng elektron.
Ang mga resonator mirror ay pinakintab na semiconductor crystal na mukha. Ang kawalan ng naturang mga laser ay ang maraming mga semiconductor na materyales ay gumagawa ng laser radiation lamang sa napakababang temperatura, at ang pambobomba ng mga semiconductor na kristal na may daloy ng mga electron ay nagiging sanhi ng matinding pag-init nito. Nangangailangan ito ng karagdagang mga cooling device, na nagpapalubha sa disenyo ng apparatus at nagpapataas ng mga sukat nito.
Ang mga katangian ng mga semiconductor na may mga impurities ay makabuluhang naiiba mula sa mga katangian ng dalisay, purong semiconductors. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga atomo ng ilang mga impurities ay madaling magbigay ng isa sa kanilang mga electron sa conduction band. Ang mga impurities na ito ay tinatawag na donor impurities, at ang isang semiconductor na may ganitong mga impurities ay tinatawag na n-semiconductor. Ang mga atom ng iba pang mga impurities, sa kabaligtaran, ay kumukuha ng isang electron mula sa valence band, at ang mga naturang impurities ay acceptor, at ang isang semiconductor na may ganitong mga impurities ay isang p-semiconductor. Ang antas ng enerhiya ng impurity atoms ay matatagpuan sa loob ng ipinagbabawal na banda: para sa n-semiconductors - malapit sa ibabang gilid ng conduction band, para sa y-semiconductors - malapit sa itaas na gilid ng valence band.
Kung ang isang electric boltahe ay nilikha sa rehiyon na ito upang mayroong isang positibong poste sa gilid ng p-semiconductor at negatibo sa gilid ng n-semiconductor, pagkatapos ay sa ilalim ng pagkilos ng mga electron ng electric field mula sa n-semiconductor at Ang mga butas mula sa p-semiconductor ay lilipat (i-inject) sa lugar pn- paglipat.
Kapag ang mga electron at mga butas ay muling pinagsama, ang mga photon ay ilalabas, at sa pagkakaroon ng isang optical cavity, ang laser radiation ay maaaring mabuo.
Ang mga salamin ng optical resonator ay pinakintab na semiconductor crystal na mga mukha na naka-orient patayo sa pn junction plane. Ang ganitong mga laser ay maliit, dahil ang mga sukat ng isang aktibong elemento ng semiconductor ay maaaring mga 1 mm.
Ang lahat ng mga laser ay nahahati bilang mga sumusunod, depende sa tampok na isinasaalang-alang).
Unang tanda. Nakaugalian na makilala ang pagitan ng mga amplifier ng laser at mga generator. Sa mga amplifier, ang mahinang laser radiation ay ibinibigay sa input, at sa output ito ay naaayon na pinalaki. Walang panlabas na radiation sa mga generator, bumangon ito sa gumaganang sangkap dahil sa paggulo nito sa tulong ng iba't ibang mga mapagkukunan ng bomba. Lahat medikal kagamitan sa laser ay mga generator.
Ang pangalawang tanda ay ang pisikal na estado ng gumaganang sangkap. Alinsunod dito, ang mga laser ay nahahati sa solid-state (ruby, sapphire, atbp.), Gas (helium-neon, helium-cadmium, argon, carbon dioxide, atbp.), likido (liquid dielectric na may impurity working atoms ng bihirang -earth metals) at semiconductor (arsenide -gallium, arsenide-phosphide-gallium, selenide-lead, atbp.).
Ang paraan ng paggulo ng gumaganang sangkap ay ang pangatlo tanda mga laser. Depende sa pinagmulan ng paggulo, ang mga laser ay nakikilala sa optical pumping, pumped sa pamamagitan ng isang gas discharge, electronic excitation, injection ng charge carriers, na may thermal, chemical pumping, at ilang iba pa.
Ang laser emission spectrum ay ang susunod na tampok sa pag-uuri. Kung ang radiation ay puro sa isang makitid na hanay ng mga wavelength, kung gayon ang laser ay itinuturing na monochromatic at ang teknikal na data nito ay nagpapahiwatig ng isang tiyak na haba ng daluyong; kung nasa isang malawak na hanay, kung gayon ang laser ay dapat ituring na broadband at ang hanay ng wavelength ay ipinahiwatig.
Sa pamamagitan ng likas na katangian ng ibinubuga na enerhiya, ang mga pulsed laser at tuloy-tuloy na alon na mga laser ay nakikilala. Hindi mo dapat malito ang mga konsepto ng isang pulsed laser at isang laser na may frequency modulation ng tuluy-tuloy na radiation, dahil sa pangalawang kaso natatanggap namin, sa katunayan, ang intermittent radiation ng iba't ibang mga frequency. Ang mga pulsed laser ay may mataas na kapangyarihan sa isang pulso, na umaabot sa 10 W, habang ang kanilang average na lakas ng pulso, na tinutukoy ng kaukulang mga formula, ay medyo mababa. Para sa cw lasers na may frequency modulation, ang power sa tinatawag na pulse ay mas mababa kaysa sa cw power.
Ayon sa average na output radiation power (ang susunod na tampok ng pag-uuri), ang mga laser ay nahahati sa:
· Mataas na enerhiya (nabuo na density ng flux, kapangyarihan ng radiation sa ibabaw ng isang bagay o biological na bagay - higit sa 10 W / cm2);
· Katamtamang enerhiya (nabuo na density ng flux, lakas ng radiation - mula 0.4 hanggang 10 W / cm2);
· Mababang-enerhiya (generated flux density, radiation power - mas mababa sa 0.4 W / cm2).
· Soft (generated energy irradiance - E o power flux density sa irradiated surface - hanggang 4 mW / cm2);
Average (E - mula 4 hanggang 30 mW / cm2);
· Matigas (E - higit sa 30 mW / cm2).
Alinsunod sa "Sanitary Norms and Rules for the Construction and Operation of Lasers No. 5804-91", ang mga laser ay nahahati sa apat na klase ayon sa antas ng panganib ng nabuong radiation para sa mga tauhan ng serbisyo.
Kasama sa Class 1 lasers mga teknikal na kagamitan, ang output ay nag-collimate (na nakapaloob sa isang limitadong solidong anggulo) na radiation na hindi nagdudulot ng panganib kapag nag-iilaw sa mga mata at balat ng isang tao.
Ang Class II lasers ay mga device na ang output radiation ay mapanganib kapag ang mga mata ay nalantad sa direkta at specularly reflected radiation.
Ang mga laser ng ikatlong klase ay mga device na ang output radiation ay mapanganib kapag ang mga mata ay na-irradiated ng direkta at specularly reflected, pati na rin ang diffusely reflected radiation sa layo na 10 cm mula sa isang diffusely reflecting surface, at (o) kapag ang balat ay na-irradiated. na may direktang at specularly reflected radiation.
Ang mga laser ng ikaapat na klase ay mga device na ang output radiation ay mapanganib kapag ang balat ay na-irradiated ng diffusely reflected radiation sa layong 10 cm mula sa diffusely reflecting surface.
Ang paggawa ng isang malakas na nasusunog na laser gamit ang iyong sariling mga kamay ay hindi isang mahirap na gawain, gayunpaman, bilang karagdagan sa kakayahang gumamit ng isang panghinang na bakal, kakailanganin mo ng pangangalaga at katumpakan ng diskarte. Dapat pansinin kaagad na ang malalim na kaalaman sa electrical engineering ay hindi kailangan dito, at maaari ka ring gumawa ng isang aparato sa bahay. Ang pangunahing bagay kapag nagtatrabaho ay upang obserbahan ang mga pag-iingat, dahil ang pagkakalantad sa laser beam ay nakakapinsala sa mga mata at balat.
Ang laser ay isang mapanganib na laruan na maaaring makasama sa kalusugan kung gagamitin nang walang ingat. Huwag ituon ang laser sa mga tao o hayop!
Ano ang kailangan?
Ang anumang laser ay maaaring hatiin sa maraming bahagi:
- luminous flux emitter;
- optika;
- suplay ng kuryente;
- kasalukuyang supply stabilizer (driver).
Upang makagawa ng isang malakas na homemade laser, kailangan mong isaalang-alang ang lahat ng mga sangkap na ito nang hiwalay. Ang pinaka-praktikal at pinakamadaling i-assemble ay isang laser batay sa isang laser diode, at isasaalang-alang namin ito sa artikulong ito.
Saan makakakuha ng diode para sa isang laser?
Ang gumaganang katawan ng anumang laser ay isang laser diode. Maaari mo itong bilhin sa halos anumang tindahan ng radyo, o maaari mo itong makuha mula sa isang hindi gumaganang CD drive. Ang katotohanan ay ang inoperability ng drive ay bihirang nauugnay sa pagkabigo ng laser diode. Sa sirang drive, kaya mo dagdag na gastos makuha ang item na gusto mo. Ngunit dapat itong isaalang-alang na ang uri at katangian nito ay nakasalalay sa pagbabago ng drive.
Ang pinakamahina na laser na tumatakbo sa infrared range ay naka-install sa mga CD-ROM drive. Ang kapangyarihan nito ay sapat lamang para sa pagbabasa ng mga CD, at ang sinag ay halos hindi nakikita at hindi kayang magsunog ng mga bagay. Ang CD-RW ay may built-in na mas malakas na laser diode, na angkop para sa pagsunog at dinisenyo para sa parehong wavelength. Ito ay itinuturing na pinaka-mapanganib, dahil naglalabas ito ng sinag sa spectrum na hindi nakikita ng mata.
Ang DVD-ROM drive ay nilagyan ng dalawang mahinang laser diode, na mayroon lamang sapat na kapangyarihan para sa pagbabasa ng mga CD at Mga DVD disc... Ang DVD-RW burner ay may mataas na kapangyarihan na pulang laser. Ang sinag nito ay nakikita sa anumang liwanag at madaling mag-apoy ng ilang bagay.
Ang BD-ROM ay naglalaman ng violet o asul na laser, na katulad ng mga parameter sa katapat nitong DVD-ROM. Ang mga manunulat ng BD-RE ay nagbibigay ng pinakamakapangyarihang laser diode na may magandang violet o asul na sinag na nasusunog. Gayunpaman, sa halip mahirap makahanap ng gayong drive para sa disassembly, at ang gumaganang aparato ay mahal.
Ang pinaka-angkop ay isang laser diode na kinuha mula sa isang DVD-RW burner. Ang pinakamataas na kalidad ng laser diodes ay matatagpuan sa LG, Sony at Samsung drive.
Kung mas mataas ang bilis ng pagsulat ng isang DVD drive, mas malakas ang laser diode na naka-install dito.
Pag-parse ng drive
Kapag nasa harap mo ang drive, ang unang hakbang ay tanggalin ang tuktok na takip sa pamamagitan ng pag-alis ng 4 na turnilyo. Pagkatapos ay aalisin ang movable mechanism, na matatagpuan sa gitna at konektado sa naka-print na circuit board na may nababaluktot na cable. Ang susunod na target ay isang laser diode, ligtas na pinindot sa isang radiator na gawa sa aluminyo o duralumin alloy. Inirerekomenda na magbigay ka ng proteksyon laban sa static na kuryente bago ito i-disassemble. Para sa mga ito, ang mga lead ng laser diode ay soldered o nakabalot sa isang manipis na tansong wire.
Dagdag pa, posible ang dalawang pagpipilian. Ang una ay nagpapahiwatig ng pagpapatakbo ng tapos na laser sa anyo ng isang nakatigil na pag-install kasama ang isang karaniwang radiator. Ang pangalawang opsyon ay i-assemble ang device sa isang portable flashlight o laser pointer housing. Sa kasong ito, kakailanganin mong maglapat ng puwersa upang kumagat o maputol ang radiator nang hindi nasisira ang elemento ng radiating.
Driver
Ang power supply ng laser ay dapat na kunin nang responsable. Tulad ng mga LED, ito ay dapat na isang pare-pareho ang kasalukuyang mapagkukunan. Mayroong maraming mga circuit sa Internet na pinapagana ng isang baterya o nagtitipon sa pamamagitan ng isang naglilimita sa risistor. Ang kasapatan ng naturang solusyon ay kaduda-dudang, dahil ang boltahe sa baterya o baterya ay nagbabago depende sa antas ng singil. Alinsunod dito, ang kasalukuyang dumadaloy sa laser emitting diode ay lubos na lilihis mula sa nominal na halaga. Bilang isang resulta, ang aparato ay hindi gagana nang mahusay sa mababang alon, ngunit sa mataas na alon ito ay hahantong sa isang mabilis na pagbaba sa intensity ng radiation nito.
Ang pinakamahusay na pagpipilian ay ang paggamit ng pinakasimpleng kasalukuyang stabilizer na binuo sa base. Ang microcircuit na ito ay kabilang sa kategorya ng mga universal integral stabilizer na may kakayahang independiyenteng itakda ang kasalukuyang at boltahe sa output. Ang microcircuit ay nagpapatakbo sa isang malawak na hanay ng mga input voltages: mula 3 hanggang 40 volts.
Ang analogue ng LM317 ay ang domestic microcircuit KR142EN12.
Para sa unang eksperimento sa laboratoryo, ang diagram sa ibaba ay angkop. Ang pagkalkula ng nag-iisang risistor sa circuit ay ginawa ayon sa formula: R = I / 1.25, kung saan ako ang nominal laser current (reference value).
Minsan sa output ng stabilizer, isang polar capacitor na 2200 μFx16 V at isang non-polar capacitor na 0.1 μF ay naka-install na kahanay sa diode. Ang kanilang pakikilahok ay makatwiran kung ang boltahe ay inilapat sa input mula sa isang nakatigil na supply ng kuryente, na maaaring makaligtaan ng isang maliit na bahagi ng AC at ingay ng salpok. Ang isa sa mga naturang scheme, na idinisenyo upang palakasin ng isang Krona na baterya o isang maliit na baterya, ay ipinakita sa ibaba. 
Ang diagram ay nagpapakita ng tinatayang halaga ng risistor R1. Upang tumpak na kalkulahin ito, dapat mong gamitin ang formula sa itaas.
Sa pamamagitan ng pagkolekta de-koryenteng circuit, maaari kang gumawa ng isang paunang koneksyon at, bilang isang patunay ng pagganap ng circuit, obserbahan ang maliwanag na pulang nakakalat na ilaw ng emitting diode. Ang pagkakaroon ng pagsukat ng tunay na kasalukuyang nito at ang temperatura ng kaso, dapat mong isipin ang pangangailangan na mag-install ng radiator. Kung ang laser ay gagamitin sa isang nakatigil na pag-install sa mataas na alon sa loob ng mahabang panahon, pagkatapos ay dapat ibigay ang passive cooling. Ngayon, para makamit ang layunin, kakaunti na lang ang natitira: mag-focus at makakuha ng isang makitid na nakadirekta na sinag ng mataas na kapangyarihan.
Mga optika
Sa scientifically speaking, oras na para bumuo ng isang simpleng collimator, isang device para sa paggawa ng mga beam ng parallel light beam. Tamang pagpipilian para sa layuning ito magkakaroon ng karaniwang lens na kinuha mula sa drive. Sa tulong nito, maaari kang makakuha ng medyo manipis na laser beam na may diameter na halos 1 mm. Ang dami ng enerhiya ng naturang sinag ay sapat na upang masunog sa papel, tela at karton sa loob ng ilang segundo, matunaw ang plastik at masunog sa kahoy. Kung tumutok ka sa isang mas manipis na sinag, ang laser na ito ay maaaring magputol ng playwud at plexiglass. Ngunit sa halip mahirap ayusin at ligtas na ayusin ang lens mula sa drive dahil sa maliit na focal length nito.
Ito ay mas madaling bumuo ng isang collimator batay sa isang laser pointer. Bilang karagdagan, ang isang driver at isang maliit na baterya ay maaaring ilagay sa kaso nito. Ang output ay isang sinag na may diameter na humigit-kumulang 1.5 mm na may mas maliit na pagkilos ng pagsunog. Sa maulap na panahon o may malakas na pag-ulan ng niyebe, ang hindi kapani-paniwalang mga epekto ng pag-iilaw ay maaaring maobserbahan sa pamamagitan ng pagdidirekta ng liwanag na pagkilos ng bagay sa kalangitan.
Maaari kang bumili ng isang handa na collimator na espesyal na idinisenyo para sa pag-mount at pagsasaayos ng laser sa pamamagitan ng online na tindahan. Ang katawan nito ay magsisilbing radiator. Alam ang laki ng lahat mga bahagi ng bahagi device, maaari kang bumili ng murang LED flashlight at gamitin ang katawan nito.
Sa konklusyon, nais kong magdagdag ng ilang mga parirala tungkol sa mga panganib ng laser radiation. Una, huwag idirekta ang laser beam sa mata ng mga tao o hayop. Ito ay humahantong sa malubhang kapansanan sa paningin. Pangalawa, magsuot ng berdeng baso kapag nag-eeksperimento sa pulang laser. Pinipigilan nila ang pagpasa ng karamihan sa pulang spectrum. Ang dami ng liwanag na dumadaan sa mga baso ay depende sa wavelength ng radiation. Ang pagtingin sa laser beam mula sa gilid na walang proteksiyon na kagamitan ay pinapayagan lamang sa maikling panahon. Kung hindi, maaaring lumitaw ang sakit sa mata.
Basahin ang parehong
Gawa ng kamay, ito ay madaling gamitin sa bawat tahanan.
Syempre, gawang bahay na aparato ay hindi makakamit ang dakilang kapangyarihang taglay ng mga kagamitan sa paggawa, ngunit gayunpaman posibleng makakuha ng kaunting pakinabang mula rito sa pang-araw-araw na buhay.
Ang pinaka-kagiliw-giliw na bagay ay maaari kang gumawa ng isang pamutol ng laser gamit ang mga lumang hindi kinakailangang bagay.
Halimbawa, gawin mo ito sa iyong sarili instrumento ng laser ay magbibigay-daan sa paggamit ng isang lumang laser pointer.
Upang ang proseso ng paglikha ng isang pamutol ay sumulong nang mabilis hangga't maaari, kailangan mong ihanda ang mga sumusunod na item at tool:
laser pointer;
rechargeable flashlight;
isang lumang manunulat ng CD / DVD-RW, na maaaring wala sa ayos - kakailanganin mo ng isang drive na may laser mula dito;
isang electric soldering iron at isang set ng mga screwdriver.
Ang proseso ng paggawa ng pamutol gamit ang iyong sariling mga kamay ay nagsisimula sa pag-disassembling ng drive, mula sa kung saan kailangan mong makuha ang device.
Ang pagkuha ay dapat gawin nang maingat hangga't maaari, at kailangan mong maging matiyaga at maingat. Ang aparato ay naglalaman ng maraming iba't ibang mga wire na may halos parehong istraktura.
Kapag pumipili ng isang DVD drive, kailangan mong isaalang-alang na ito ay isang recordable, dahil ito ang opsyon na nagpapahintulot sa iyo na mag-record gamit ang isang laser.
Ang pag-record ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagsingaw ng isang manipis na layer ng metal mula sa disc.
Sa proseso ng pagbabasa, ang laser ay gumagana sa kalahati nito mga teknikal na kakayahan bahagyang nag-iilaw sa disc.
Sa proseso ng pag-dismantling sa itaas na fastener, ang mata ay mahuhulog sa karwahe na may isang laser na maaaring lumipat sa maraming direksyon.
Maingat na alisin ang karwahe, maingat na alisin ang mga konektor at mga turnilyo.
Pagkatapos ay maaari kang magpatuloy sa pag-alis ng pulang diode, dahil sa kung saan ang disc ay sinunog - madali itong gawin gamit ang iyong sariling mga kamay gamit ang isang electric soldering iron. Ang inalis na elemento ay hindi dapat inalog, higit na mas mababa ang bumaba.
Matapos ang pangunahing bahagi ng hinaharap na pamutol ay nasa ibabaw, kailangan mong gumawa ng maingat na naisip na plano para sa pagpupulong ng laser cutter.
Sa kasong ito, kinakailangang isaalang-alang ang mga sumusunod na punto: kung paano pinakamahusay na ilagay ang diode, kung paano ikonekta ito sa isang pinagmumulan ng kapangyarihan, dahil ang diode ng aparato sa pagsulat ay nangangailangan ng higit na kuryente kaysa sa pangunahing elemento ng pointer.
Ang isyung ito ay maaaring malutas sa pamamagitan ng ilang mga pamamaraan.
Upang makagawa ng isang pamutol ng kamay na may higit o mas mataas na kapangyarihan, kailangan mong ilabas ang diode sa pointer, at pagkatapos ay palitan ito ng isang elemento na inalis mula sa DVD drive.
Samakatuwid, ang laser pointer ay disassembled na may parehong pangangalaga bilang drive ng isang DVD writer.
Ang bagay ay untwisted, pagkatapos ay ang katawan nito ay nahahati sa dalawang halves. Kaagad sa ibabaw, maaari mong makita ang isang detalye na kailangang mapalitan ng iyong sariling mga kamay.
Upang gawin ito, ang katutubong diode mula sa pointer ay tinanggal at maingat na pinalitan ng isang mas malakas na isa, nito maaasahang pangkabit maaaring gawin gamit ang pandikit.
Maaaring hindi posible na alisin kaagad ang lumang elemento ng diode, upang maingat mong mapili ito gamit ang dulo ng kutsilyo, pagkatapos ay bahagyang iling ang katawan ng pointer.
Sa susunod na yugto ng paggawa ng isang pamutol ng laser, kailangan mong gumawa ng kaso para dito.
Para sa layuning ito, ang isang flashlight na may mga rechargeable na baterya ay kapaki-pakinabang, na magpapahintulot sa laser cutter na makatanggap ng kuryente, makakuha ng aesthetic na hitsura, at kadalian ng paggamit.
Upang gawin ito, kinakailangan upang ipakilala ang isang binagong itaas na bahagi ng dating pointer sa katawan ng flashlight gamit ang iyong sariling mga kamay.
Pagkatapos ay kailangan mong ikonekta ang pagsingil sa diode, sa pamamagitan ng rechargeable na baterya sa flashlight. Napakahalaga na maitatag ang tamang polarity sa panahon ng proseso ng koneksyon.
Bago ang flashlight ay binuo, ito ay kinakailangan upang alisin ang salamin at iba pang mga hindi kinakailangang elemento ng pointer, na maaaring makagambala sa laser beam.
Sa huling yugto, ang pamutol ng laser ay inihanda para sa paggamit.
Para sa isang komportable sariling gawa lahat ng mga yugto ng trabaho sa aparato ay dapat na mahigpit na sinusunod.
Para sa layuning ito, kinakailangan upang suriin ang pagiging maaasahan ng pag-aayos ng lahat ng mga naka-embed na elemento, ang tamang polarity at evenness ng pag-install ng laser.
Kaya, kung ang lahat ng mga kondisyon ng pagpupulong na itinakda sa itaas sa artikulo ay eksaktong natutugunan, ang pamutol ay handa nang gamitin.
Ngunit dahil ang isang home-made hand-held device ay pinagkalooban ng mababang kapangyarihan, malamang na ang isang ganap na laser cutter para sa metal ay lalabas mula dito.
Ang perpektong magagawa ng pamutol ay gumawa ng mga butas sa papel o plastic wrap.
Ngunit imposibleng idirekta ang isang self-made na laser device sa isang tao, narito ang kapangyarihan nito ay sapat na upang makapinsala sa kalusugan ng katawan.
Paano mo mapapalaki ang isang gawang bahay na laser?
Upang makagawa ng isang mas malakas na pamutol ng laser para sa gawaing metal gamit ang iyong sariling mga kamay, kailangan mong gumamit ng mga device mula sa sumusunod na listahan:
DVD-RW drive, walang pagkakaiba na gumagana o hindi;
100 pF at mF - mga capacitor;
2-5 oum risistor;
3 pcs. mga rechargeable na baterya;
panghinang na bakal, mga wire;
bakal na parol na may mga elemento ng LED.
Ang pagpupulong ng isang pamutol ng laser para sa manu-manong trabaho ay isinasagawa bilang mga sumusunod.
Sa paggamit ng mga device na ito, ang driver ay pinagsama-sama; pagkatapos, sa pamamagitan ng board, magagawa nitong ibigay ang laser cutter ng isang tiyak na kapangyarihan.
Sa kasong ito, sa anumang kaso ay hindi dapat direktang konektado ang power supply sa diode, dahil masusunog ang diode. Kailangan mo ring isaalang-alang na ang diode ay dapat kumuha ng kapangyarihan hindi mula sa boltahe, ngunit mula sa kasalukuyang.
Ang isang pabahay na nilagyan ng optical lens ay ginagamit bilang isang collimator, dahil sa kung saan ang mga sinag ay maipon.
Ang bahaging ito ay madaling mahanap sa isang espesyal na tindahan, ang pangunahing bagay ay mayroong isang uka sa loob nito para sa pag-install ng laser diode. Ang presyo ng device na ito ay maliit, mga $3-7.
Sa pamamagitan ng paraan, ang laser ay binuo sa parehong paraan tulad ng sa itaas na modelo ng pamutol.
Ang wire ay maaari ding gamitin bilang isang antistatic na produkto; ito ay nakabalot sa isang diode. Pagkatapos ay maaari mong simulan ang pag-assemble ng driver device.
Bago magpatuloy sa kumpletong manu-manong pagpupulong ng pamutol ng laser, kailangan mong suriin ang pag-andar ng driver.
Ang kasalukuyang lakas ay sinusukat gamit ang isang multimeter, para dito kinuha nila ang natitirang diode at kumuha ng mga sukat gamit ang kanilang sariling mga kamay.
Isinasaalang-alang ang bilis ng kasalukuyang, piliin ang kapangyarihan nito para sa pamutol ng laser. Halimbawa, sa ilang mga bersyon ng mga aparatong laser, ang kasalukuyang lakas ay maaaring 300-350 mA.
Para sa iba, mas matinding mga modelo, ito ay 500 mA, sa kondisyon na ibang driver ang ginagamit.
Upang gawing mas aesthetically kasiya-siya ang hitsura ng isang homemade laser, at maaari itong maginhawang gamitin, kailangan nito ng isang pabahay, na maaaring magamit bilang isang bakal na flashlight na tumatakbo sa mga LED.
Bilang isang patakaran, ang nabanggit na aparato ay pinagkalooban ng mga compact na sukat na magkasya sa iyong bulsa. Ngunit upang maiwasan ang kontaminasyon ng lens, kailangan mong bumili o magtahi ng takip gamit ang iyong sariling mga kamay nang maaga.
Mga tampok ng produksyon ng mga pamutol ng laser
Hindi lahat ay kayang bayaran ang presyo ng isang production-type na metal laser cutter.
Ang ganitong kagamitan ay ginagamit para sa pagproseso at pagputol ng mga materyales na metal.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang pamutol ng laser ay batay sa henerasyon ng malakas na radiation ng tool, na pinagkalooban ng kakayahang mag-evaporate o pumutok sa tinunaw na layer ng metal.
Ang ganitong teknolohiya ng produksyon kapag nagtatrabaho sa iba't ibang uri ang metal ay may kakayahang magbigay ng mataas na kalidad na hiwa.
Ang lalim ng pagproseso ng mga materyales ay nakasalalay sa uri ng sistema ng laser at ang mga katangian ng mga naprosesong materyales.
Ngayon, tatlong uri ng mga laser ang ginagamit: solid-state, fiber at gas.
Ang aparato ng solid-state emitters ay batay sa paggamit ng mga partikular na uri ng salamin o mga kristal bilang isang gumaganang daluyan.
Ang isang halimbawa nito ay ang murang semiconductor laser installation.
Fiber - ang kanilang aktibong daluyan ay gumagana sa pamamagitan ng paggamit ng mga optical fibers.
Ang ganitong uri ng device ay isang pagbabago ng solid-state emitters, ngunit sinasabi ng mga eksperto na matagumpay na pinapalitan ng fiber laser ang mga katapat nito mula sa larangan ng metalworking.
Sa kasong ito, ang mga optical fiber ay ang batayan ng hindi lamang ang pamutol, kundi pati na rin ang makinang pang-ukit.
Gas - ang gumaganang medium ng laser device ay pinagsasama ang carbon dioxide, nitrogen at helium gas.
Dahil ang kahusayan ng mga itinuturing na emitters ay hindi mas mataas kaysa sa 20%, ginagamit ang mga ito para sa pagputol at hinang polymer, goma at mga materyales sa salamin, pati na rin ang metal na may mataas na antas ng thermal conductivity.
Dito, bilang isang halimbawa, maaari kang kumuha ng isang pamutol ng metal na ginawa ng Hansa, ang paggamit ng isang aparatong laser ay nagbibigay-daan sa iyo upang i-cut ang tanso, tanso at aluminyo, sa kasong ito ang pinakamababang kapangyarihan ng mga makina ay higit lamang sa mga katapat nito.
Diagram ng pagpapatakbo ng drive
Tanging isang tabletop laser lamang ang maaaring patakbuhin mula sa drive, ibinigay na uri Ang device ay isang gantry console machine.
Ang laser unit ay maaaring gumalaw pareho nang patayo at pahalang kasama ang guide rail ng device.
Bilang kahalili sa gantry device, isang flatbed na modelo ng mekanismo ang ginawa, ang pamutol nito ay gumagalaw lamang nang pahalang.
Iba pa umiiral na mga pagpipilian Ang mga laser machine ay may working table na nilagyan ng mekanismo ng pagmamaneho at pinagkalooban ng kakayahang lumipat sa iba't ibang eroplano.
Sa ngayon, mayroong dalawang pagpipilian para sa pagkontrol sa mekanismo ng drive.
Tinitiyak ng una ang paggalaw ng workpiece dahil sa pagpapatakbo ng table drive, o ang paggalaw ng cutter ay ginanap dahil sa pagpapatakbo ng laser.
Ang pangalawang opsyon ay nagbibigay para sa sabay-sabay na paggalaw ng talahanayan at ang pamutol.
Bukod dito, ang unang modelo ng kontrol ay itinuturing na mas simple kumpara sa pangalawang pagpipilian. Ngunit ang pangalawang modelo ay namumukod-tangi pa rin para sa mataas na pagganap nito.
Ang heneral teknikal na katangian sa mga isinasaalang-alang na kaso, kinakailangan na magpasok ng isang yunit ng CNC sa aparato, ngunit pagkatapos ay ang presyo para sa pag-assemble ng aparato para sa manu-manong trabaho ay magiging mas mataas.
Sino sa pagkabata ay hindi pinangarap laser? May mga lalaking nananaginip pa rin. Ang mga maginoo na laser pointer na may mababang kapangyarihan ay hindi na nauugnay sa mahabang panahon, dahil ang kanilang kapangyarihan ay nag-iiwan ng maraming nais. 2 paraan na lang ang natitira: bumili ng mamahaling laser o gawin ito sa bahay gamit ang mga improvised na paraan.
Mayroong mga sumusunod na paraan ng paggawa ng isang laser gamit ang iyong sariling mga kamay:
- Mula sa luma o sirang DVD drive
- Mula sa isang computer mouse at isang flashlight
- Mula sa isang kit na binili mula sa isang tindahan ng electronics
Paano gumawa ng isang laser sa bahay mula sa isang lumaDVDmagmaneho
Paano gumawa ng laser mula sa isang computer mouse
Ang kapangyarihan ng isang laser na ginawa mula sa isang computer mouse ay magiging mas mababa kaysa sa kapangyarihan ng isang laser na ginawa gamit ang nakaraang pamamaraan. Ang pamamaraan ng pagmamanupaktura ay hindi masyadong naiiba.
- Ang unang hakbang ay ang paghahanap ng luma o hindi gustong mouse na may nakikitang laser ng anumang kulay. Ang mga daga na may hindi nakikitang glow ay hindi gagana para sa mga malinaw na dahilan.
- Pagkatapos ay maingat na i-disassemble ito. Sa loob, mapapansin mo ang isang laser na kailangang ihinang gamit ang isang panghinang na bakal
- Ngayon ulitin ang mga hakbang 3-5 mula sa mga tagubilin sa itaas. Ang pagkakaiba sa pagitan ng gayong mga laser, inuulit namin, ay nasa kapangyarihan lamang.
Isang babala!
Inilalarawan ng artikulo ang paggawa ng isang malakas na laser ( 300mW ~ kapangyarihan ng 500 Chinese pointer), na maaaring makapinsala sa iyong kalusugan at kalusugan ng mga nasa paligid mo! Maging lubhang maingat! Gumamit ng mga espesyal na salaming pangkaligtasan at huwag idirekta ang laser beam sa mga tao o hayop!Alamin Natin.
Sa Habré, nagkaroon lamang ng ilang beses na mga artikulo tungkol sa mga portable na Dragon Laser gaya ng Hulk. Sa artikulong ito sasabihin ko sa iyo kung paano ka makakagawa ng isang laser na hindi mas mababa sa kapangyarihan sa karamihan ng mga modelo na ibinebenta sa tindahang ito.Nagluluto.
Una kailangan mong ihanda ang lahat ng mga sangkap:- hindi gumagana (o gumagana) DVD-RW drive na may bilis ng pagsulat na 16x o mas mataas;
- capacitors 100 pF at 100 mF;
- risistor 2-5 Ohm;
- tatlong AAA na baterya;
- paghihinang na bakal at mga wire;
- collimator (o Chinese pointer);
- bakal na LED flashlight.
Ito ang minimum na kinakailangan upang makagawa ng isang simpleng modelo ng driver. Ang isang driver ay, sa katunayan, isang board na maglalabas ng aming laser diode sa kinakailangang kapangyarihan. Hindi ito nagkakahalaga ng direktang pagkonekta sa pinagmumulan ng kapangyarihan sa laser diode - ito ay mabibigo. Ang laser diode ay dapat na pinapagana ng kasalukuyang, hindi boltahe.
Ang isang collimator ay, sa katunayan, isang module na may isang lens na nagtatagpo sa lahat ng radiation sa isang makitid na sinag. Ang mga handa na collimator ay mabibili sa mga tindahan ng radyo. Sa gayon, mayroon nang isang maginhawang lugar para sa pag-install ng isang laser diode, at ang gastos ay 200-500 rubles.
Maaari ding gumamit ng collimator na gawa sa Chinese pointer, gayunpaman, ang laser diode ay mahirap ayusin, at ang collimator body mismo ay malamang na gawa sa metallized na plastik. Nangangahulugan ito na ang aming diode ay hindi lalamig nang maayos. Ngunit ito ay posible rin. Ang pagpipiliang ito ay matatagpuan sa dulo ng artikulo.
Ginagawa namin ito.
Una kailangan mong makuha ang laser diode mismo. Ito ay isang napakarupok at maliit na bahagi ng aming DVD-RW drive - mag-ingat. Ang isang malakas na pulang laser diode ay matatagpuan sa karwahe ng aming drive. Maaari mong makilala ito mula sa isang mahina sa pamamagitan ng isang radiator na mas malaking sukat kaysa sa isang maginoo na IR diode.Inirerekomenda na gumamit ng isang antistatic na wrist strap dahil ang laser diode ay napaka-sensitibo sa static na boltahe. Kung walang pulseras, maaari mong balutin ang mga lead ng diode na may manipis na kawad habang naghihintay ito para sa pag-install sa kaso.
Ang driver ay kailangang soldered ayon sa scheme na ito.
Huwag ihalo ang polarity! Ang laser diode ay agad ding mabibigo kung ang polarity ng ibinibigay na kapangyarihan ay hindi tama.
Ang diagram ay nagpapakita ng 200 mF capacitor, gayunpaman, 50-100 mF ay sapat na para sa portability.
Subukan Natin.
Bago i-install ang laser diode at kolektahin ang lahat sa kaso, suriin ang pag-andar ng driver. Ikonekta ang isa pang laser diode (hindi gumagana o ang pangalawa mula sa drive) at sukatin ang kasalukuyang gamit ang isang multimeter. Depende sa mga katangian ng bilis, ang kasalukuyang lakas ay dapat piliin nang tama. Para sa 16x na mga modelo, ang 300-350mA ay angkop. Para sa pinakamabilis na 22x, kahit na 500mA ay maaaring ibigay, ngunit may isang ganap na naiibang driver, ang paggawa kung saan plano kong ilarawan sa isa pang artikulo.
Mukhang kakila-kilabot, ngunit ito ay gumagana!
Estetika.
Ang isang laser na binuo ng timbang ay maaari lamang ipagmalaki sa harap ng parehong nakatutuwang techno-maniacs, ngunit para sa kagandahan at kaginhawahan mas mahusay na tipunin ito sa isang maginhawang kaso. Narito ito ay mas mahusay na pumili kung paano mo ito gusto sa iyong sarili. Ini-mount ko ang buong circuit sa isang regular na LED flashlight. Ang mga sukat nito ay hindi lalampas sa 10x4cm. Gayunpaman, hindi ko ipinapayo sa iyo na dalhin ito sa iyo: hindi mo alam kung anong mga paghahabol ang maaaring gawin ng mga nauugnay na awtoridad. At mas mainam na itabi ito sa isang espesyal na kaso upang ang sensitibong lens ay hindi maalikabok.Ito ay isang opsyon na may minimal na gastos- isang collimator mula sa isang Chinese pointer ay ginagamit:
Ang paggamit ng isang prefabricated na module ay magbibigay sa iyo ng mga sumusunod na resulta:
Ang laser beam ay makikita sa gabi:
At, siyempre, sa dilim: