اصطلاح "لیزر" در واقع مخفف "تقویت نور با انتشار تابش تحریک شده" است. اولین لیزر که از استوانه یاقوتی با روکش نقره به عنوان تشدید کننده استفاده می کرد ، در سال 1960 در آزمایشگاههای تحقیقاتی هیوز کالیفرنیا توسعه یافت. امروزه لیزرها برای موارد مختلفی از اندازه گیری تا خواندن داده های رمزگذاری شده استفاده می شوند و بسته به بودجه و قابلیت ها روش های مختلفی برای تولید لیزر وجود دارد.
گام
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 مشخص ، یا "لیزر" کار می کنند. (این فرایند برای اولین بار در سال 1917 توسط آلبرت اینشتین پیشنهاد شد.) برای تابش نور ، الکترونها ابتدا باید انرژی را جذب کرده تا به مدار بالاتر منتقل شوند و سپس با بازگشت به مدار اصلی خود ، این انرژی را به عنوان نور آزاد کنند. این منبع انرژی "پمپ" نامیده می شود.
- لیزرهای کوچک ، مانند دستگاههای پخش کننده CD و DVD و نشانگرهای لیزری ، از یک مدار الکتریکی برای تأمین جریان الکتریکی یک دیود ، که به عنوان پمپ عمل می کند ، استفاده می کنند.
- لیزر دی اکسید کربن توسط جریان الکتریکی پمپ می شود تا الکترون ها را تحریک کند.
- لیزرهای Excimer از واکنش های شیمیایی انرژی می گیرند.
- لیزرهای ساخته شده از کریستال یا شیشه از منبع نوری قوی مانند لامپ قوس الکتریکی یا لامپ فلش استفاده می کنند.
مرحله 2. انرژی را از طریق محیط تقویت کننده هدایت کنید
محیط تقویت کننده یا محیط لیزری فعال ، انرژی آزاد شده توسط پرتو را به دلیل الکترون های تحریک شده تقویت می کند. محیط تقویت کننده می تواند یکی از موارد زیر باشد:
- نیمه هادی ها از موادی مانند گالیم آرسنید ، آلومینیوم گالیم آرسنید یا ایندیم گالیم آرسنید ساخته شده اند.
- کریستال استوانه ای یاقوتی مانند در اولین لیزر ساخته شده توسط آزمایشگاه های هیوز استفاده شد. یاقوت کبود و انار و همچنین الیاف شیشه نوری نیز استفاده شده است. شیشه و کریستالها با یونهای فلزات کمیاب خاک درمان می شوند.
- سرامیک ، که همچنین با یونهای فلز کمیاب خاک پیش تصفیه شده است.
- مایعات ، معمولاً رنگ ، هر چند لیزرهای مادون قرمز با استفاده از ژین و تونیک به عنوان محیط تقویت کننده تولید می شوند. دسر ژلاتین (Jell-O) نیز با موفقیت به عنوان یک ماده تقویت کننده مورد استفاده قرار گرفته است.
- گازهایی مانند دی اکسید کربن ، نیتروژن ، بخار جیوه یا مخلوط هلیوم-نئون.
- واکنش شیمیایی.
- نورافکن الکترون.
- ماده هسته ای اولین لیزر اورانیوم در نوامبر 1960 ، شش ماه پس از ایجاد اولین لیزر یاقوتی ایجاد شد.
مرحله 3. آینه ها را طوری تنظیم کنید که نور را در خود جای دهد
آینه یا رزوناتور ، پرتو را در محفظه لیزر نگه می دارد تا زمانی که به سطح انرژی مورد نظر برای تخلیه برسد ، چه از طریق یک دهانه کوچک در یکی از آینه ها و چه از طریق یک لنز.
- ساده ترین راه اندازی رزوناتور ، رزوناتور خطی ، از دو آینه در مقابل یکدیگر در محفظه لیزر استفاده می کند. این تنظیم یک پرتو نور واحد تولید می کند.
- طراح پیچیده تر ، تشدید کننده حلقه ، از سه یا چند آینه استفاده می کند. این چیدمان می تواند یک پرتو منفرد ، با کمک یک عایق نوری یا یک پرتو دوگانه ایجاد کند.
مرحله 4. از یک لنز فوکوس برای هدایت پرتو از طریق محیط تقویت کننده استفاده کنید
لنز به همراه آینه به تمرکز و هدایت نور کمک می کند تا محیط تقویت کننده تا حد ممکن نور دریافت کند.
قسمت 2 از 2: ساخت لیزر
روش اول: ساخت لیزر از دستگاه لیزر
مرحله 1. یک مغازه پیدا کنید که دستگاه های لیزر می فروشد
می توانید به یک فروشگاه برق مراجعه کنید یا در اینترنت "دستگاه لیزر" ، "ماژول لیزر" یا "دیود لیزر" را جستجو کنید. دستگاه لیزر باید شامل موارد زیر باشد:
- مدار کنترل کننده (این قطعه گاهی جدا از اجزای دیگر فروخته می شود.) به دنبال یک مدار کنترل باشید که به شما امکان تنظیم آمپر را می دهد.
- دیودهای لیزری
- لنز ، شیشه یا پلاستیک ، که قابل تنظیم است. معمولاً دیود و لنز در یک لوله کوچک با هم بسته بندی می شوند. (این قطعات گاهی جدا از مدار کنترل کننده فروخته می شوند.)
مرحله 2. مدار کنترل کننده را مونتاژ کنید
بسیاری از دستگاه های لیزری از شما می خواهند که مدار کنترلر خود را بسازید. این نوع دستگاه شامل یک برد مدار و قطعات مربوطه است و شما باید آنها را با هم لحیم کنید ، مطابق شماتیک ارائه شده با دستگاه. با این حال ، دستگاه های دیگری نیز وجود دارند که دارای مدار کنترل داخلی هستند.
- همچنین اگر تخصص الکترونیک را در این زمینه دارید ، می توانید مدار کنترلر را خودتان طراحی کنید. مدار کنترلر LM317 یک الگوی عالی برای طراحی مدار خود شماست. مطمئن شوید که از یک مدار مقاومت-خازن استفاده می کنید تا انرژی تولید شده ، پالس های بیش از حد را منتشر نکند.
- پس از ساخت مدار کنترل کننده ، آن را با اتصال به دیود ساطع کننده نور (LED) آزمایش کنید. اگر LED فوراً روشن نشد ، پتانسیومتر را تنظیم کنید. در صورت برطرف نشدن مشکل ، مدار را دوباره بررسی کنید و مطمئن شوید که همه قطعات به درستی وصل شده اند.
مرحله 3. مدار کنترل کننده را با دیود وصل کنید
اگر مولتی متر دیجیتال دارید ، آن را به مدار وصل کنید تا جریان دریافت شده توسط دیود را کنترل کنید. بیشتر دیودها می توانند محدوده 30-250 میلی آمپر (mA) را در خود جای دهند ، در حالی که محدوده 100-150 میلی آمپر یک پرتو نسبتاً قوی ایجاد می کند.
اگرچه پرتو قوی تری از دیود ، لیزر قوی تری تولید می کند ، اما جریان اضافی مورد نیاز برای ایجاد پرتو ، دیود را سریعتر می سوزاند و آسیب می رساند
مرحله 4. منبع تغذیه (باتری) را به مدار کنترل کننده وصل کنید
دیود باید در حال حاضر روشن باشد.
مرحله 5. لنز را طوری تنظیم کنید که پرتو لیزر متمرکز شود
اگر می خواهید یک دیوار را برجسته کنید ، آن را تنظیم کنید تا یک نقطه روشن خوب ظاهر شود.
پس از تنظیم درست لنز ، چوب کبریت را در مسیر لیزر قرار دهید و عدسی را تنظیم کنید تا سر کبریت شروع به دود کند. همچنین می توانید بادکنک ها را منفجر کنید یا با لیزر روی کاغذ سوراخ کنید
روش دوم: ساخت لیزر از دیودهای مورد استفاده
مرحله 1. یک DVD نویس یا نویسنده Blu-Ray استفاده کنید
به دنبال واحدی با سرعت نوشتن 16 برابر یا بیشتر باشید. این واحد دارای یک دیود با توان خروجی 150 میلی وات (mW) یا بیشتر است.
- دی وی دی نویس دارای دیود قرمز رنگ با طول موج 650 نانومتر (نانومتر) است.
- نویسنده Blu-Ray دارای دیود آبی با طول موج 405 نانومتر است.
- نویسنده DVD باید به اندازه کافی قادر به نوشتن دیسک باشد ، هرچند لازم نیست موفق باشد. (به عبارت دیگر ، دیود هنوز باید کار کند).
- برای تعویض دستگاه DVD از خواننده DVD ، CD CD ، یا CD reader استفاده نکنید. دی وی دی خوان ها دارای دیودهای قرمز هستند ، اما به اندازه نویسندگان DVD قدرتمند نیستند. دیودهای نویسنده سی دی بسیار قدرتمند هستند ، اما در محدوده مادون قرمز نور ساطع می کنند ، بنابراین باید به دنبال پرتوهایی باشید که نمی توانید آنها را ببینید.
مرحله 2. دیود را از دستگاه نویسنده DVD/Blu-Ray بردارید
دستگاه تلنگر چهار پیچ یا بیشتر وجود دارد که قبل از باز شدن دستگاه و حذف دیود باید برداشته شوند.
- هنگامی که دستگاه باز می شود ، یک جفت قاب فلزی با پیچ در جای خود قرار می گیرد. قاب دارای اجزای لیزر است. پس از برداشتن پیچ ها ، می توانید قاب را برداشته و اجزای لیزر را بردارید.
- دیودها کوچکتر از سکه هستند. دیود دارای سه پایه فلزی است و می تواند در یک لایه فلزی ، با یا بدون یک پنجره محافظ شفاف قرار گیرد ، یا می تواند باز باشد.
- شما باید دیود را از قسمت لیزر بردارید. برای سهولت کار ، ابتدا هیت سینک را از قسمت لیزر جدا کنید قبل از اقدام به برداشتن دیود. اگر مچ بند آنتی استاتیک دارید ، هنگام برداشتن دیود از آن استفاده کنید.
- اگر دیود باز است ، دیود را با احتیاط کنترل کنید. تا زمانی که آمادگی ساخت لیزر را ندارید ، یک مورد آنتی استاتیک برای ذخیره دیودها آماده کنید.
مرحله 3. یک لنز فوکوس بگیرید
پرتو دیود برای تولید لیزر باید از لنز فوکوس عبور کند. می توانید این کار را به یکی از دو روش زیر انجام دهید:
- به عنوان فوکوس از ذره بین استفاده کنید. ذره بین را حرکت دهید تا نقطه مناسب برای تولید پرتو لیزر را پیدا کنید و این کار باید هر بار که می خواهید از لیزر استفاده کنید انجام شود.
- یک کیت لوله لنز با دیود لیزری کم مصرف مانند 5 مگاوات تهیه کنید و دیود را با دیود نویسنده DVD جایگزین کنید.
مرحله 4. یک مدار کنترل کننده تهیه کرده یا بسازید
مرحله 5. دیود را به مدار کنترل کننده وصل کنید
سیم مثبت دیود را به سر مثبت مدار کنترلر و سرب منفی را به سرب منفی وصل کنید. محل قرارگیری پین های دیود بسته به اینکه از دیود قرمز از نویسنده DVD یا دیود آبی از نویسنده Blu-Ray استفاده می کنید ، متفاوت است.
- دیود را با پاها رو به رو نگه دارید و آن را بچرخانید تا پایه های پاها مثلثی را نشان دهند که به سمت راست نشان می دهد. در هر دو دیود ، قسمت بالای پای مثبت است.
- در دیود قرمز نویسنده DVD ، ساق در وسط ، که راس مثلث را تشکیل می دهد ، پای منفی است.
- در دیود آبی نویسنده Blu-Ray ، قسمت پایینی پای منفی است.
مرحله 6. منبع تغذیه را به مدار کنترل کننده وصل کنید
مرحله 7. لنز را طوری تنظیم کنید که پرتو لیزر متمرکز شود
نکات
- هرچه پرتو لیزر را کوچکتر متمرکز کنید ، لیزر قوی تر خواهد بود ، اما فقط در آن فاصله کانونی مثر است. اگر لیزر در فاصله 1 متری متمرکز شود ، فقط در فاصله 1 متری مثر است. وقتی نمی خواهید از لیزر استفاده کنید ، تمرکز لنز را پراکنده کنید تا پرتو لیزر به قطر یک توپ پینگ پنگ برسد.
- برای محافظت از دستگاه لیزری خود ، بسته به اینکه مدار کنترلر شما کوچک است ، آن را در یک ظرف مانند چراغ قوه LED یا نگهدارنده باتری ذخیره کنید.
هشدار
- لیزر را به سطحی که نور را منعکس می کند ، نتابانید. لیزرها پرتوهای نور هستند و می توانند درست مانند پرتوهای بدون تمرکز منعکس شوند ، اما عواقب بیشتری دارند.
- همیشه از عینک مخصوص طول موج پرتو لیزری که با آن کار می کنید (در این مورد ، طول موج دیود لیزر) استفاده کنید. عینک لیزری در رنگ هایی تولید می شود که رنگ پرتو لیزر را متعادل می کند: سبز برای لیزر قرمز 650 نانومتری ، نارنجی قرمز برای لیزر آبی 405 نانومتری. به جای عینک لیزری از کلاه جوشکاری ، عینک آجدار یا عینک آفتابی استفاده نکنید.
- به منبع پرتو لیزر نگاه نکنید و لیزر را به چشم افراد نتابانید. لیزرهای کلاس IIIb ، نوع لیزری که در این مقاله مورد بحث قرار گرفته است ، حتی با استفاده از عینک لیزری می تواند به چشم آسیب برساند. تابش بی رویه پرتو لیزر نیز نقض قانون است.
