Het woord "laser" is een acroniem voor "lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling". De eerste laser, die een met zilver beklede robijnrode cilinder als resonator gebruikte, werd in 1960 ontwikkeld in de Hughes Research Laboratories in Californië. Tegenwoordig worden lasers gebruikt voor doeleinden variërend van metingen tot het lezen van gecodeerde gegevens, en er zijn verschillende manieren om een laser te maken, afhankelijk van uw budget en vaardigheden.
Stappen
Deel 1 van 2: Begrijpen hoe een laser werkt
Stap 1. Zorg voor een energiebron
Lasers werken, of "lasen", door elektronen te stimuleren om licht van een bepaalde golflengte uit te zenden. (Dit proces werd voor het eerst voorgesteld in 1917 door Albert Einstein.) Voordat elektronen licht kunnen uitzenden, moeten ze eerst energie absorberen om ze naar een hogere baan te brengen, en die energie vervolgens als licht afgeven wanneer ze terugkeren naar hun oorspronkelijke baan. Deze energiebronnen staan bekend als 'pompen'.
- Kleine lasers, zoals die in cd- en dvd-spelers en laserpointers, gebruiken elektronische circuits om elektrische stroom te leveren aan diodes, die als pomp dienen.
- Kooldioxidelasers worden gepompt met elektrische ontladingen om hun elektronen te prikkelen.
- Excimerlasers halen hun energie uit chemische reacties.
- Lasers die rond kristallen of glazen zijn gebouwd, gebruiken sterke lichtbronnen zoals boog- of flitslampen.
Stap 2. Kanaliseer de energie door een versterkingsmedium
Een versterkingsmedium, of actief lasermedium, versterkt de kracht van het licht dat wordt afgegeven door de gestimuleerde elektronen. Gain-media kan een van de volgende items zijn:
- Halfgeleiders gemaakt van materialen zoals galliumarsenide, aluminiumgalliumarsenide of indiumgalliumarsenide.
- Kristallen zoals de robijnrode cilinder die wordt gebruikt in de Hughes Laboratories-laser. Saffier en granaat zijn ook gebruikt, evenals vezels van optisch glas. Deze glazen en kristallen zijn behandeld met ionen van zeldzame aardelementen
- Keramiek, die ook is behandeld met zeldzame aardionen.
- Vloeistoffen, meestal kleurstoffen, hoewel een infraroodlaser werd geproduceerd door een gin-tonic als versterkingsmedium te gebruiken. Gelatinedessert (Jell-O) is ook met succes gebruikt als een versterkingsmedium.
- Gassen, zoals kooldioxide, stikstof, kwikdamp of een helium-neon mengsel.
- Chemische reacties.
- Elektronen stralen.
- Nucleaire materialen. Een uraniumlaser werd voor het eerst geproduceerd in november 1960, zes maanden na de eerste robijnlaser.
Stap 3. Zet spiegels op om het licht te bevatten
Deze spiegels, of resonatoren, houden het licht in de laserkamer totdat het zich ophoopt tot het gewenste energieniveau om te worden vrijgegeven, hetzij door een kleine opening in een van de spiegels of door een lens.
- De eenvoudigste resonatoropstelling, de lineaire resonator, gebruikt twee spiegels die aan weerszijden van de laserkamer zijn geplaatst. Het produceert een enkele uitgangsstraal.
- Een meer gecompliceerde opstelling, de ringresonator, gebruikt drie of meer spiegels. Het kan een enkele bundel creëren, met behulp van een optische isolator, of meerdere bundels.
Stap 4. Gebruik een focuslens om het licht door het versterkingsmedium te sturen
Samen met de spiegels helpt de lens het licht te concentreren en te richten, zodat het versterkingsmedium zoveel mogelijk ontvangt.
Deel 2 van 2: Een laser bouwen
Methode één: een laser bouwen vanuit een kit
Stap 1. Zoek een winkelier
U kunt naar een elektronicawinkel gaan of online zoeken naar 'laserkit', 'lasermodule' of 'laserdiode'. Uw laserkit moet het volgende bevatten:
- Een stuurcircuit. (Dit wordt soms apart van de andere componenten verkocht.) Zoek naar een drivercircuit waarmee je de stroom kunt aanpassen.
- Een laserdiode.
- Een verstelbare lens van glas of plastic. Meestal zijn de diode en de lens samen verpakt in een buisje. (Deze componenten worden soms apart van het drivercircuit verkocht.)
Stap 2. Monteer het stuurcircuit
Bij veel laserkits moet u het stuurcircuit monteren. Deze kits bevatten een printplaat en aanverwante onderdelen en vereisen dat u deze aan elkaar soldeert volgens het bijgevoegde schema. Bij andere kits is het circuit mogelijk al gemonteerd.
- Je kunt ook je eigen drivercircuit ontwerpen, als je de elektronicavaardigheden hebt om dit te doen. Het LM317-stuurprogrammacircuit biedt een goede sjabloon om uw eigen te ontwerpen. Zorg ervoor dat u een weerstand-condensatorcircuit (RC) gebruikt om het uitgangsvermogen te beschermen tegen pieken.
- Nadat u het drivercircuit hebt samengesteld, kunt u het testen door het aan te sluiten op een light-emitting diode (LED). Als de LED niet meteen oplicht, stel dan de potmeter in. Als dat het probleem niet oplost, controleer dan het circuit opnieuw om te zien of alles correct is aangesloten.
Stap 3. Sluit het stuurcircuit aan op de diode
Als u een digitale multimeter heeft, kunt u deze aansluiten op het circuit om de stroom te controleren die de diode ontvangt. De meeste diodes kunnen een bereik van 30 tot 250 milliampère (mA) aan, terwijl een bereik van 100 tot 150 mA een voldoende krachtige straal zal produceren.
Terwijl een krachtigere straal van de diode een krachtigere straal zal produceren, zal de extra stroom die nodig is om die straal te genereren, de diode sneller uitbranden
Stap 4. Sluit de stroombron (batterij) aan op het drivercircuit
De diode zou nu helder moeten oplichten.
Stap 5. Pas de lens aan om de laserstraal te focussen
Als je op een muur richt, pas je aan totdat er een mooie, heldere stip verschijnt.
Als je de lens zo ver hebt afgesteld, plaats je een lucifer in lijn met de straal en stel je de lens af totdat je ziet dat de kop van de lucifer begint te roken. Je kunt ook proberen om ballonnen te laten knappen of gaatjes in het papier te branden
Methode twee: een laser bouwen met een gevonden diode
Stap 1. Koop een oude dvd- of Blu-Ray-schrijver
Zoek een apparaat met een schrijfsnelheid van 16x of sneller. Deze units hebben diodes met een vermogen van 150 milliwatt (mW) of beter.
- Een dvd-brander heeft een rode diode met een golflengte van 650 nanometer (nm).
- Een Blu-Ray schrijver heeft een blauwe diode met een golflengte van 405 nm.
- De dvd-schrijver moet functioneel genoeg zijn om schijven te schrijven, hoewel dit niet noodzakelijkerwijs succesvol is. (Met andere woorden, de diode moet functioneel zijn.)
- Vervang de dvd-writer niet door een dvd-lezer, cd-writer of cd-lezer. Een dvd-lezer heeft een rode diode, maar niet zo krachtig als een dvd-schrijver. De diode van de cd-writer is krachtig genoeg, maar straalt licht uit in het infraroodbereik, waardoor je in de verleiding komt om te zoeken naar een straal die je niet kunt zien.
Stap 2. Verwijder de diode ervan
Draai de aandrijving om. U ziet vier of meer schroeven die u moet losdraaien voordat u de schijf kunt scheiden en de diode kunt oogsten.
- Nadat u de schijf hebt gescheiden, ziet u een paar metalen rails die met schroeven op hun plaats worden gehouden. Deze ondersteunen de lasermontage. Wanneer u de rails losschroeft, kunt u deze verwijderen en de lasermontage eruit halen.
- De diode zal kleiner zijn dan een cent. Het heeft drie metalen pinnen en kan worden omhuld met een metalen omhulsel, met of zonder een beschermend transparant venster, of het kan worden blootgesteld.
- U moet de diode uit de laserassemblage wrikken. Mogelijk vindt u het gemakkelijker om het koellichaam uit de eenheid te verwijderen voordat u probeert de diode te verwijderen. Als u een antistatische polsband heeft, gebruik deze dan terwijl u de diode verwijdert.
- Ga voorzichtig om met de diode, vooral als het een blootliggende diode is. Misschien wilt u een antistatische container hebben om de diode in te plaatsen totdat u uw laser kunt monteren.
Stap 3. Zorg voor een focuslens
U moet de straal van de diode door een focuslens leiden om deze als laser te gebruiken. U kunt dit op twee manieren doen:
- Gebruik een vergrootglas als focuser. Je moet het glas verplaatsen om de juiste plek te vinden om een laserstraal te produceren, en je moet dit elke keer doen dat je je laser gebruikt.
- Koop een laserdiode met laag vermogen, zoals 5 mW, lensbuismontage en vervang uw dvd-schrijverdiode voor de diode van de montage.
Stap 4. Verkrijg of monteer een drivercircuit
Stap 5. Sluit de diode aan op het stuurcircuit
Je verbindt de positieve pin met de positieve kabel van het drivercircuit en de negatieve pin met de negatieve kabel. De locatie van de pin verschilt naargelang u met een rode dvd-schrijfdiode of een blauwe Blu-ray-schrijfdiode werkt.
- Houd de diode met de pinnen naar u gericht, gedraaid zodat de speldenkoppen een driehoek vormen die naar rechts wijst. Op beide diodes is de pin bovenaan de positieve pin.
- Op de rode dvd-schrijverdiode is de middelste pin, die de top van de driehoek vormt, de negatieve pin.
- Op de blauwe Blu-Ray-schrijverdiode is de onderste pin de negatieve pin.
Stap 6. Sluit de stroombron aan op het stuurcircuit
Stap 7. Pas de lens aan om de laserstraal te focussen
Tips
- Hoe kleiner u de laserstraal concentreert, hoe krachtiger deze zal zijn, maar deze zal alleen effectief zijn op de afstand waarop u hem scherpstelt. Als u de straal focust op een afstand van 1 m, is deze alleen effectief op 1 m. Wanneer u uw laser niet gebruikt, defocusseert u de lens totdat de straal die hij produceert ongeveer de diameter van een pingpongbal heeft.
- Om uw geassembleerde laser te beschermen, wilt u deze in een soort hoesje bewaren, zoals een LED-zaklamp of batterijhouder, afhankelijk van hoe klein uw drivercircuit is.
Waarschuwingen
- Schijn niet met de laser op een reflecterend oppervlak. Een laser is een lichtstraal en kan op dezelfde manier worden gereflecteerd als een ongerichte lichtstraal, alleen met grotere gevolgen.
- Draag altijd een veiligheidsbril die geschikt is voor de golflengte van de laserstraal waarmee u werkt (in dit geval de golflengte van de laserdiode). Laserbrillen zijn in de complementaire kleur van de straal: groen voor een rode 650 nm laser, oranjerood voor een blauwe 405 nm laser. Vervang een laserbril niet door een lasmasker, rookglas of zonnebril.
- Kijk niet in de laserstraal en schijn deze niet in de ogen van iemand anders. Klasse IIIb-lasers, het soort laser dat in dit artikel wordt beschreven, kunnen het oog beschadigen, zelfs bij het dragen van een laserbril. Het is ook illegaal om dit soort lasers zonder onderscheid te richten.
