Laba diena,smegenų inžinieriai! Šiandien aš pasidalinsiu su jumis vadovu, kaip tai padaryti kaip daryti 3W galios lazerinis pjaustytuvas ir 1,2x1,2 metro darbo stalas, valdomas Arduino mikrovaldikliu.
Tai smegenų triukas gimęs kurti kavos staliukas pikselių meno stiliumi. Medžiagą reikėjo supjaustyti kubeliais, tačiau tai sunku rankiniu būdu ir labai brangu naudojant internetinę paslaugą. Tada pasirodė šis 3 vatų pjaustytuvas / graviruotojas, skirtas plonoms medžiagoms. Leiskite man paaiškinti, kad pramoninių pjaustytuvų minimali galia yra apie 400 vatų. Tai yra, šis pjaustytuvas gali dirbti su lengvomis medžiagomis, tokiomis kaip polistireninis putplastis, kamštienos lakštai, plastikas ar kartonas, tačiau graviruoja tik storesnes ir tankesnes.
1 žingsnis: medžiagos
Arduino R3
Proto Board – lenta su ekranu
žingsniniai varikliai
3 vatų lazeris
aušinimas lazeriu
galios blokas
DC-DC reguliatorius
MOSFET tranzistorius
variklio valdymo plokštės
ribiniai jungikliai
dėklas (pakankamai didelis, kad tilptų beveik visi išvardyti daiktai)
paskirstymo diržai
rutuliniai guoliai 10mm
paskirstymo diržo skriemuliai
rutuliniai guoliai
2 lentos 135x 10x2 cm
2 lentos 125x10x2 cm
4 lygūs 1 cm skersmens strypai
įvairūs varžtai ir veržlės
varžtai 3,8 cm
lubrikantas
užtrauktuku
kompiuteris
diskinis pjūklas
atsuktuvas
įvairūs grąžtai
švitrinis popierius
vice
2 veiksmas: laidų schema
Lazerio grandinė naminiai gaminiai nuotraukoje pateikta informatyviai, yra tik keli patikslinimai.
Stepper Motors: Manau, kad pastebėjote, kad abu varikliai yra varomi iš tos pačios valdymo plokštės. Tai būtina, kad viena diržo pusė neatsiliktų nuo kitos, ty du varikliai veiktų sinchroniškai ir išlaikytų paskirstymo diržo įtempimą, reikalingą kokybiškas darbasamatai.
Lazerio galia: reguliuodami DC-DC reguliatorių įsitikinkite, kad lazeris tiekiamas nuolatine įtampa, neviršijančia techninės specifikacijos lazeriu, kitaip jį tiesiog sudeginsite. Mano lazeris yra skirtas 5V ir 2,4A, todėl reguliatorius nustatytas į 2A, o įtampa yra šiek tiek mažesnė nei 5 V.
MOSFET tranzistorius: tai svarbi detalė duota smegenų žaidimai, kadangi būtent šis tranzistorius įjungia ir išjungia lazerį, gaudamas signalą iš Arduino. Kadangi srovė iš mikrovaldiklio yra labai silpna, tai tik šis MOSFET tranzistorius gali ją pajusti ir užrakinti arba atrakinti lazerio maitinimo grandinę kiti tranzistoriai tiesiog nereaguoja į tokį silpnos srovės signalą. MOSFET yra sumontuotas tarp lazerio ir nuolatinės srovės reguliatoriaus žemės.
Aušinimas: kurdamas lazerinį pjaustytuvą susidūriau su lazerinio diodo aušinimo problema, kad būtų išvengta perkaitimo. Problema buvo išspręsta sumontavus kompiuterio ventiliatorių, su kuriuo lazeris puikiai veikė net dirbant 9 valandas iš eilės, o paprastas radiatorius negalėjo susidoroti su aušinimo užduotimi. Šalia variklio valdymo plokščių taip pat sumontavau aušintuvus, nes jie taip pat gana karšta, net jei pjaustytuvas neveikia, o tik įjungtas.
3 žingsnis: surinkimas
Prisegtuose failuose yra 3D lazerinio pjaustytuvo modelis, kuriame matyti darbastalio rėmo matmenys ir surinkimo principas.
Šaudyklų dizainas: jį sudaro vienas šaudyklė, atsakinga už Y ašį, ir du suporuoti šaudykla, atsakingi už X ašį. tai yra, Z ašis pakeičiama pradūrimo gyliu . Stengiausi nuotraukoje atspindėti visus šaudyklų konstrukcijos matmenis, tik patikslinsiu, kad visos strypų tvirtinimo angos šonuose ir šaudyklose yra 1,2 cm gylio.
Kreipiamieji strypai: plieniniai strypai (nors pageidautina aliuminis, bet plieną lengviau gauti), kurių skersmuo yra gana didelis 1 cm, tačiau toks strypo storis išvengs smukimo. Gamyklinis tepalas buvo pašalintas nuo strypų, o patys strypai kruopščiai nušlifuoti šlifuokliu ir švitriniu popieriumi iki idealiai lygūs, kad gerai slystų. O po šlifavimo strypai apdorojami baltu ličio tepalu, kuris apsaugo nuo oksidacijos ir pagerina slydimą.
Diržai ir žingsniniai varikliai: montavimui žingsniniai varikliai ir paskirstymo diržus, naudojau paprastus įrankius ir medžiagas, kurios pasitaikydavo po ranka. Pirmiausia montuojami varikliai ir rutuliniai guoliai, o tada ir patys diržai. Metalo lakštas, maždaug tokio pat pločio ir dvigubai ilgesnis už patį variklį, buvo naudojamas kaip variklių laikiklis. Šiame lape yra išgręžtos 4 skylės tvirtinimui ant variklio ir dvi tvirtinimui prie kėbulo. naminiai gaminiai, lakštas sulenktas 90 laipsnių kampu ir savisriegiais varžtais prisukamas prie korpuso. Priešingoje variklio tvirtinimo taško pusėje panašiu būdu sumontuota guolių sistema, susidedanti iš varžto, dviejų rutulinių guolių, poveržlės ir metalo lakštas. Šio lakšto centre išgręžiama skylė, kuria jis tvirtinamas prie korpuso, tada lakštas perlenkiamas per pusę ir abiejų pusių centre išgręžiama skylė guolių sistemai sumontuoti. Ant tokiu būdu gautos variklio guolių poros uždedamas dantytas diržas, prie kurio pritvirtinama medinis pagrindasšaudyklė su įprastu savisriegiu. Šis procesas aiškiau parodytas nuotraukoje.
4 žingsnis: minkštas
Laimei, tam skirta programinė įranga smegenų žaidimai nemokamas ir atviras šaltinis. Viską, ko jums reikia, galite rasti žemiau esančiose nuorodose:
Tai viskas, ką norėjau pasakyti apie savo lazerinį pjaustytuvą / graviruotoją. Dėkojame už dėmesį!
Sėkmingai naminis!
Visos nuotraukos iš straipsnio
Ar sunku savo rankomis surinkti faneros lazerinio pjovimo mašiną? Kokių problemų galima tikėtis įvairiuose projekto etapuose? Kokią įrangą teks pirkti? Šiame straipsnyje mes stengsimės rasti atsakymus į šiuos klausimus.
Pjovimo lazeriu privalumai ir trūkumai
Įgyvendinant bet kokį didelio masto projektą, visada iškyla jo įgyvendinamumo klausimas. Mes stengsimės padėti skaitytojui pateikti nepriklausomą atsakymą.
Privalumai
- Praktiškai faneros pjovimo lazeriu įrenginys gali dirbti ne tik su fanera. Apdorojamų medžiagų sąraše yra oda, audiniai, organinis stiklas, plastikas, trumpai tariant, visos medžiagos, kurios turi mažą šilumos laidumą ir santykinai žemą degimo temperatūrą;
- CNC dėka mašina leidžia pjauti pačiu tikslumu, kuriant detalius kontūrus;
- Jo galimybės neapsiriboja aštriu fotografavimu. Lazerinės faneros pjovimo mašinos yra gana pajėgios atlikti graviruotojo funkcijas. Keisdami vežimėlio greitį ir spindulio galią, jie gali sukurti sudėtingus vaizdus su toniniais perėjimais;
- Dėl spindulio fokusavimo pjūvio plotis gali būti sumažintas iki minimumo- nuo 1/100 mm, o tai vėlgi teigiamai veikia detalių gamybos tikslumą arba ant ruošinio pritaikyto vaizdo detalumą.
Problemos
Žinoma, be jų neapsieisite:
- Perkamos įrangos kaina nebus pigi. Populiariausias sprendimas nebrangiems naminiams graviruotojams – lazerinis diodas, išimtas iš DVD įrašymo įrenginio – dėl mažos galios faneros pjaustymui visiškai netinka. Minimali lazerio galia pjaustant fanerą yra 20 vatų; esant bet kokiam reikšmingam medžiagos storiui, geriau jį padidinti iki 40–80;
Informacija: tokios galios anglies dvideginio lazerio vamzdis, užsakant tiesiai iš Kinijos gamintojų, klientui kainuos 15 - 20 tūkstančių rublių pagal dabartinį kursą. Prie lazerio išlaidų bus pridėta sudėtingos ir brangios fokusavimo sistemos, DSP valdiklio, žingsninio variklio vairuotojo ir vežimėlių kaina.
- Vamzdžio gyvavimo ciklas yra nuo 3 iki 8 tūkstančių valandų, po kurio jį reikia pakeisti;
- Lazeriui reikalingas skysčio aušinimas. Pramoninėmis sąlygomis tam naudojamas aušinimo įrenginys, veikiantis principu šilumos siurblys- šaldiklis. Minimali tokio vieneto kaina yra 35–45 tūkstančiai rublių;
Tačiau: trumpą darbo laiką galite apsieiti su 80 - 100 litrų talpos baku ir vandens siurbliu, kuris perpumpuos jo turinį per vamzdžio apvalkalą.
- CNC reiškia, kad yra ne tik speciali programinė įranga, bet ir pagamintos prekės kontūro eskizus. Lazerinės faneros pjovimo brėžinius nėra taip lengva rasti; jų savarankiška statyba užtruks labai ilgai;
- Galiausiai medžiagos pjovimas atliekamas dėl jo greitas šildymas ir garavimas. Tokiu atveju pjūvio kraštai neišvengiamai apanglėja, o patalpa prisipildo dūmų. Jei taip, teks suprojektuoti uždarą korpusą su permatomu dangteliu ir intensyvia priverstinio vėdinimo sistema.
Dizainas
Taigi, kaip veikia naminis lazeris faneros pjovimui?
Rėmo pagrindas – 40x60 išmatavimų aliuminio gofruotas vamzdis, tvirtinamas baldo kampu ir metaliniais varžtais. Korpusas surenkamas iš nebrangios laminuotos medžio drožlių plokštės – eksploatacijos metu nepatiria didelių apkrovų.
Atkreipkite dėmesį: aplink korpuso perimetrą sumontuotas 12 voltų maitinimo šaltinis. led juosta. Foninis apšvietimas leis vizualiai valdyti pjovimo procesą.
Kreipikliai tvirtinami tiesiai prie rėmo vamzdžių, užtikrinant vežimėlių judėjimą išilgai skersinės ašies.
Prie vežimėlių prisukamas išilginis vamzdis su kitu kreiptuvu – šį kartą po vežimu, kuris tiesiogiai užtikrina galvos judėjimą.
O štai pati lazerinė galvutė skirta faneros pjaustymui. Plėvelė naudojama jungties tarp vamzdžio ir jungiamosios detalės sandarinimui.
Vežimams varyti naudojami žingsniniai elektros varikliai su diržine pavara ir pavarų dėže. Juos galima pašalinti iš sugedusio skaitytuvo arba rašalinis spausdintuvas beviltiškai išdžiūvusiais purkštukais.
Naudojant dvi pavaras ant vežimėlių, užtikrinančių galvos judėjimą išilgai skersinės ašies, kiltų problemų dėl jų tikslaus sinchronizavimo. Vietoj to naudojamas vienas žingsninis variklis su pavarų dėže ir viso galvos eigos ilgio velenu, užtikrinančiu sinchroninį abiejų vežimėlių judėjimą.
Nuotraukoje matomas mašinos dangtelis.
Masyvus dangtis taip pat pagamintas iš medžio drožlių plokštės; ji pakyla baldiniais liftais. Tarp dangčio ir korpuso lieka nedidelis tarpelis, kad oras galėtų tekėti; dūmų šalinimas organizuojamas iš apačios.
Atskirame skyriuje yra maitinimo šaltinis, žingsninio variklio tvarkyklė ir DSP valdiklis, kuris užtikrina mašinos valdymą.
Lazerio vamzdelis montuojamas naudojant plastikines tvirtinimo detales, kurios leidžia keisti jo padėtį. Šalia matosi vandens aušinimo vamzdis. Vanduo per jį pumpuojamas mažos galios siurbliu namų fontanui.
Aušinimas organizuojamas naudojant įprastą plastikinį 100 litrų vandens butelį.
Naudingos smulkmenos
Galiausiai – keletas maži patarimai naminio graviruotojo savininkui:
- Naudokite pjaustymui. Instrukcijos pateiktos dėl to, kad dervinga spygliuočių mediena greitai nudažo darbinio skyriaus dugną ir sienas ant jų nusėdusia derva;
- Stebėkite veidrodžio būklę darbo skyriuje. Ant jo nusėdę suodžiai gali sumažėti sufokusuoto spindulio galia ir perkaisti pats veidrodis;
- Laikykite rankas ir akis toliau nuo linijos tarp ragelio ir veidrodžių. Net ir nesufokusavus siauras 20 vatų ar daugiau spindulys gali sukelti stiprius nudegimus ir visišką regėjimo praradimą.
Šį pėdsaką paliko 10 vatų spindulys. Ekspozicijos laikas yra 0,5 sekundės.
Išvada
Kaip matote, faneros pjovimo lazeriu įranga gali būti pagaminta savarankiškai; tačiau sąnaudos ir laikas bus gana dideli.
Kaip visada, šiame straipsnyje pateiktas vaizdo įrašas skaitytojui pasiūlys papildomos teminės medžiagos. Mums bus malonu matyti jūsų pastabas ir pasiūlymus komentaruose. Sėkmės!
Kiekvienuose namuose yra senos įrangos, kuri sunyko. Kažkas išmeta jį į sąvartyną, o kai kurie meistrai bando panaudoti kai kuriems savadarbiams išradimams. Taigi seną lazerinį žymeklį galima panaudoti – galima savo rankomis pasidaryti lazerinį pjaustytuvą.
Norėdami pagaminti tikrą lazerį iš nekenksmingos smulkmenos, turite paruošti šiuos elementus:
- lazerinis žymeklis;
- žibintuvėlis su įkraunamomis baterijomis;
- senas, gal neveikiantis CD/DVD-RW rašytuvas. Svarbiausia, kad jame būtų pavara su veikiančiu lazeriu;
- atsuktuvų ir lituoklio rinkinys. Geriau naudoti firminį pjaustytuvą, bet jei jo neturite, galite naudoti įprastą.
Lazerinio pjaustytuvo gamyba
Pirmiausia turite išimti lazerinį pjaustytuvą iš disko. Šis darbas nėra sunkus, tačiau turėsite būti kantrūs ir skirti maksimalų dėmesį. Kadangi jame yra didelis skaičius laidai, jų struktūra tokia pati. Renkantis diską, svarbu atsižvelgti į tai, ar yra rašymo parinktis, nes būtent šiame modelyje galite užsirašyti lazeriu. Įrašymas atliekamas išgarinant ploną metalo sluoksnį nuo paties disko. Tuo atveju, kai lazeris veikia skaitymui, jis naudojamas pusiau nuoširdžiai, apšviečiant diską.
Išmontuojant viršutines tvirtinimo detales galima rasti vežimėlį su jame esančiu lazeriu, kuris gali judėti dviem kryptimis. Jį reikia atsargiai nuimti atsukant, yra daug nuimamų įtaisų ir varžtų, kuriuos svarbu atsargiai nuimti. Tolimesniam darbui reikalingas raudonas diodas, kurio pagalba atliekamas deginimas. Norėdami jį pašalinti, jums reikės lituoklio, taip pat atsargiai nuimkite tvirtinimo detales. Svarbu atkreipti dėmesį į tai, kad nepakeičiama lazerinio pjaustyklės gaminimo detalė neturi būti purtoma ar numesta, todėl nuimant lazerinį diodą rekomenduojama būti atsargiems.
Kaip jis bus išgaunamas? pagrindinis elementas būsimas lazerinis modelis, reikia viską kruopščiai pasverti ir išsiaiškinti, kur jį dėti ir kaip prie jo prijungti maitinimo šaltinį, nes rašančio lazerio diodas reikalauja daug daugiau srovės nei diodas iš lazerinio žymeklio, ir šiuo atveju gali būti naudojami keli metodai.
Tada pakeičiamas rodyklės diodas. Norint sukurti galingą lazerį, nuo žymeklio reikia nuimti originalų diodą, o į jo vietą įdėti panašų iš CD/DVD-RW įrenginio. Rodyklė išardoma pagal seką. Jis turi būti nesusuktas ir padalintas į dvi dalis, o dalis, kurią reikia pakeisti, yra viršuje. Senas diodas nuimamas, o jo vietoje sumontuojamas reikiamas diodas, kurį galima pritvirtinti klijais. Kartais gali kilti sunkumų nuimant seną diodą, galite naudoti peilį ir šiek tiek pakratyti rodyklę.
Kitas žingsnis – parengti naują bylą. Kad būsimą lazerį būtų patogu naudoti, prijunkite prie jo maitinimą ir naudokite žibintuvėlio korpusą, kad suteiktumėte jam įspūdingą išvaizdą. Įdiegtas konvertuotas viršutinė dalis lazerinis žymeklis į žibintuvėlį ir maitinimas jam tiekiamas iš įkraunamų baterijų, kurios yra prijungtos prie diodo. Svarbu nepainioti maitinimo šaltinio poliškumo. Prieš surenkant žibintuvėlį, reikia nuimti stiklą ir rodyklės dalis, nes jis prastai praves tiesioginį lazerio spindulio kelią.
Paskutinis žingsnis yra paruošimas naudojimui. Prieš jungiant reikia patikrinti, ar lazeris tvirtai pritvirtintas, ar tinkamai prijungtas laidų poliškumas, ar lazeris sumontuotas lygiai.
Atlikus šiuos paprastus veiksmus, lazerinis pjaustytuvas yra paruoštas naudoti. Šiuo lazeriu galima deginti popierių, polietileną, degtukus. Taikymo sritis gali būti didžiulė, viskas priklausys nuo jūsų vaizduotės.
Papildomi taškai
Galima pagaminti galingesnį lazerį. Norėdami jį pagaminti, jums reikės:
- DVD-RW diskas, gali neveikti;
- kondensatoriai 100 pF ir 100 mF;
- rezistorius 2-5 omų;
- trys įkraunamos baterijos;
- laidai su lituokliu;
- kolimatorius;
- plieninis LED žibintuvėlis.
Tai paprastas rinkinys, naudojamas surinkti tvarkyklę, kuri, naudodama lentą, paleis lazerinį pjaustytuvą iki reikiamos galios. Srovės šaltinio negalima tiesiogiai prijungti prie diodo, nes jis akimirksniu pablogės. Taip pat svarbu atsižvelgti į tai, kad lazerinis diodas turi būti maitinamas srovės, bet ne įtampos.
Kolimatorius yra korpusas su objektyvu, kurio dėka visi spinduliai susilieja į vieną siaurą spindulį. Tokius prietaisus galima įsigyti radijo dalių parduotuvėse. Jie yra patogūs, nes juose jau yra vietos lazeriniam diodui sumontuoti, o kalbant apie kainą, ji yra gana maža, tik 200-500 rublių.
Žinoma, galite naudoti rodyklės korpusą, tačiau prie jo pritvirtinti lazerį bus sunku. Tokie modeliai pagaminti iš plastikinės medžiagos, todėl korpusas įkais ir nebus pakankamai vėsinamas.
Gamybos principas yra panašus į ankstesnį, nes šiuo atveju taip pat naudojamas lazerinis diodas iš DVD-RW įrenginio.
Gamybos metu būtina naudoti antistatines apyrankes.
Tai būtina norint pašalinti statinį lazerinį diodą, jis yra labai jautrus. Jei apyrankių nėra, galite išsiversti su improvizuotomis priemonėmis – galite susukti diodą plona viela. Toliau vairuotojas surenkamas.
Prieš surenkant visą įrenginį, patikrinamas tvarkyklės veikimas. Tokiu atveju reikia prijungti neveikiantį arba antrąjį diodą ir multimetru išmatuoti tiekiamos srovės stiprumą. Atsižvelgiant į srovės greitį, svarbu parinkti jos stiprumą pagal standartus. Daugeliui modelių taikoma 300-350 mA srovė, o greitesniems - 500 mA, tačiau tam reikia naudoti visiškai kitą tvarkyklę.
Žinoma, tokį lazerį gali surinkti bet kuris neprofesionalus technikas, tačiau dėl grožio ir patogumo protingiausia tokį įrenginį statyti estetiškesniu korpusu, o kurį naudoti galima pasirinkti taip, kad tiktų kiekvienam. paragauti. Praktiškiausia būtų jį surinkti LED žibintuvėlio korpuse, nes jo matmenys kompaktiški, tik 10x4 cm. Tačiau kišenėje tokio prietaiso nešiotis vis tiek nereikia, nes atitinkamos institucijos gali pateikti pretenzijas. Geriausia tokį prietaisą laikyti specialiame dėkle, kad neapdulkėtų objektyvas.
Svarbu nepamiršti, kad prietaisas yra tokio pobūdžio ginklas, kurį reikia naudoti atsargiai, jo negalima nukreipti į gyvūnus ar žmones, nes jis yra labai pavojingas ir gali pakenkti sveikatai, pavojingiausias yra nukreiptas prie akių. Tokius prietaisus vaikams duoti pavojinga.
Lazeris gali būti komplektuojamas su įvairiais prietaisais, tada iš nekenksmingo žaislo išeis gana galingas taikiklis ginklams, tiek pneumatiniams, tiek šaunamiesiems ginklams.
Štai keletas paprastų patarimų, kaip pasidaryti lazerinį pjaustytuvą. Šiek tiek patobulinę šį dizainą, galite pagaminti pjaustytuvus pjaustymui akrilo medžiaga, fanera ir plastikas, graviravimas.
Žmogus daug technikos išradimų išmoko stebėdamas gamtos reiškinius, juos analizuodamas ir įgytas žinias pritaikydamas supančioje tikrovėje. Taip žmogus įgijo gebėjimą kurstyti ugnį, sukūrė ratą, išmoko generuoti elektrą ir įgavo branduolinės reakcijos kontrolę.
Skirtingai nuo visų šių išradimų, lazeris gamtoje neturi analogų. Jo atsiradimas buvo susijęs tik su teorinėmis prielaidomis besiformuojančios sistemos rėmuose. kvantinė fizika. Lazerio pagrindą sudariusio principo egzistavimą XX amžiaus pradžioje numatė didžiausias mokslininkas Albertas Einšteinas.
Žodis „lazeris“ atsirado sutrumpinus penkis žodžius, apibūdinančius fizinio proceso esmę iki pirmųjų raidžių. Rusiškai šis procesas vadinamas „šviesos stiprinimas stimuliuojama spinduliuote“.
Pagal savo veikimo principą lazeris yra kvantinių fotonų generatorius. Jį pagrindžiančio reiškinio esmė ta, kad veikiamas energijos fotono pavidalu, atomas išspinduliuoja kitą fotoną, kuris judėjimo kryptimi, jo faze ir poliarizacija yra identiškas pirmajam. Dėl to skleidžiama šviesa yra sustiprinta.
Šis reiškinys neįmanomas termodinaminės pusiausvyros sąlygomis. Indukuotajai spinduliuotei sukurti naudojami įvairūs metodai: elektrinis, cheminis, dujinis ir kt. Naudojami lazeriai gyvenimo sąlygas(lazeriniai diskų įrenginiai, lazeriniai spausdintuvai) naudojimas puslaidininkinis metodas spinduliuotės stimuliavimas veikiant elektros srovei.
Veikimo principas – oras per šildytuvą patenka į karšto oro pistoleto vamzdelį ir, pasiekęs nustatytas temperatūras, per specialius purkštukus patenka į lituojamą detalę.
Jei atsiranda gedimų, suvirinimo keitiklį galima pataisyti savo rankomis. Galima perskaityti remonto patarimus.
Be to, būtinas bet kurio visaverčio lazerio komponentas optinis rezonatorius, kurios funkcija yra sustiprinti šviesos spindulį, jį atspindint kelis kartus. Tam tikslui lazerinėse sistemose naudojami veidrodžiai.
Reikėtų pasakyti, kad sukurti tikrą galingą lazerį savo rankomis namuose yra nerealu. Norėdami tai padaryti, turite turėti specialių žinių, atlikti sudėtingi skaičiavimai, turi gerą materialinę ir techninę bazę.
Pavyzdžiui, lazerinės mašinos, galinčios pjauti metalą, labai įkaista ir reikalauja itin didelių aušinimo priemonių, įskaitant skysto azoto naudojimą. Be to, kvantiniu principu veikiantys įrenginiai yra itin kaprizingi, reikalauja geriausio derinimo ir netoleruoja net menkiausių nukrypimų nuo reikalaujamų parametrų.
Surinkimui reikalingi komponentai
Norėdami savo rankomis surinkti lazerio grandinę, jums reikės:
- DVD-ROM su perrašomo (RW) funkcija. Jame yra raudonas lazerinis diodas, kurio galia 300 mW. Galite naudoti lazerinius diodus iš BLU-RAY-ROM-RW - jie skleidžia violetinę šviesą, kurios galia yra 150 mW. Mūsų tikslais geriausi ROM yra tie, kurių rašymo greitis yra didesnis: jie yra galingesni.
- Pulsas NCP1529. Keitiklis sukuria 1A srovę, stabilizuoja įtampą 0,9-3,9 V diapazone. Šie indikatoriai idealiai tinka mūsų lazeriniam diodui, kuriam reikalinga pastovi 3 V įtampa.
- Kolimatorius tolygiam šviesos pluoštui gauti. Šiuo metu parduodama daugybė įvairių gamintojų lazerinių modulių, įskaitant kolimatorius.
- Išvesties objektyvas iš ROM.
- Korpusas, pavyzdžiui, iš lazerinio žymeklio arba žibintuvėlio.
- Laidai.
- Baterijos 3,6 V.
Norint sujungti dalis, reikės nustatyti, kuris kabelis yra fazinis, o kur neutralus ir įžemintas. Toks įrankis padės tai padaryti.
Tokiu būdu galite surinkti paprasčiausią lazerį. Ką gali padaryti toks naminis „šviesos stiprintuvas“:
- Uždekite degtuką iš toli.
- Ištirpinkite plastikinius maišelius ir minkštąjį popierių.
- Skleisti spindulį didesniu nei 100 metrų atstumu.
Šis lazeris yra pavojingas: jis nedegs per odą ar drabužius, tačiau gali pažeisti akis.
Todėl naudoti tokį prietaisą reikia atsargiai: nešvieskite juo į atspindinčius paviršius (veidrodžius, stiklą, atšvaitus) ir apskritai būkite itin atidūs – spindulys gali pakenkti, jei pataikys į akį net iš šimto metrų atstumo. .
„Pasidaryk pats“ lazeris vaizdo įraše
Naudodami nusprendžiate padaryti ką nors neįtikėtino paprastos detalės? Lazeris šiais laikais nelaikomas nauju gaminiu, tačiau pasigaminti jį namuose nėra sunku. Mes jums pasakysime, kaip patiems pasidaryti lazerį naudojant disko įrenginį ir įprastą žibintuvėlį.
Dėmesio! Lazerio galia siekia iki 250 milivatų. Prieš pradėdami eksperimentą, pasirūpinkite savo saugumu ir dėvėkite apsauginius akinius (suvirintojo apsauginius akinius). Niekada nenukreipkite lazerio spindulio į žmones ar gyvūnus, ypač į jų akis. Lazeriai gali sužaloti žmones.
Norėdami patys pasigaminti lazerį, mums reikės:
1. Įrenginys DVD diskams įrašyti.
2. AixiZ lazerinis žymeklis (galite pasiimti kitą).
3. Atsuktuvas.
4. Žibintuvėlis.
Kaip sužinoti lazerinio diodo galią?
Lazerio galią galima nustatyti pagal dviejų sluoksnių diskų įrašymo greičio charakteristikas:1. Greitis 10X, lazerio galia 170-200 MilliWatts.
2. Greitis 16X, lazerio galia 250-270 MilliWatts.
Instrukcijos. Kaip pasidaryti lazerį?
1 veiksmas. Atsukite ir atidarykite dangtelį. Atleidžiame ir nuimame vežimėlį (pavaros struktūra gali skirtis, bet kiekviena pavara turi du kreipiklius, kuriais juda vežimėlis) ir atjungiame visus laidus.
2 veiksmas. Atlaisvinę vežimėlį, pradedame atsukti varžtus ir dalis, kad atlaisvintume patį diodą. Pavaroje gali būti du diodiniai lazeriai:
1. Disko skaitymui (infraraudonųjų spindulių diodas).
2. Skirtas įrašyti į diską (raudonas diodas).
Plokštė pritvirtinama prie norimo diodo (raudona), naudokite įprastą lituoklį, kad atlaisvintumėte diodą.
3 veiksmas. Po trumpo proceso turėtume gauti šios formos diodą.
Daugelis radijo mėgėjų bent kartą gyvenime norėjo pasigaminti lazerį savo rankomis. Kadaise buvo manoma, kad jį galima surinkti tik mokslinėse laboratorijose. Taip, tai tiesa, jei kalbame apie didžiulius lazerių įrenginius. Tačiau galite surinkti paprastesnį lazerį, kuris taip pat bus gana galingas. Idėja atrodo labai sudėtinga, tačiau iš tikrųjų ji visai nesudėtinga. Mūsų straipsnyje su vaizdo įrašu kalbėsime apie tai, kaip galite surinkti savo lazerį namuose.
DIY galingas lazeris
DIY lazerinė grandinė
Labai svarbu laikytis pagrindinių saugos taisyklių. Pirma, tikrindami prietaiso veikimą arba kai jis jau pilnai surinktas, jokiu būdu negalima nukreipti jo į akis, kitus žmones ar gyvūnus. Jūsų lazeris bus toks galingas, kad gali apšviesti degtuką ar net popieriaus lapą. Antra, vadovaukitės mūsų schema ir tada jūsų įrenginys veiks ilgai ir kokybiškai. Trečia, neleiskite vaikams su juo žaisti. Galiausiai surinktą įrenginį laikykite saugioje vietoje.
Norėdami surinkti lazerį namuose, jums nereikės per daug laiko ir komponentų. Taigi, pirmiausia jums reikia DVD-RW įrenginio. Jis gali būti veikiantis arba neveikiantis. Tai nėra svarbu. Tačiau labai svarbu, kad tai būtų įrašymo įrenginys, o ne įprastas diskų atkūrimo įrenginys. Disko įrašymo greitis turėtų būti 16 kartų. Jis gali būti didesnis. Tada turėsite rasti modulį su objektyvu, kurio dėka lazeris gali sufokusuoti vieną tašką. Tam gali tikti sena kiniška rodyklė. Kaip būsimo lazerio korpusą geriausia naudoti nereikalingą plieninį žibintuvėlį. Jo „užpildas“ bus laidai, baterijos, rezistoriai ir kondensatoriai. Taip pat nepamirškite paruošti lituoklio – be jo surinkimas bus neįmanomas. Dabar pažiūrėkime, kaip surinkti lazerį iš aukščiau aprašytų komponentų.
DIY lazerinė grandinė
Pirmas dalykas, kurį reikia padaryti, yra išardyti DVD įrenginį. Turite išimti optinę dalį iš disko, atjungdami laidą. Tada pamatysite lazerinį diodą – jį reikia atsargiai išimti iš korpuso. Atminkite, kad lazerinis diodas yra itin jautrus temperatūros pokyčiams, ypač šalčiui. Kol neįdiegsite diodo būsimame lazeryje, geriausia diodų laidus atsukti plona viela.
Dažniausiai lazeriniai diodai turi tris gnybtus. Viduryje esantis duoda minusą. Ir vienas iš kraštutinių yra pliusas. Turėtumėte paimti du AA baterijos ir prijunkite prie diodo, išimto iš korpuso, naudodami 5 omų rezistorių. Kad lazeris užsidegtų, neigiamą bateriją reikia prijungti prie vidurinio diodo gnybto, o teigiamą - prie vieno iš išorinių gnybtų. Dabar galite surinkti lazerio spinduliuotės grandinę. Beje, lazeris gali būti maitinamas ne tik iš baterijų, bet ir iš baterijos. Tai kiekvieno reikalas.
Norėdami užtikrinti, kad įjungus įrenginį būtų surinktas taškas, galite naudoti seną kinišką žymeklį, pakeisdami lazerį nuo žymeklio savo surinktu. Visą konstrukciją galima tvarkingai supakuoti į dėklą. Taip atrodys gražiau ir tarnaus ilgiau. Korpusas gali būti nereikalingas plieninis žibintas. Bet tai taip pat gali būti beveik bet kokia talpykla. Žibintuvėlį renkamės ne tik dėl to, kad jis tvirtesnis, bet ir todėl, kad jūsų lazeris atrodys kur kas reprezentatyviau.
Taigi, patys įsitikinote, kad pakankamai galingo lazerio surinkimas namuose nereikalauja nei gilių mokslo žinių, nei pernelyg brangios įrangos. Dabar lazerį galite surinkti patys ir naudoti pagal paskirtį.
Daugelis žino apie lazerinių technologijų galimybes ir jų naudą. Jie naudojami ne tik pramonėje, bet ir kosmetologijoje, medicinoje, buityje, mene ir kitose žmogaus gyvenimo srityse. Tačiau ne visi žino, kaip pasigaminti lazerį namuose. Bet jis gali būti pastatytas iš laužo medžiagų. Norėdami tai padaryti, jums reikės neveikiančio DVD įrenginio, žiebtuvėlio arba žibintuvėlio.
Prieš pradėdami namuose, turite surinkti visus reikalingus elementus. Pirmiausia turite išardyti DVD įrenginį. Norėdami tai padaryti, atsukite visus varžtus, laikančius viršutinį ir apatinį įrenginio dangtelius. Tada pagrindinis laidas atjungiamas ir plokštė atsukama. Turi būti pažeista diodų ir optikos apsauga. Kitas žingsnis yra diodo pašalinimas, kuris paprastai daromas replėmis. Kad statinė elektra nesugadintų diodo, jo kojelės turi būti surištos viela. Turite atsargiai nuimti diodą, kad nesulaužtumėte kojų.
Toliau, prieš gamindami lazerį namuose, turite sukurti lazerio tvarkyklę, kurią vaizduoja maža grandinė, reguliuojanti diodo maitinimą. Faktas yra tas, kad jei maitinimas nustatytas neteisingai, diodas gali greitai sugesti. Kaip maitinimo šaltinį galite naudoti AA baterijas arba mobiliojo telefono bateriją.
Prieš gamindami lazerį namuose, turite atsižvelgti į tai, kad deginimo efektą suteikia optika. Jei jo nėra, lazeris tiesiog spindės. Kaip optiką galite naudoti specialų objektyvą iš to paties disko, iš kurio buvo paimtas diodas. Norėdami teisingai nustatyti fokusavimą, turite naudoti lazerinį žymeklį.
Norėdami sukurti įprastą kišeninį lazerį, galite naudoti įprastas žiebtuvėlis. Tačiau prieš gamindami lazerį iš žiebtuvėlio, turite žinoti konstrukcijos technologiją. Geriausia įsigyti aukštos kokybės padegamąjį elementą. Jį reikia išardyti, tačiau dalių negalima išmesti, nes jos vis tiek pravers projektuojant. Jei žiebtuvėlyje liko dujų, jas reikia išleisti. Tada vidus turi būti išsuktas naudojant gręžtuvą su specialiais priedais. Žiebtuvėlio korpuso viduje yra diodas iš pavaros, keli rezistoriai, jungiklis ir baterija. Visi žiebtuvėlio elementai turi būti sumontuoti savo vietose, o po to mygtukas, kuris anksčiau uždegė liepsną, įjungs lazerį.
Tačiau prietaisui sukonstruoti galite naudoti ne tik žiebtuvėlį, bet ir žibintuvėlį. Prieš gamindami lazerį iš žibintuvėlio, turite paimti lazerio bloką iš kompaktinių diskų įrenginio. Iš esmės naminio lazerio struktūra žibintuvėje nesiskiria nuo lazerio struktūros žiebtuvėlyje. Tiesiog reikia atsižvelgti į maitinimo šaltinį, kuris beveik niekada neviršija 3 V, taip pat patartina pastatyti papildomą įtampos stabilizatorių. Tai padidins tarnavimo laiką. Labai svarbu atsižvelgti į diodo ir stabilizatoriaus poliškumą.
Visas surinktas užpildas turi būti dedamas į išardyto žibintuvėlio korpusą. Jis ne tik nuimamas iš žibintuvėlio iš anksto vidinė dalis, bet ir stiklas. Sumontavus lazerinį bloką, stiklas montuojamas į vietą.
Šiandien kalbėsime apie tai, kaip savo rankomis iš laužo pasigaminti galingą žalią arba mėlyną lazerį namuose. Taip pat atsižvelgsime į brėžinius, diagramas ir savadarbių lazerinių rodyklių su uždegimo spinduliu ir atstumo iki 20 km dizainą.
Lazerinio įrenginio pagrindas – optinis kvantinis generatorius, kuris, naudodamas elektros, šiluminę, cheminę ar kitokią energiją, sukuria lazerio spindulį.
Lazerio veikimas pagrįstas priverstinės (indukuotos) spinduliuotės reiškiniu. Lazerio spinduliavimas gali būti nuolatinis, pastovios galios arba impulsinis, pasiekiantis itin dideles didžiausias galias. Reiškinio esmė ta, kad sužadintas atomas gali išspinduliuoti fotoną veikiamas kito fotono jo nesugerdamas, jei pastarojo energija lygi atomo lygių energijų skirtumui prieš ir po fotono. radiacija. Šiuo atveju skleidžiamas fotonas yra koherentiškas su fotonu, sukėlusiu spinduliuotę, tai yra, tai yra tiksli jo kopija. Tokiu būdu šviesa sustiprinama. Šis reiškinys skiriasi nuo spontaniškos spinduliuotės, kai skleidžiami fotonai turi atsitiktines sklidimo kryptis, poliarizaciją ir fazę
Tikimybė, kad atsitiktinis fotonas sukels stimuliuojamą sužadinto atomo emisiją, yra lygiai lygi tikimybei, kad nesužadintos būsenos atomas sugers šį fotoną. Todėl norint sustiprinti šviesą, reikia, kad terpėje būtų daugiau sužadintų atomų nei nesužadintų. Pusiausvyros būsenoje ši sąlyga netenkinama, todėl naudojame įvairios sistemos lazerio aktyviosios terpės siurbimas (optinė, elektrinė, cheminė ir kt.). Kai kuriose schemose lazerio darbo elementas naudojamas kaip optinis stiprintuvas spinduliavimui iš kito šaltinio.
Kvantiniame generatoriuje nėra išorinio fotonų srauto, naudojant įvairius siurblio šaltinius, jo viduje sukuriama atvirkštinė populiacija. Priklausomai nuo šaltinių yra įvairių būdų siurbimas:
optinė - galinga blykstės lempa;
dujų išleidimas darbinėje medžiagoje (aktyviojoje terpėje);
srovės nešiklių įpurškimas (perdavimas) puslaidininkyje zonoje
p-n perėjimai;
elektroninis sužadinimas (gryno puslaidininkio švitinimas vakuume elektronų srautu);
terminis (dujų šildymas ir greitas aušinimas;
cheminė (naudojanti cheminių reakcijų energiją) ir kai kurios kitos.
Pirminis generacijos šaltinis yra savaiminės emisijos procesas, todėl norint užtikrinti fotonų kartų tęstinumą, būtinas teigiamas grįžtamasis ryšys, dėl kurio skleidžiami fotonai sukelia vėlesnius sukeltos emisijos aktus. Norėdami tai padaryti, lazerio aktyvioji terpė dedama į optinę ertmę. Paprasčiausiu atveju jis susideda iš dviejų veidrodžių, iš kurių vienas yra permatomas – per jį lazerio spindulys dalinai išeina iš rezonatoriaus.
Atsispindėdamas nuo veidrodžių, spinduliuotės spindulys pakartotinai praeina per rezonatorių, sukeldamas jame indukuotus perėjimus. Spinduliuotė gali būti nuolatinė arba impulsinė. Tuo pačiu metu, naudojant įvairius prietaisus greitai išjungiant ir įjungiant grįžtamąjį ryšį ir taip sumažinant impulsų periodą, galima sudaryti sąlygas generuoti labai didelės galios spinduliuotę - tai yra vadinamieji milžiniški impulsai. Šis lazerio veikimo režimas vadinamas Q perjungimo režimu.
Lazerio spindulys yra nuoseklus, monochrominis, poliarizuotas, siaurai nukreiptas šviesos srautas. Žodžiu, tai šviesos spindulys, skleidžiamas ne tik sinchroninių šaltinių, bet ir labai siaurame diapazone, ir kryptingai. Itin koncentruotas šviesos srautas.
Lazerio generuojama spinduliuotė yra monochromatinė, tam tikro bangos ilgio fotono emisijos tikimybė yra didesnė nei arti esančio fotono, susijusio su spektrinės linijos išsiplėtimu, taip pat yra indukuotų perėjimų tokiu dažniu tikimybė. maksimalus. Todėl palaipsniui generavimo proceso metu tam tikro bangos ilgio fotonai dominuos prieš visus kitus fotonus. Be to, dėl specialaus veidrodžių išdėstymo lazerio spindulyje išlaikomi tik tie fotonai, kurie sklinda lygiagrečia rezonatoriaus optinei ašiai nedideliu atstumu nuo jo. Taigi lazerio spindulys turi labai mažą nukrypimo kampą. Galiausiai lazerio spindulys turi griežtai apibrėžtą poliarizaciją. Norėdami tai padaryti, į rezonatorių įvedami įvairūs poliarizatoriai, pavyzdžiui, tai gali būti plokščios stiklo plokštės, sumontuotos Brewster kampu lazerio spindulio sklidimo kryptimi.
Lazerio darbinis bangos ilgis, kaip ir kitos savybės, priklauso nuo to, koks darbinis skystis naudojamas lazeryje. Darbinis skystis „siurbiamas“ energija, kad būtų sukurtas elektroninių populiacijų inversijos efektas, kuris sukelia stimuliuojamą fotonų emisiją ir optinio stiprinimo efektą. Paprasčiausia forma Optinis rezonatorius susideda iš dviejų lygiagrečių veidrodžių (jų taip pat gali būti keturi ar daugiau), esančių aplink lazerio darbinį skystį. Stimuliuota darbinio skysčio spinduliuotė atsispindi veidrodžių ir vėl sustiprinama. Iki to momento, kai ji pasirodo, banga gali daug kartų atsispindėti.
Taigi, trumpai suformuluokime sąlygas, būtinas koherentinės šviesos šaltiniui sukurti:
jums reikia darbinės medžiagos su apversta populiacija. Tik tada šviesos stiprinimas gali būti pasiektas naudojant priverstinius perėjimus;
darbinė medžiaga turėtų būti dedama tarp veidrodžių, kurie suteikia grįžtamąjį ryšį;
darbinės medžiagos suteikiamas padidėjimas, o tai reiškia, kad sužadintų atomų arba molekulių skaičius darbinėje medžiagoje turi būti didesnis nei slenkstis, priklausantis nuo išėjimo veidrodžio atspindžio.
Projektuojant lazerius galima naudoti šių tipų darbinius skysčius:
Skystis. Jis naudojamas kaip darbinis skystis, pavyzdžiui, dažų lazeriuose. Į kompoziciją įeina organinis tirpiklis (metanolis, etanolis arba etilenglikolis), kuriame ištirpinami cheminiai dažikliai (kumarinas arba rodaminas). Skystų lazerių veikimo bangos ilgis nustatomas pagal naudojamų dažų molekulių konfigūraciją.
Dujos. Visų pirma, anglies dvideginio, argono, kriptono ar dujų mišiniai, kaip helio-neono lazeriuose. „Siurbimas“ šių lazerių energija dažniausiai atliekamas naudojant elektros išlydžius.
Kietosios medžiagos (kristalai ir stiklai). Tokių darbinių skysčių kieta medžiaga aktyvuojama (legiruojama) pridedant nedidelį kiekį chromo, neodimio, erbio ar titano jonų. Įprasti naudojami kristalai yra itrio aliuminio granatas, ličio itrio fluoridas, safyras (aliuminio oksidas) ir silikatinis stiklas. Kietojo kūno lazeriai dažniausiai „siurbiami“ blykstės lempa ar kitu lazeriu.
Puslaidininkiai. Medžiaga, kurioje elektronų perėjimą tarp energijos lygių gali lydėti spinduliuotė. Puslaidininkiniai lazeriai yra labai kompaktiški ir „siurbiami“ elektros šokas, todėl juos galima naudoti vartotojų įrenginiuose, pvz., CD grotuvuose.
Norint paversti stiprintuvą osciliatoriumi, būtina organizuoti grįžtamąjį ryšį. Lazeriuose tai pasiekiama dedant veikliąją medžiagą tarp atspindinčių paviršių (veidrodžių), suformuojant vadinamąjį „atvirą rezonatorių“ dėl to, kad dalis veikliosios medžiagos skleidžiamos energijos atsispindi nuo veidrodžių ir vėl grįžta į veiklioji medžiaga
Lazeryje naudojami optiniai rezonatoriai įvairių tipų- su plokščiais veidrodžiais, sferiniai, plokščių ir sferinių deriniai ir tt Optiniuose rezonatoriuose, kurie suteikia grįžtamąjį ryšį Lazeryje, gali būti sužadinami tik tam tikros rūšies virpesiai elektromagnetinis laukas, kurie vadinami natūraliais svyravimais arba rezonatoriaus režimais.
Režimai pasižymi dažniu ir forma, t.y., erdviniu vibracijų pasiskirstymu. Rezonatoriuje su plokščiais veidrodžiais daugiausia sužadinami virpesių tipai, atitinkantys plokštumines bangas, sklindančias išilgai rezonatoriaus ašies. Dviejų lygiagrečių veidrodžių sistema rezonuoja tik tam tikrais dažniais, o lazeryje taip pat atlieka tą vaidmenį, kurį įprastuose žemo dažnio generatoriuose atlieka virpesių grandinė.
Labai svarbu naudoti atvirą rezonatorių (o ne uždarą - uždarą metalinę ertmę - būdingą mikrobangų diapazonui), nes optiniame diapazone rezonatorius, kurio matmenys L = ? (L yra būdingas rezonatoriaus dydis, ? yra bangos ilgis) tiesiog negali būti pagamintas, o esant L >> ? uždaras rezonatorius praranda savo rezonansines savybes, nes galimų virpesių tipų skaičius tampa toks didelis, kad jie persidengia.
Šoninių sienelių nebuvimas žymiai sumažina galimų virpesių tipų (režimų) skaičių dėl to, kad bangos, sklindančios kampu į rezonatoriaus ašį, greitai peržengia jos ribas ir leidžia išlaikyti rezonansines rezonatoriaus savybes ties L >> ?. Tačiau lazeryje esantis rezonatorius ne tik suteikia grįžtamąjį ryšį grąžindamas nuo veidrodžių atsispindėjusią spinduliuotę į veikliąją medžiagą, bet ir nustato lazerio spinduliuotės spektrą, jo energetines charakteristikas, spinduliavimo kryptį.
Paprasčiausiu aproksimavimu plokštumos banga rezonanso sąlyga rezonatoriuje su plokščiais veidrodžiais yra tokia, kad sveikasis pusbangių skaičius telpa išilgai rezonatoriaus ilgio: L=q(?/2) (q yra sveikas skaičius), todėl gaunama dažnio išraiška svyravimo tipas su indeksu q: ?q= q(C/2L). Dėl to šviesos spinduliavimo spektras, kaip taisyklė, yra siaurų spektro linijų rinkinys, kurių intervalai yra identiški ir lygūs c/2L. Linijų (komponentų) skaičius tam tikram ilgiui L priklauso nuo aktyviosios terpės savybių, t.y. nuo spontaniškos emisijos spektro naudojamo kvantinio perėjimo metu ir gali siekti kelias dešimtis ir šimtus. Tam tikromis sąlygomis pasirodo, kad įmanoma išskirti vieną spektrinį komponentą, t.y., įgyvendinti vienmodį lazeravimo režimą. Kiekvieno komponento spektrinį plotį lemia energijos nuostoliai rezonatoriuje ir, visų pirma, šviesos pralaidumas ir sugertis veidrodžiais.
Darbinės medžiagos stiprinimo dažnio profilis (jis nustatomas pagal darbinės medžiagos linijos plotį ir formą) ir atvirojo rezonatoriaus natūraliųjų dažnių rinkinys. Atviriems rezonatoriams su aukštu kokybės koeficientu, naudojamu lazeriuose, rezonatoriaus pralaidumo juosta ??p, kuri lemia atskirų režimų rezonanso kreivių plotį ir netgi atstumą tarp gretimų režimų ??h, pasirodo, yra mažesnis už stiprinimo linijos plotį. ??h, ir net dujiniuose lazeriuose, kur linijos išplėtimas yra mažiausias. Todėl į stiprinimo grandinę patenka kelių tipų rezonatoriaus virpesiai.
Taigi lazeris nebūtinai generuoja vienu dažniu, priešingai, generavimas vyksta vienu metu esant kelių tipų svyravimams, kuriam stiprinimas? daugiau nuostolių rezonatoriuje. Norint, kad lazeris veiktų vienu dažniu (vieno dažnio režimu), paprastai reikia imtis specialių priemonių (pavyzdžiui, padidinti nuostolius, kaip parodyta 3 pav.) arba pakeisti atstumą tarp veidrodžių. kad tik vienas patektų į stiprinimo grandinę. Kadangi optikoje, kaip pažymėta aukščiau, ?h > ?p, o generavimo dažnį lazeryje daugiausia lemia rezonatoriaus dažnis, tai norint, kad generavimo dažnis būtų stabilus, būtina stabilizuoti rezonatorių. Taigi, jei darbinės medžiagos padidėjimas padengia nuostolius rezonatoriuje tam tikrų tipų svyravimų, ant jų atsiranda generacija. Jo atsiradimo priežastis, kaip ir bet kuriame generatoriuje, yra triukšmas, kuris reiškia spontanišką lazerių spinduliavimą.
Tam, kad aktyvioji terpė skleistų koherentinę monochromatinę šviesą, būtina įvesti grįžtamąjį ryšį, t.y., dalis šios terpės skleidžiamo šviesos srauto nukreipiama atgal į terpę, kad būtų sukurta stimuliuojama emisija. Teigiamas grįžtamasis ryšys atliekamas naudojant optinius rezonatorius, kurie elementariame variante yra du bendraašiai (lygiagrečiai ir išilgai tos pačios ašies) veidrodžiai, iš kurių vienas yra permatomas, o kitas yra „kurčias“, ty visiškai atspindi šviesos srautą. Darbinė medžiaga (aktyvioji terpė), kurioje sukuriama atvirkštinė populiacija, dedama tarp veidrodžių. Stimuliuota spinduliuotė praeina per aktyviąją terpę, sustiprėja, atsispindi nuo veidrodžio, vėl praeina pro terpę ir dar stiprėja. Per permatomą veidrodį dalis spinduliuotės išspinduliuojama į išorinę aplinką, o dalis atsispindi atgal į terpę ir vėl sustiprinama. Tam tikromis sąlygomis fotonų srautas darbinės medžiagos viduje ims didėti kaip lavina ir prasidės monochromatinės koherentinės šviesos generavimas.
Optinio rezonatoriaus veikimo principas, vyraujantis darbinės medžiagos dalelių skaičius, pavaizduotas atvirais apskritimais, yra pagrindinės būsenos, ty žemesnio energijos lygio. Tik nedidelis dalelių skaičius, pavaizduotas tamsiais apskritimais, yra elektroniniu būdu sužadintos. Kai darbinė medžiaga yra veikiama siurbimo šaltinio, dauguma dalelių pereina į sužadinimo būseną (padidėjo tamsių ratų skaičius) ir susidaro atvirkštinė populiacija. Toliau (2c pav.) įvyksta spontaniška kai kurių dalelių emisija, vykstanti elektroniniu būdu sužadintoje būsenoje. Spinduliuotė, nukreipta kampu į rezonatoriaus ašį, paliks darbinę medžiagą ir rezonatorių. Priartės spinduliuotė, nukreipta išilgai rezonatoriaus ašies veidrodinis paviršius.
Jei tai permatomas veidrodis, dalis spinduliuotės praeis pro jį aplinką, o dalis jos bus atspindėta ir vėl nukreipta į darbinę medžiagą, įtraukiant sužadintos būsenos daleles į stimuliuojamos emisijos procesą.
Prie „kurčio“ veidrodžio visas spindulio srautas atsispindės ir vėl praeis per darbinę medžiagą, sukeldamas visų likusių sužadintų dalelių spinduliuotę, kuri atspindi situaciją, kai visos sužadintos dalelės atsisakė sukauptos energijos, o išėjimo metu. rezonatorius, permatomo veidrodžio šone, susidarė galingas indukuotos spinduliuotės srautas.
Pagrindinis konstrukciniai elementai lazeriai apima darbinę medžiagą su tam tikrais juos sudarančių atomų ir molekulių energijos lygiais, siurblio šaltinį, sukuriantį atvirkštinę darbinės medžiagos populiaciją, ir optinį rezonatorių. Yra daugybė skirtingų lazerių, tačiau jie visi yra vienodi ir paprasti schematinė schema prietaisas, kuris parodytas fig. 3.
Išimtis yra puslaidininkiniai lazeriai dėl savo specifikos, nes viskas apie juos yra ypatinga: procesų fizika, siurbimo metodai ir dizainas. Puslaidininkiai yra kristaliniai dariniai. Atskirame atome elektrono energija įgauna griežtai apibrėžtas diskrečias reikšmes, todėl elektrono energetinės būsenos atome aprašomos lygių kalba. Puslaidininkiniame kristale energijos lygiai sudaro energijos juostas. Gryname puslaidininkyje, kuriame nėra jokių priemaišų, yra dvi juostos: vadinamoji valentinė juosta ir virš jos esanti laidumo juosta (energijos skalėje).
Tarp jų yra draudžiamų energetinių verčių tarpas, vadinamas juostos tarpa. Esant puslaidininkio temperatūrai, lygiai absoliučiam nuliui, valentinė juosta turi būti visiškai užpildyta elektronais, o laidumo juosta turi būti tuščia. Realiomis sąlygomis temperatūra visada viršija absoliutų nulį. Tačiau temperatūros padidėjimas sukelia terminį elektronų sužadinimą, kai kurie iš jų peršoka iš valentinės juostos į laidumo juostą.
Dėl šio proceso laidumo juostoje atsiranda tam tikras (santykinai mažas) elektronų skaičius, o valentingoje juostoje trūks atitinkamo elektronų skaičiaus, kol ji visiškai neužsipildys. Elektronų laisvą vietą valentinėje juostoje vaizduoja teigiamai įkrauta dalelė, kuri vadinama skyle. Kvantinis elektrono perėjimas per juostos tarpą iš apačios į viršų yra laikomas elektronų ir skylių poros generavimo procesu, kai elektronai koncentruojasi apatiniame laidumo juostos krašte, o skylės - viršutiniame valentinės juostos krašte. Perėjimai per draudžiamą zoną galimi ne tik iš apačios į viršų, bet ir iš viršaus į apačią. Šis procesas vadinamas elektronų skylių rekombinacija.
Kai grynas puslaidininkis apšvitinamas šviesa, kurios fotono energija šiek tiek viršija juostos tarpą, puslaidininkio kristale gali atsirasti trijų tipų šviesos sąveika su medžiaga: absorbcija, spontaniška emisija ir stimuliuojama šviesos emisija. Pirmasis sąveikos tipas yra įmanomas, kai fotoną sugeria elektronas, esantis netoli viršutinio valentinės juostos krašto. Tokiu atveju elektrono energijos galios pakaks įveikti juostos tarpą, ir jis atliks kvantinį perėjimą į laidumo juostą. Spontaniška šviesos emisija galima, kai elektronas spontaniškai grįžta iš laidumo juostos į valentinę juostą, išspindėdamas energijos kvantą – fotoną. Išorinė spinduliuotė gali inicijuoti elektrono, esančio netoli apatinio laidumo juostos krašto, perėjimą į valentinę juostą. Šio trečiojo tipo šviesos sąveikos su puslaidininkine medžiaga rezultatas bus antrinio fotono gimimas, identiškas savo parametrais ir judėjimo kryptimi fotonui, kuris inicijavo perėjimą.
Norint generuoti lazerio spinduliuotę, puslaidininkyje reikia sukurti atvirkštinę „darbinių lygių“ populiaciją – sukurti pakankamai didelę elektronų koncentraciją apatiniame laidumo juostos krašte ir atitinkamai didelę skylių koncentraciją laidumo juostos krašte. valentinė juosta. Šiems tikslams gryni puslaidininkiniai lazeriai paprastai pumpuojami elektronų srautu.
Rezonatoriaus veidrodžiai yra poliruoti puslaidininkinio kristalo kraštai. Tokių lazerių trūkumas yra tas, kad daugelis puslaidininkinių medžiagų sukuria tik labai didelę lazerio spinduliuotę žemos temperatūros, o puslaidininkinių kristalų bombardavimas elektronų srautu jį labai įkaista. Tam reikalingi papildomi aušinimo įrenginiai, o tai apsunkina įrenginio konstrukciją ir padidina jo matmenis.
Puslaidininkių, turinčių priemaišų, savybės gerokai skiriasi nuo priemaišų, grynųjų puslaidininkių savybių. Taip yra dėl to, kad kai kurių priemaišų atomai lengvai atiduoda vieną iš savo elektronų laidumo juostai. Šios priemaišos vadinamos donorinėmis priemaišomis, o puslaidininkis su tokiomis priemaišomis vadinamas n-puslaidininkiu. Kitų priemaišų atomai, priešingai, paima vieną elektroną iš valentinės juostos, ir tokios priemaišos yra akceptorius, o puslaidininkis su tokiomis priemaišomis yra p-puslaidininkis. Priemaišų atomų energijos lygis yra juostos tarpo viduje: n-puslaidininkiams - šalia apatinio laidumo juostos krašto, /-puslaidininkiams - šalia viršutinio valentinės juostos krašto.
Jei šioje srityje sukuriama elektros įtampa taip, kad p-puslaidininkio pusėje būtų teigiamas polius, o n-puslaidininkio - neigiamas polius, tai veikiant elektriniam laukui elektronai iš n-puslaidininkio. puslaidininkis ir skylės iš /^ puslaidininkio pajudės (įšvirkštos). plotas p-p- perėjimas.
Kai elektronai ir skylės rekombinuojasi, bus išspinduliuojami fotonai, o esant optiniam rezonatoriui gali būti generuojama lazerio spinduliuotė.
Optinio rezonatoriaus veidrodžiai yra poliruoti puslaidininkinio kristalo kraštai, orientuoti statmenai p-n plokštuma- perėjimas. Tokie lazeriai yra miniatiūriniai, nes puslaidininkinio aktyviojo elemento dydis gali būti apie 1 mm.
Atsižvelgiant į nagrinėjamą charakteristiką, visi lazeriai skirstomi taip).
Pirmas ženklas. Įprasta atskirti lazerinius stiprintuvus ir generatorius. Stiprintuvuose į įvestį tiekiama silpna lazerio spinduliuotė, kuri atitinkamai sustiprinama išėjime. Generatoriuose nėra išorinės spinduliuotės, kuri atsiranda darbinėje medžiagoje dėl jos sužadinimo naudojant įvairius siurblio šaltinius. Visi medicininiai lazeriniai prietaisai yra generatoriai.
Antrasis ženklas yra darbinės medžiagos fizinė būsena. Pagal tai lazeriai skirstomi į kietojo kūno (rubino, safyro ir kt.), dujinius (helio-neono, helio-kadmio, argono, anglies dioksido ir kt.), skystuosius (skystas dielektrikas su retų priemaišų darbiniais atomais). žemės metalai) ir puslaidininkiai (arsenidas -galis, galio arsenido fosfidas, švino selenidas ir kt.).
Darbinės medžiagos sužadinimo metodas yra trečiasis skiriamasis ženklas lazeriai. Priklausomai nuo sužadinimo šaltinio, išskiriami lazeriai: optiškai siurbiami, pumpuojami dujų išlydžiu, elektroninis žadinimas, įpurškimas krūvininkų, termiškai pumpuojami, chemiškai pumpuojami ir kai kurie kiti.
Lazerio emisijos spektras yra kita klasifikavimo ypatybė. Jeigu spinduliuotė sutelkta siaurame bangos ilgių diapazone, tai lazeris laikomas monochromatiniu ir jo techniniai duomenys nurodo konkretų bangos ilgį; jei platus diapazonas, tada lazeris turėtų būti laikomas plačiajuosčiu ir nurodomas bangos ilgio diapazonas.
Pagal skleidžiamos energijos pobūdį išskiriami impulsiniai lazeriai ir nuolatinės spinduliuotės lazeriai. Nereikėtų painioti impulsinio lazerio ir nuolatinio spinduliavimo dažnio moduliavimo lazerio sąvokų, nes antruoju atveju iš esmės gauname įvairaus dažnio spinduliuotę. Impulsiniai lazeriai turi didelę vieno impulso galią, siekiančią 10 W, o jų vidutinė impulsų galia, nustatyta pagal atitinkamas formules, yra palyginti maža. Nepertraukiamo dažnio moduliuojamų lazerių atveju vadinamojo impulso galia yra mažesnė nei nuolatinės spinduliuotės galia.
Pagal vidutinę spinduliuotės išėjimo galią (kitą klasifikavimo požymį) lazeriai skirstomi į:
· didelės energijos (sukuriamos spinduliuotės galios srauto tankis objekto ar biologinio objekto paviršiuje didesnis kaip 10 W/cm2);
· vidutinės energijos (generuojamos spinduliuotės galios srauto tankis - nuo 0,4 iki 10 W/cm2);
· mažos energijos (sukuriamos spinduliuotės galios srauto tankis mažesnis nei 0,4 W/cm2).
· minkštas (generuojamos energijos apšvitinimas - E arba galios srauto tankis apšvitintame paviršiuje - iki 4 mW/cm2);
· vidutinis (E - nuo 4 iki 30 mW/cm2);
· kietas (E – daugiau nei 30 mW/cm2).
pagal " Sanitariniai standartai ir lazerių projektavimo ir eksploatavimo taisyklės Nr.5804-91“, pagal sukuriamos spinduliuotės pavojingumo laipsnį eksploatuojančiam personalui lazeriai skirstomi į keturias klases.
Pirmos klasės lazeriai apima: techniniai prietaisai, kurio kolimuota (uždaryta ribotu erdviniu kampu) spinduliuotė nekelia pavojaus švitinant žmogaus akis ir odą.
Antros klasės lazeriai – tai įrenginiai, kurių išėjimo spinduliuotė kelia pavojų, kai akis apšvitina tiesiogine ir veidrodiškai atspindėta spinduliuote.
Trečiosios klasės lazeriai – tai prietaisai, kurių išėjimo spinduliuotė kelia pavojų, kai akis apšvitina tiesioginiu ir veidrodiniu atspindžiu, taip pat difuziškai atspindėta spinduliuote 10 cm atstumu nuo difuziškai atspindinčio paviršiaus ir (ar) švitinant odą tiesioginė ir atspindėta spinduliuotė.
4 klasės lazeriai yra įrenginiai, kurių išėjimo spinduliuotė kelia pavojų, kai oda apšvitinama difuziškai atspindėta spinduliuote 10 cm atstumu nuo difuziškai atspindinčio paviršiaus.
Ar kada nors norėjote sukurti tikrą lazerį? Tiesą sakant, tai nėra taip sunku, kaip gali atrodyti. Viskas, ko jums reikia, yra DVD įrenginys ir kai kurios medžiagos.
Išsiaiškinkime, kaip namuose pasidaryti lazerį. Ko tau tam prireiks?
- DVD diskas su perrašymo funkcija;
- lazerinis žymeklis;
- kolimatorius, norint gauti tolygų šviesos spindulį;
- keli atsuktuvai;
- raštinės reikmenų peilis;
- metalinės žirklės;
- lituoklis
Veiksmų eiga
Išardome DVD įrenginį ir nuimame nuo jo viršutinį skydelį. Jus domina vežimo vieta, nes ten yra gidai. Atsukite varžtus ir nuimkite vežimėlį. Nepamirškite atjungti visų jungčių!
Pradedame vežimo išmontavimo procesą. Jame bus 2 diodai. Vienas skirtas skaitymui, kitas – takelių deginimui – jis raudonas. Mums reikia būtent pastarojo.
Paprastai šis diodas yra prisukamas prie plokštės varžtais, kuriuos reikia atsargiai atsukti mažu atsuktuvu. Patikrinkite jo veikimą prijungę jį prie akumuliatoriaus. Atsargiai išimkite diodą iš korpuso. Paimame įsigytą kolimatorių ir išardome. Viduje yra lazerinis diodas. Mes jį pašaliname, o į jo vietą dedame tą, kuris buvo pašalintas iš disko.
Išmontavimui galite naudoti atsuktuvą. Jei elementas tampa užsispyręs, naudokite aštrų peilį. Šią dalį reikia nuimti atsargiai, nepažeidžiant kitų plokštės dalių.
Kitas žingsnis yra diodo montavimas į korpusą. Jis turi būti klijuojamas naudojant karščiui atsparius klijus. Svarbu jį sumontuoti toje pačioje padėtyje kaip ir ankstesnė. Paimame lituoklį ir prilituojame laidus prie elemento, stebėdami poliškumą.
Dabar atėjo laikas apdoroti lazerinį žymeklį. Atsukite dangtelį ir nuimkite komponentus. Atšvaitą gali reikėti modifikuoti. Padarykite jo kraštus lygius naudodami dildę. Nepamirškite nuimti organinio stiklo.
Išimkite baterijas ir vietoje emiterio įdėkite anksčiau surinktą konstrukciją. Tada surenkame lazerinį žymeklį atvirkštine tvarka, bet nenaudodami plastikinio lęšio.
Apdailos darbai
Dabar reikia grąžinti baterijas į pradinę vietą ir patikrinti sukurtą įrenginį. Niekada nenukreipkite lazerio į save arba aplinkinius žmones ar gyvūnus. Jis nėra labai galingas, bet lengvai ištirpdys plastikinį maišelį ar kitą panašaus storio medžiagą. Spindulio ilgis viršys 100 m, jo pagalba tokiu atstumu galima uždegti degtuką.
Nesunku savo rankomis surinkti lazerį, tam nereikia jokių specialių įrankių ar daiktų. Svarbu nepamiršti, kad šis daiktas netinka kaip žaislas. Pavojinga nukreipti jį į veidrodžius ar kitus atspindinčius paviršius. Jei mėgstate eksperimentuoti, tai puikus būdas sukurti įdomų dalyką.
Įkeliama...
