Il termine "laser" in realtà sta per "amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazioni". Il primo laser, che utilizzava un cilindro di rubino rivestito d'argento come risonatore, fu sviluppato nel 1960 presso gli Hughes Research Laboratories della California. Oggi i laser vengono utilizzati per una varietà di cose, dalla misurazione alla lettura di dati crittografati, e ci sono diversi modi per produrre laser, a seconda del budget e delle capacità.
Fare un passo
Parte 1 di 2: Capire come funzionano i laser
Passaggio 1. Fornire una fonte di energia
I laser funzionano, o "laser", stimolando gli elettroni ad emettere luce di una certa lunghezza d'onda. (Il processo fu suggerito per la prima volta nel 1917 da Albert Einstein.) Per emettere luce, gli elettroni devono prima assorbire energia per essere spinti in un'orbita più alta, e poi rilasciare quell'energia come luce quando ritornano nella loro orbita originale. Questa fonte di energia è chiamata "pompa".
- I piccoli laser, come quelli nei lettori CD e DVD e nei puntatori laser, utilizzano un circuito elettrico per fornire corrente elettrica a un diodo, che funge da pompa.
- Il laser ad anidride carbonica viene pompato da una corrente elettrica per stimolare gli elettroni.
- I laser ad eccimeri ottengono energia dalle reazioni chimiche.
- I laser in cristallo o vetro utilizzano una forte fonte di luce come una lampada ad arco o una lampada flash.
Passaggio 2. Incanalare l'energia attraverso il mezzo di amplificazione
Il mezzo di amplificazione, o mezzo laser attivo, amplifica l'energia rilasciata dal raggio a causa degli elettroni stimolati. Il mezzo di rinforzo può essere uno dei seguenti:
- Semiconduttori realizzati con materiali come arseniuro di gallio, arseniuro di gallio alluminio o arseniuro di gallio indio.
- Il cristallo a forma di cilindro di rubino utilizzato nel primo laser realizzato da Hughes Laboratories. Sono stati utilizzati anche zaffiri e melograni, oltre a fibre di vetro ottico. Il vetro ei cristalli sono trattati con ioni di metalli delle terre rare.
- Ceramica, anch'essa pretrattata con ioni di metalli delle terre rare.
- Liquidi, solitamente coloranti, sebbene i laser a infrarossi siano prodotti utilizzando un gin tonic come mezzo di amplificazione. Anche il dessert di gelatina (Jell-O) è stato utilizzato con successo come mezzo rinforzante.
- Gas, come anidride carbonica, azoto, vapori di mercurio o una miscela di elio-neon.
- Reazione chimica.
- Faretto elettronico.
- Materia nucleare. Il primo laser all'uranio è stato creato nel novembre del 1960, sei mesi dopo la creazione del primo laser a rubino.
Passaggio 3. Regolare gli specchi per accogliere la luce
Lo specchio, o risonatore, trattiene il raggio nella camera laser finché non raggiunge il livello di energia desiderato per la scarica, attraverso una piccola apertura in uno degli specchi o attraverso una lente.
- La configurazione più semplice del risonatore, il risonatore lineare, utilizza due specchi posti uno di fronte all'altro nella camera laser. Questa impostazione produce un singolo raggio di luce.
- Una disposizione più complicata, il risonatore ad anello, utilizza tre o più specchi. Questa disposizione può produrre un singolo raggio, con l'ausilio di un isolatore ottico, o un doppio raggio.
Passaggio 4. Utilizzare una lente di messa a fuoco per dirigere il raggio attraverso il mezzo di amplificazione
Insieme allo specchio, l'obiettivo aiuta a focalizzare e dirigere la luce in modo che il mezzo di amplificazione riceva quanta più luce possibile.
Parte 2 di 2: Realizzazione di laser
Metodo uno: realizzare un laser da un dispositivo laser
Passaggio 1. Trova un negozio che vende dispositivi laser
Puoi andare in un negozio di materiale elettrico o cercare in Internet un "dispositivo laser", un "modulo laser" o un "diodo laser". Il dispositivo laser dovrebbe includere:
- circuito di controllo. (Questa parte è talvolta venduta separatamente dagli altri componenti.) Cerca un circuito di controllo che ti permetta di regolare l'amperaggio.
- Diodi laser.
- Obiettivo, vetro o plastica, che può essere regolato. Di solito, il diodo e l'obiettivo sono confezionati insieme in un piccolo tubo. (Questi componenti sono talvolta venduti separatamente dal circuito del controller.)
Passaggio 2. Assemblare il circuito del controller
Molti dispositivi laser richiedono di costruire il proprio circuito di controllo. Questo tipo di dispositivo include un circuito stampato e le parti correlate e devi saldarli insieme, secondo lo schema fornito con il dispositivo. Tuttavia, ci sono anche altri dispositivi che hanno un circuito di controllo integrato.
- Puoi anche progettare tu stesso il circuito del controller, se hai l'esperienza elettronica per farlo. Il circuito del controller LM317 è un ottimo modello per progettare il tuo circuito. Assicurati di utilizzare un circuito resistore-condensatore in modo che l'energia generata non irradi impulsi eccessivi.
- Dopo aver costruito il circuito del controller, testarlo collegandolo a un diodo a emissione di luce (LED). Se il LED non si accende immediatamente, regolare il potenziometro. Se il problema persiste, ricontrolla il circuito e assicurati che tutte le parti siano collegate correttamente.
Passaggio 3. Collegare il circuito del controller al diodo
Se hai un multimetro digitale, collegalo al circuito per monitorare la corrente ricevuta dal diodo. La maggior parte dei diodi può ospitare un intervallo di 30-250 milliampere (mA), mentre un intervallo di 100-150 mA produrrà un raggio abbastanza forte.
Sebbene un raggio più forte del diodo produca un laser più potente, la corrente aggiuntiva necessaria per creare il raggio brucerà e danneggerà il diodo più rapidamente
Passaggio 4. Collegare la fonte di alimentazione (batteria) al circuito del controller
Il diodo dovrebbe essere brillante ora.
Passaggio 5. Regolare l'obiettivo per mettere a fuoco il raggio laser
Se vuoi evidenziare un muro, regolalo finché non appare un bel punto luminoso.
Dopo aver impostato correttamente l'obiettivo, posizionare un fiammifero nel percorso del laser e regolare l'obiettivo fino a quando la testa del fiammifero inizia a fumare. Puoi anche provare a gonfiare palloncini o fare dei buchi nella carta con un laser
Metodo due: realizzare laser da diodi usati
Passaggio 1. Procurati un masterizzatore DVD o Blu-Ray usato
Cerca un'unità con una velocità di scrittura di 16x o superiore. L'unità ha un diodo con una potenza di uscita di 150 milliwatt (mW) o superiore.
- Il masterizzatore DVD ha un diodo rosso con una lunghezza d'onda di 650 nanometri (nm).
- Lo scrittore Blu-Ray ha un diodo blu con una lunghezza d'onda di 405 nm.
- Il masterizzatore DVD dovrebbe essere in grado di scrivere dischi, anche se non deve avere successo. (In altre parole, il diodo dovrebbe funzionare ancora).
- Non utilizzare un lettore DVD, un masterizzatore CD o un lettore CD per sostituire il masterizzatore DVD. I lettori DVD hanno diodi rossi, ma non potenti come i masterizzatori DVD. I diodi per la masterizzazione di CD sono abbastanza potenti, ma emettono luce nella gamma degli infrarossi, quindi devi cercare raggi che non puoi vedere.
Passaggio 2. Prendi il diodo dal dispositivo di scrittura DVD/Blu-Ray
Capovolgere il dispositivo. Ci sono quattro o più viti che devono essere rimosse prima che il dispositivo possa essere aperto e il diodo possa essere rimosso.
- Una volta aperto il dispositivo, ci sarà una coppia di telai metallici tenuti in posizione da viti. Il telaio contiene i componenti laser. Dopo aver rimosso le viti, è possibile rimuovere il telaio e rimuovere i componenti del laser.
- I diodi sono più piccoli delle monete. Il diodo ha tre gambe metalliche e può essere racchiuso in uno strato metallico, con o senza una finestra protettiva trasparente, oppure può essere aperto.
- Devi prendere il diodo dal componente laser. Per semplificare le cose, rimuovere prima il dissipatore di calore dal componente laser prima di tentare di rimuovere il diodo. Se hai un cinturino da polso antistatico, indossalo quando prendi il diodo.
- Maneggiare il diodo con cura, ancor più se si tratta di un diodo aperto. Preparare una custodia antistatica per conservare i diodi fino a quando non si è pronti per fabbricare il laser.
Passaggio 3. Procurati una lente di messa a fuoco
Il raggio del diodo deve passare attraverso la lente di focalizzazione per produrre un laser. Puoi farlo in uno dei seguenti due modi:
- Usa una lente d'ingrandimento come punto focale. Muovi la lente d'ingrandimento finché non trovi il punto giusto per produrre il raggio laser, e questo dovrebbe essere fatto ogni volta che vuoi usare il laser.
- Procurati un kit di tubi dell'obiettivo con un diodo laser a bassa potenza, ad esempio 5 mW, e sostituisci il diodo con un diodo di un masterizzatore di DVD.
Passaggio 4. Ottieni o costruisci un circuito di controllo
Passaggio 5. Collegare il diodo al circuito del controller
Collegare il cavo positivo del diodo al cavo positivo del circuito del controller e il cavo negativo al cavo negativo. La posizione dei pin del diodo varia a seconda che si utilizzi un diodo rosso di un masterizzatore DVD o un diodo blu di un masterizzatore Blu-Ray.
- Tieni il diodo con le gambe rivolte verso di te, ruotandolo in modo che le basi delle gambe formino un triangolo rivolto verso destra. Su entrambi i diodi, la gamba superiore è la gamba positiva.
- Sul diodo rosso del masterizzatore DVD, la gamba al centro, che forma l'apice del triangolo, è la gamba negativa.
- Sul diodo blu dello scrittore Blu-Ray, la parte inferiore della gamba è la gamba negativa.
Passaggio 6. Collegare la fonte di alimentazione al circuito del controller
Passaggio 7. Regolare l'obiettivo per mettere a fuoco il raggio laser
Suggerimenti
- Più piccolo metti a fuoco il raggio laser, più potente sarà il laser, ma sarà efficace solo a quella lunghezza focale. Se messo a fuoco a una distanza di 1 m, il laser è efficace solo a una distanza di 1 m. Quando non vuoi usare il laser, disperdi il fuoco dell'obiettivo finché il raggio laser non raggiunge il diametro di una pallina da ping pong.
- Per proteggere il tuo dispositivo laser, riponilo in una presa, come una torcia a LED o un portabatterie, a seconda di quanto piccolo è il circuito del controller.
Avvertimento
- Non puntare il laser su una superficie che riflette la luce. I laser sono raggi di luce e possono essere riflessi proprio come i raggi non focalizzati, solo con conseguenze maggiori.
- Indossa sempre occhiali specifici per la lunghezza d'onda del raggio laser con cui stai lavorando (in questo caso, la lunghezza d'onda del diodo laser). Gli occhiali laser sono realizzati in colori che bilanciano il colore del raggio laser: verde per il laser rosso da 650 nm, rosso-arancio per il laser blu da 405 nm. Non utilizzare elmetti per saldatura, occhiali a coste o occhiali da sole al posto degli occhiali per laser.
- Non guardare nella sorgente del raggio laser né puntare il laser negli occhi delle persone. I laser di classe IIIb, il tipo di laser discusso in questo articolo, possono danneggiare l'occhio, anche con l'uso di occhiali laser. Anche l'illuminazione indiscriminata di un raggio laser è una violazione della legge.
