Устройство и применение лазера стр. 1 из 2

Требования к DVD-приводу

Как было сказано выше, очень важно, чтобы лазерный диод в устройстве был в рабочем состоянии. Поэтому не лишним будет удостовериться в этом

В ином случае комплектующие придётся покупать у людей, занимающихся продажей запчастей.

Также следует обратить внимание на марку изделия. Устройства от фирмы Samsung не подходят для создания лазера

Причина кроется в отстутствии специального корпуса
, из-за которого диод особенно подвержен механическим повреждениям, загрязнению и тепловым нагрузкам. Его вполне возможно сломать простым прикосновением руки.

Наилучший вариант — дисководы от компании LG. Помимо защиты оптического диода, в них устанавливаются кристаллы различной мощности. Это позволяет знать, какой мощностью будет обладать сам лазер.

Помимо работоспособности диодов и марки изделия, также необходимо учитывать тип DVD-привода. Обычный дисковод предназначен сугубо для считывания информации с носителя
. Поэтому для изготовления лазера потребуется записывающий дисковод, в котором имеется инфракрасный излучатель.

Резюмируя, можно выделить 3 основных требования к дисководу:

  • Устройство может записывать информацию на диск (записывающие модели).
  • Лазерные диоды в рабочем состоянии.
  • Имеется защита диодов (дисковод не от компании Samsung).

Подача питания

Часть работы выполнена. Теперь самодельное устройство необходимо обеспечить электрическим током. Питание стандартного диода должно быть 3V, а расход до 400 мА
. Эти значения могут меняться в зависимости от быстроты записи на диск.

Существует 2 способа питания, каждый из которых обладает преимуществами и недостатками. Тем не менее, каждый из работает от аккумулятора (батареек).

Первый вариант

Устройство и применение лазера стр. 1 из 2 Отличительная особенность первого способа — регуляция напряжения с помощью резистора. Лазеру не требуется большая мощность. Так, компонентам привода, скорость записи которого 16X, достаточно будет 200 мА
. Повышать это значение максимум можно до 300 мА, иначе существует вероятность испортить кристалл и забыть о самодельном лазере.

Главные преимущества такого способа заключаются в надёжности изделия и простоте изготовления. Основной недостаток — возможные проблемы с размещением батареек.

Второй способ

Создать лазер по данному варианту будет сложнее. Кроме того, готовое устройство больше подходит для стационарного размещения. Дело в драйвере (микросхеме LM-317)
, который из себя представляет плату для создания определённой мощности, а также ограничения электротока.

Устройство и применение лазера стр. 1 из 2

Как видно на схеме, для создания лазера потребуются:

  • Непосредственно, микросхема LM-317.
  • 2 резистора на 10 Ом.
  • 1 переменный резистор на 100 Ом.
  • 1 диод.
  • Конденсатор на 100 мкФ.

Вне зависимости от окружающей среды, а также источника питания, драйвер будет поддерживать мощность 7V.

Основные характеристики лазера. Особенности лазерного излучения. Способы создания инверсии.

Длина волны лазера

Волна – возмущение
(изменение состояния среды или поля),
распространяющееся в пространстве с
конечной скоростью.

Длина волны— расстояние,
на которое распространяется волна за
период, равное расстоянию между двумя
ближайшими точками среды, колеблющимися
в одной фазе. Длина волны электромагнитного
излучения оптического диапазона
измеряется в нанометрах (нм) или
микрометрах (мкм) ( 1мкм=1000нм).

Частота импульсов лазера

Частота колебаний
(импульсов)
– физическая величина,
равная числу колебаний (импульсов),
совершаемых за единицу времени. Единица
измерения в СИ – герц (Гц). 1 Гц – эта
частота, при которой 1 колебание
совершается за одну секунду.

Мощность излучения лазера

Мощность излучения
средняя мощность электромагнитного
излучения, переносимая через какую-либо
поверхность. Единица измерения в СИ —
Ватт (Вт). Плотность мощности излучения
— отношение потока излучения к площади
поверхности, перпендикулярной к
направлению распространения излучения.
Единица измерения в СИ — Вт/см2.

Спектр лазерного излучения (цвет
лазера)

Ультрафиолетовый диапазонот 180 до 400 нм;

Видимый спектр:

фиолетовый 400-450 нм;

синий 450-480 нм;

голубой 480-510 нм;

зелёный 510-575 нм;

жёлтый 575-585 нм;

оранжевый 585-620 нм;

красный 620-760 нм;

Инфракрасный диапазон:

Ближняя область 760 нм -15 мкм;

Дальняя область 15-30 мкм.

Читайте так же:  Выбор светильников для натяжных потолков

В физиотерапии наиболее
часто применяют лазерное излучение
красного и ближнего инфрак¬расного
диапазонов, которое обладает наибольшим
проникающим действием и мягкими
биологическими и лечебными эффектами.

Интенсивность лазерного излучения

В зависимости от выходной мощности
лазеры подразделяются на:

низкоэнергетические(плотность
мощности излучения менее 0.4 Вт/см2)

среднеэнергетические(плотность
мощности излучения 0.4-10 Вт/см2)

высокоэнергетические(плотность
мощности излучения более 10 Вт/см2).

Лазерное излучение имеет особые
физические свойства
:

монохроматичность(одноцветность)
– все электромагнитные колебания потока
излучения имеют одинаковую частоту и
длину волны;

когерентность(синфазность) —
совпадение фаз электромагнитных
колебаний излучения;

поляризация— фиксированная ориентация
векторов электромагнитного излучения
в пространстве относительно направления
его распространения;

направленность— малая расходимость
потока излучения.

Инверсия электронных населённостей— одно из фундаментальных понятий,
используемых для описания принципов
функционированиялазеров.

Устройство и применение лазера стр. 1 из 2

Устройство и применение лазера стр. 1 из 2

Второй вариант сборки

В данном случае при сборке лазерной установки необходимо руководствоваться следующей схемой.

Устройство и применение лазера стр. 1 из 2

Схема сборки лазерной установки

Данная схема, в отличие от вышеописанной не имеет проблем с падением яркости лазера. Эта проблема была решена благодаря применению в схеме
специального регулируемого стабилизатора (например, КРЕН12А или его распространенного аналога LM317T).
При этом необходимо знать, что выбранный стабилизатор является компенсационным. Он подает напряжение примерно на 1.4 В больше, чем требуется. В результате, чтобы получить в схеме на лазерный диод 3 В нужно подать от 4.4 В до 37 В. При этом на выходе все равно будет 3 В (конечно, при условии правильно подобранных резисторов).
Если на схему подавать меньше 4.4 В, то яркость лазера начнет падать, что характерно для первой схемы. В результате возникнет ситуация, аналогичная разрядке аккумулятора. Для диодов 780нм на схему потребуется подавать от 3,8 В до 37 В. Поэтому в такой ситуации данная схема может оказаться неэффективной, так как вольт-амперная характеристика здесь будет сильно плавать в зависимости от температуры окружающей среды. А это может привести к перегоранию схемы, если повышение значения тока вовремя не удаётся отследить.

Чтобы избежать перегрева, необходимо до полного разогрева источника света измерять ток. Это позволить устранить риск повышения предельно допустимого значения тока.
Специалисты рекомендуют использовать сопротивление для R1 в значении Ом. А для определения параметра R2 необходимо использовать следующую формулу: R2=R1*(Uвых.-Uопор.)/Uопор.
Следует знать, что первоначально R2 нужно ставить несколько меньше, чем было получена цифра при вычислениях. При этом следует одновременно к диоду подключить последовательно мультиметр, чтобы оценивать силу тока. Это позволит избежать ситуации появления тока чрезмерного значения.
В этой схеме допускается использование таких же конденсаторов, как и в предыдущей. А вот резисторы должны быть более качественными, особенно их подключение. Если во время работы установки произойдет обрыв контакта (размыкание цепи), то из-за возросшего напряжения светодиодный диод перегорит.

Вкратце о лазере

Лазер, или как его называют по-научному, оптический квантовый генератор — это специальное устройство, которое преобразует входящую энергию в узконаправленный луч. В современном мире подобные изделия чаще всего используются в космической сфере и на производстве
. Однако каждый любитель «покапаться» в электронике может сделать его самостоятельно, т. е. в домашних условиях своими руками и без применения специальных приборов.

Как было сказано выше, лазер можно сделать из двд-привода. Однако не стоит надеяться, что он по мощности будет аналогичен оружию «Звезды Смерти» из «Звёздных войн»
. Оптический лазер, который сделан своими руками, вряд ли справится с железом или деревом. Однако им будет вполне возможно разрезать:

Если резьба не нужна, лазером из DVD-дисковода можно:

  • Выжигать узоры или рисунки на деревянных поверхностях.
  • Подсвечивать различные объекты, удалённые на большом расстоянии.
  • Использовать в качестве украшения у себя дома.
  • Делать прямые линии (т. к. луч хорошо виден), что будет особенно полезно при строительстве и ремонте.

Помимо вышепечисленных вариантов, лазеру, изготовленному своими руками из DVD-привода, можно придумать множество самых разнообразных заданий. Особенно его потенциал хорошо раскрывается в творческой сфере.

Первый вариант сборки

В данной ситуации необходимо использовать следующую схему сборки устройства на основе лазерного диода, извлеченного из DVD-RW привода.

Читайте так же:  Сможет ли ультрафиолетовая лампа убить грибки и плесень в подвале, как повлияет

Устройство и применение лазера стр. 1 из 2

Схема сборки

Минусом такой схемы является наличие ситуации проседания напряжения аккумулятора в момент разрядки, что вызывает линейное падение степени яркости лазера.
Чтобы собрать лазерную установку по приведенной схеме, нужен не только диод, но и конденсаторы с любым напряжением (от 3В). На схеме они отмечен значком C1 и С2. Емкость первого конденсатора должна быть 0,1 мкФ, а второго – 100 мкФ. Они защитят диод от статического электричества, а также обеспечат плавный переход процессов.
Когда конденсаторы были подсоединены к лазерному источнику света, с выводом можно будет снять проволоку. При соединении к диоду один из выводов на корпус будет подавать минус. В тоже время второй вывод будет плюсом, а третий – не применяется. Расположение плюсов достаточно хорошо показано на второй схеме, которая будет описана ниже.
Стоит знать, что на корпус некоторых диодов подается плюс (например, у 808нм лд). Для сдвоенных моделей характерно наличие среднего вывода для общего минуса (G), а крайний – C для питания DVD, CD, D.
Запитать такую схему можно от мобильного аккумулятора или 3 аккумулятора АА.

При этом ток также может иметь отличные значения. К примеру, при соответствующих скоростях записи DVD-RW привода, лазерный диод может иметь следующие значения таких параметров, как мощность и ток:

  • при скорости 16 мощность составит 200мВт, а ток — 250-260мА;
  • при скорости 18 мощность составит 200мВт, а ток — 300-350мА;
  • при скорости 20 мощность составит 270мВт, а ток — 400-450мА;
  • при скорости 22 мощность составит 300мВт, а ток — 450-500мА;
  • при скорости 24 мощность составит 300мВт, а ток — 450-500мА.

Устройство и применение лазера стр. 1 из 2

Инфракрасный диод

Инфракрасный диод CD-RW привода будет иметь мощность в 100-200мВт. Для сравнения, фиолетовый в BLU-RAY RW — от 60 до 150мВт, а в не пишущих моделях -15 мВт.Перед сборкой данной схемы, при использовании лазерного диода DVD привода, необходимо узнать, какое сопротивление требуется для резистора R1.
Для этого можно использовать формулу R1=(Uвх.-Uпад.)/I , в которой:

  • Uвх. – напряжение, идущее от аккумулятора;
  • Uпад. — падение напряжения, которое принимает диод. Красный диод должен примерно иметь Uпад. равное 3 В. Такое напряжение пойдет для маломощного не пишущего DVD привода. Для инфракрасного диода Uпад. составит примерно 1,9 В, а для фиолетового или синего – 5,5 В и 4-4,4 В соответственно;
  • I — сила тока. Ее можно узнать из специальной таблицы.

При сборке лазера многие специалисты рекомендуют использовать резисторы большего сопротивления, чем получилось при расчетах. Это позволит защитить полупроводник от тока чрезмерного значения. Используя мультиметр, далее можно будет уменьшить сопротивление.

Шаг 11 Лазер

У DVD/CD приводов есть два лазера, в то время как у CD приводов всего один. Лазер, что используется для записи, может быть достаточно сильным, что бы поджигать спички и другие вещи.

Устройство и применение лазера стр. 1 из 2

повреждениям глаз или привести к ожогу кожи, это не весело!

Устройство и применение лазера стр. 1 из 2

Устройство и применение лазера стр. 1 из 2

Устройство и применение лазера стр. 1 из 2

Особенно спаяв пару стенок.

Теперь мы можем остановится. Я надеюсь вам понравилась эта статья. Экспериментируйте, творите новое и делитесь советами.

Всем спасибо за внимание. Лазерные указки, с которыми многие из нас игрались в детстве, вполне можно сделать своими руками в домашних условиях

А можно создать достаточно мощное приспособление, которое способно прожигать своим лучом предметы. И для этого нам потребуется лазерный диод, который можно извлечь из DVD-RW проигрывателя

Лазерные указки, с которыми многие из нас игрались в детстве, вполне можно сделать своими руками в домашних условиях. А можно создать достаточно мощное приспособление, которое способно прожигать своим лучом предметы. И для этого нам потребуется лазерный диод, который можно извлечь из DVD-RW проигрывателя.

Лазерный диод, взятый из DVD

Из этой статьи вы узнаете последовательность работы создания самодельного лазерного устройства, обладающего значительной мощностью.

Принцип действия лазерной указки

Устройство и применение лазера стр. 1 из 2По принципу действия лазер представляет собой генератор фотонов. Суть явления, которое лежит в его основе, состоит в том, что на атом оказывает воздействие энергия в виде фотона. В результате этот атом излучает следующий фотон, который движется в том же направлении, что и предыдущий. Эти фотоны имеют одну и ту же фазу и поляризацию. Разумеется, излучаемый свет в этом случае усиливается. Такое явление может произойти только в отсутствии термодинамического равновесия. Чтобы создать индуцированное излучение, применяют разные способы: химические, электрические, газовые и другие.

Читайте так же:  Рисунки на теле как выбрать или приготовить краску для боди-арта

Само слово «лазер» возникло не на пустом месте. Оно образовалось в результате сокращения слов, описывающих суть процесса. На английском полное название этого процесса звучит так: «light amplification by stimulated emission of radiation», что на русский переводится как «усиление света посредством вынужденного излучения». Если говорить по-научному, то лазерная указка — это оптический квантовый генератор.

Система накачки

Для
создания инверсной населённости среды
лазера используются различные механизмы.
В твердотельных
лазерахона осуществляется за счёт
облучения мощнымигазоразрядными
лампами-вспышками, сфокусированнымсолнечнымизлучением (так называемая оптическая
накачка) и излучением других лазеров
(в частности, полупроводниковых). При
этом возможна работа только в импульсном
режиме, поскольку требуются очень
большиеплотности
энергиинакачки, вызывающие при
длительном воздействии сильный разогрев
и разрушение стержня рабочего вещества.
В газовых и жидкостных лазерах используется
накачкаэлектрическим
разрядом. Такие лазеры работают в
непрерывном режиме. Накачкахимических
лазеров
происходит посредством протекания в
их активной среде химических
реакций. При этом инверсия населённостей
возникает либо непосредственно у
продуктов реакции, либо у специально
введённых примесей с подходящей
структурой энергетических уровней.
Накачкаполупроводниковых
лазеровпроисходит под действием
сильного прямоготокачерезp-n
переход, а также пучкомэлектронов.
Существуют и другие методы накачки
(газодинамические, заключающиеся в
резком охлаждении предварительно
нагретыхгазов;фотодиссоциация,
частный случай химической накачки и
др.).

На
рисунке: а — трёхуровневая и б —
четырёхуровневая схемы накачки активной
среды лазера.

Классическая
трёхуровневая система накачки рабочей
среды используется, например, в рубиновом
лазере. Рубинпредставляет собойкристаллкорундаAl2O3,
легированныйнебольшим количествомионовхромаCr3+,
которые и являются источником лазерного
излучения. Из-за влияния электрического
полякристаллической
решёткикорунда внешний энергетический
уровень хромаE2
расщеплён (см. эффект
Штарка). Именно это делает возможным
использование немонохроматического
излучения в качестве накачки. При этом
атом переходит из основного состояния
с энергиейE
в возбуждённое с энергией около E2.
В этом состоянии атом может находиться
сравнительно недолго (порядка 10−8
с), почти сразу происходит безызлучательный
переход на уровень E1,
на котором атом может находиться
значительно дольше (до 10−3
с), это так называемый метастабильный
уровень. Возникает возможность
осуществления индуцированного излучения
под воздействием других случайных
фотонов. Как только атомов, находящихся
в метастабильном состоянии становится
больше, чем в основном, начинается
процесс генерации.

Следует
отметить, что создать инверсию
населённостей атомов хрома Cr с помощью
накачки непосредственно с уровня E
на уровень E1
нельзя. Это связано с тем, что если
поглощение и вынужденное излучение
происходят между двумя уровнями, то оба
эти процесса протекают с одинаковой
скоростью. Поэтому в данном случае
накачка может лишь уравнять населённости
двух уровней, чего недостаточно для
возникновения генерации.

В
некоторых лазерах, например в неодимовом,
генерация излучения в котором происходит
на ионах неодимаNd3+,
используется четырёхуровневая схема
накачки. Здесь между метастабильным E2
и основным уровнем E
имеется промежуточный — рабочий
уровень E1.
Вынужденное излучение происходит при
переходе атома между уровнями E2
и E1.
Преимущество этой схемы заключается в
том, что в данном случае легко выполнить
условие инверсной населенности, так
как время жизни верхнего рабочего уровня
(E2)
на несколько порядков больше времени
жизни нижнего уровня (E1).
Это значительно снижает требования к
источнику накачки

Кроме того, подобная
схема позволяет создавать мощные лазеры,
работающие в непрерывном режиме, что
очень важно для некоторых применений.
Однако подобные лазеры обладают
существенным недостатком в виде низкого
квантового КПД, которое определяется
как отношение энергии излученного
фотона к энергии поглощенного фотона
накачки (ηквантовое
= hνизлучения/hνнакачки)

Список источников

  • tokar.guru
  • light-stepp.ru
  • StudFiles.net
Ссылка на основную публикацию