El terme "làser" significa "amplificació de la llum per emissió estimulada de radiació". El primer làser, que utilitzava un cilindre de rubí recobert de plata com a ressonador, es va desenvolupar el 1960 als Laboratoris de Recerca Hughes de Califòrnia. Avui en dia, els làsers s’utilitzen per a diverses coses, des de la mesura fins a la lectura de dades xifrades, i hi ha diverses maneres de fabricar làsers, segons el pressupost i les capacitats.
Pas
Part 1 de 2: Comprendre el funcionament dels làsers
Pas 1. Proporcionar una font d'energia
Els làsers funcionen, o "làsers", estimulant electrons perquè emetin llum d'una certa longitud d'ona. (El procés va ser suggerit per primera vegada el 1917 per Albert Einstein.) Per emetre llum, els electrons primer han d’absorbir energia per poder ser propulsats a una òrbita superior i després alliberar aquesta energia com a llum en tornar a la seva òrbita original. Aquesta font d'energia s'anomena "bomba".
- Els làsers petits, com els reproductors de CD i DVD i els punters làser, utilitzen un circuit elèctric per proporcionar corrent elèctric a un díode, que actua com a bomba.
- El làser de diòxid de carboni és bombat per un corrent elèctric per estimular els electrons.
- Els làsers excimers obtenen energia a partir de reaccions químiques.
- Els làsers de cristall o vidre utilitzen una font de llum forta, com ara una làmpada d’arc o una làmpada de flaix.
Pas 2. Canalitzar l'energia a través del medi amplificador
El medi amplificador, o medi làser actiu, amplifica l'energia alliberada pel feix a causa dels electrons estimulats. El mitjà de reforç pot ser un dels següents:
- Semiconductors fets de materials com l’arsenur de gal, l’arsenur d’alumini o l’arseniur de gal.
- El cristall en forma de cilindre de rubí utilitzat en el primer làser fabricat per Hughes Laboratories. També s’han utilitzat safirs i magranes, així com fibres de vidre òptic. El vidre i els cristalls es tracten amb ions de metalls de terres rares.
- Ceràmica, que també es pretracta amb ions metàl·lics de terres rares.
- Els líquids, generalment són colorants, encara que els làsers d’infrarojos es produeixen utilitzant un gintònic com a mitjà amplificador. Les postres de gelatina (Jell-O) també s'han utilitzat amb èxit com a mitjà d'enfortiment.
- Gasos, com ara diòxid de carboni, nitrogen, vapor de mercuri o una barreja d'heli-neó.
- Reacció química.
- Foc d’electrons.
- Matèria nuclear. El primer làser d’urani es va crear el novembre de 1960, sis mesos després de la creació del primer làser de rubí.
Pas 3. Ajusteu els miralls per adaptar-los a la llum
El mirall o ressonador reté el feix a la cambra làser fins que arriba al nivell d'energia desitjat per a la descàrrega, ja sigui a través d'una petita obertura en un dels miralls o a través d'una lent.
- La configuració més simple del ressonador, el ressonador lineal, utilitza dos miralls situats oposats a la cambra làser. Aquest paràmetre produeix un sol feix de llum.
- Un acord més complicat, el ressonador de l’anell, utilitza tres o més miralls. Aquesta disposició pot produir un feix únic, amb l'ajut d'un aïllador òptic, o un feix doble.
Pas 4. Utilitzeu una lent d'enfocament per dirigir el feix a través del medi amplificador
Juntament amb el mirall, l’objectiu ajuda a enfocar i dirigir la llum de manera que el medi amplificador obtingui tanta llum com sigui possible.
Part 2 de 2: fabricació de làsers
Primer mètode: fabricació d’un làser a partir d’un dispositiu làser
Pas 1. Cerqueu una botiga que venda dispositius làser
Podeu anar a una botiga d’electricitat o buscar a Internet un “dispositiu làser”, un “mòdul làser” o un “díode làser”. El dispositiu làser ha d'incloure:
- circuit de controlador. (De vegades, aquesta peça es ven per separat d'altres components.) Cerqueu un circuit de control que us permeti regular l'amperatge.
- Diodos làser.
- Lent, vidre o plàstic, que es pot ajustar. Normalment, el díode i la lent s’envasen junts en un petit tub. (De vegades, aquests components es venen per separat del circuit del controlador.)
Pas 2. Muntar el circuit del controlador
Molts dispositius làser requereixen que creeu el vostre propi circuit de controlador. Aquest tipus de dispositiu inclou una placa de circuit i parts relacionades i heu de soldar-les juntes, segons l’esquema que s’inclou amb el dispositiu. Tot i això, també hi ha altres dispositius que tenen un circuit de control incorporat.
- També podeu dissenyar el circuit del controlador vosaltres mateixos si teniu experiència en electrònica per fer-ho. El circuit del controlador LM317 és una excel·lent plantilla per dissenyar el vostre propi circuit. Assegureu-vos que utilitzeu un circuit de resistència-condensador de manera que l'energia generada no irradii impulsos excessius.
- Després de construir el circuit del controlador, proveu-lo connectant-lo a un díode emissor de llum (LED). Si el LED no s’encén immediatament, ajusteu el potenciòmetre. Si el problema persisteix, comproveu de nou el circuit i assegureu-vos que totes les parts estan connectades correctament.
Pas 3. Connecteu el circuit del controlador amb el díode
Si teniu un multímetre digital, connecteu-lo al circuit per controlar el corrent rebut pel díode. La majoria dels díodes poden acomodar un rang de 30-250 miliamperis (mA), mentre que un rang de 100-150 mA produirà un feix força fort.
Tot i que un feix més fort del díode produirà un làser més potent, el corrent addicional necessari per crear el feix es cremarà i danyarà el díode més ràpidament
Pas 4. Connecteu la font d'alimentació (bateria) al circuit del controlador
El díode hauria d’estar brillant ara.
Pas 5. Ajusteu l'objectiu per enfocar el raig làser
Si voleu ressaltar una paret, ajusteu-la fins que aparegui un punt brillant agradable.
Després d’establir correctament l’objectiu, col·loqueu un pal de llumins al recorregut del làser i ajusteu l’objectiu fins que el cap del partit comenci a fumar. També podeu provar de volar globus o perforar forats al paper amb un làser
Mètode segon: fabricació de làsers a partir de díodes usats
Pas 1. Obteniu un gravador de DVD o Blu-Ray usat
Cerqueu una unitat amb una velocitat d’escriptura igual o superior a 16 vegades. La unitat té un díode amb una potència de sortida de 150 milliwatts (mW) o superior.
- El gravador de DVD té un díode vermell amb una longitud d'ona de 650 nanòmetres (nm).
- El gravador Blu-Ray té un díode blau amb una longitud d’ona de 405 nm.
- El gravador de DVD hauria de ser prou capaç d’escriure discos, tot i que no ha de tenir èxit. (En altres paraules, el díode encara hauria de funcionar).
- No utilitzeu un lector de DVD, un gravador de CD o un lector de CD per substituir el gravador de DVD. Els lectors de DVD tenen díodes vermells, però no tan potents com els gravadors de DVD. Els díodes de gravació de CD són força potents, però emeten llum a l’interval d’infrarojos, de manera que cal buscar feixos que no es puguin veure.
Pas 2. Preneu el díode del dispositiu de gravació de DVD / Blu-Ray
Invertir el dispositiu. Hi ha quatre o més cargols que s’han d’eliminar abans d’obrir el dispositiu i eliminar el díode.
- Un cop obert el dispositiu, hi haurà un parell de marcs metàl·lics subjectats per cargols. El marc conté els components del làser. Després de treure els cargols, podeu treure el marc i eliminar els components del làser.
- Els díodes són més petits que les monedes. El díode té tres potes metàl·liques i es pot incloure en una capa metàl·lica, amb o sense una finestra protectora transparent, o bé pot estar obert.
- Cal prendre el díode del component làser. Per facilitar les coses, primer traieu el dissipador de calor del component làser abans d'intentar eliminar el díode. Si teniu una corretja antiestàtica, utilitzeu-la quan agafeu el díode.
- Manipuleu el díode amb cura, encara amb més cura si es tracta d’un díode obert. Prepareu un estoig antiestàtic per emmagatzemar els díodes fins que estigueu preparats per fabricar el làser.
Pas 3. Obteniu una lent d'enfocament
El feix del díode ha de passar a través de la lent d'enfocament per tal de produir un làser. Podeu fer-ho d'una de les dues maneres següents:
- Utilitzeu una lupa com a focus. Moveu la lupa fins que trobeu el punt adequat per produir el feix làser, i això s’ha de fer cada vegada que vulgueu utilitzar el làser.
- Obteniu un kit de tubs d’objectiu amb un díode làser de baixa potència, com ara 5 mW, i substituïu el díode per un díode d’un gravador de DVD.
Pas 4. Obtenir o construir un circuit de controlador
Pas 5. Connecteu el díode al circuit del controlador
Connecteu el cable positiu del díode al cable positiu del circuit del controlador i el cable negatiu al cable negatiu. La ubicació dels pins del díode varia segons si utilitzeu un díode vermell d’un gravador de DVD o un díode blau d’un gravador Blu-Ray.
- Mantingueu el díode amb les potes orientades cap a vosaltres, girant-lo de manera que les bases de les potes formin un triangle apuntant cap a la dreta. En els dos díodes, la cama superior és la cama positiva.
- Al díode vermell del gravador de DVD, la pota del centre, que forma l’àpex del triangle, és la pota negativa.
- Al díode blau de l’escriptor Blu-Ray, la part inferior de la cama és la cama negativa.
Pas 6. Connecteu la font d'alimentació al circuit del controlador
Pas 7. Ajusteu l'objectiu per enfocar el raig làser
Consells
- Com més petit focalitzeu el raig làser, més potent serà el làser, però només serà efectiu a aquesta distància focal. Si està enfocat a una distància d’1 m, el làser només és efectiu a una distància d’1 m. Quan no vulgueu utilitzar el làser, disperseu l'enfocament de l'objectiu fins que el feix del làser tingui aproximadament el diàmetre d'una bola de ping pong.
- Per protegir el dispositiu làser, emmagatzemeu-lo en un receptacle, com ara una llanterna LED o un suport de bateria, segons el petit circuit del vostre controlador.
Advertiment
- No brilleu el làser sobre una superfície que reflecteixi la llum. Els làsers són feixos de llum i es poden reflectir igual que els feixos no enfocats, només amb conseqüències majors.
- Utilitzeu sempre ulleres específiques de la longitud d’ona del feix làser amb el qual esteu treballant (en aquest cas, la longitud d’ona del díode làser). Les ulleres làser es fabriquen en colors que equilibren el color del feix làser: verd per al làser vermell de 650 nm, vermell-taronja per al làser blau de 405 nm. No utilitzeu cascos de soldadura, ulleres de canalé o ulleres de sol en lloc d’unes ulleres làser.
- No mireu cap a la font del feix làser ni brilleu el làser als ulls de les persones. Els làsers de classe IIIb, el tipus de làser comentat en aquest article, poden danyar l’ull, fins i tot amb l’ús d’ulleres làser. Brillar indistintament un raig làser també suposa una violació de la llei.
