O homem aprendeu muitas invenções técnicas observando fenômenos naturais, analisando-os e aplicando os conhecimentos adquiridos na realidade envolvente. Foi assim que o homem ganhou a habilidade de acender fogo, criou uma roda, aprendeu a gerar eletricidade e ganhou controle sobre a reação nuclear.

Ao contrário de todas essas invenções, o laser não possui análogos na natureza. O seu surgimento esteve associado exclusivamente a pressupostos teóricos no quadro do emergente física quântica. A existência do princípio que serviu de base ao laser foi prevista no início do século XX pelo maior cientista Alberto Einstein.

A palavra “laser” surgiu como resultado da redução de cinco palavras que descrevem a essência de um processo físico às primeiras letras. Em russo, esse processo é chamado de “amplificação de luz por emissão estimulada”.

Pelo seu princípio de funcionamento, um laser é um gerador quântico de fótons. A essência do fenômeno subjacente é que, sob a influência da energia na forma de um fóton, um átomo emite outro fóton, idêntico ao primeiro na direção do movimento, sua fase e polarização. Como resultado, a luz emitida é melhorada.

Este fenômeno é impossível em condições de equilíbrio termodinâmico. Para criar uso de radiação estimulada várias maneiras: elétricos, químicos, gases e outros. Lasers usados ​​em condições de vida(unidades de disco laser, impressoras laser) usam método semicondutor estimulação da radiação sob a influência corrente elétrica.

O princípio de funcionamento é passar o fluxo de ar através do aquecedor para o tubo da pistola de ar quente e, tendo atingido definir temperaturas, passando por bicos especiais na peça a ser soldada.

Se ocorrer um mau funcionamento inversor de soldagem você pode consertar sozinho. Dicas de reparo podem ser lidas.

Além disso, um componente necessário de qualquer laser completo é ressonador óptico, cuja função é amplificar um feixe de luz refletindo-o múltiplas vezes. Para este propósito, os sistemas laser utilizam espelhos.

Deve-se dizer que criar um laser realmente poderoso com as próprias mãos em casa não é realista. Para isso, é necessário ter conhecimentos especiais, realizar cálculos complexos e ter um bom material e base técnica.

Por exemplo, máquinas a laser que podem cortar metal ficam extremamente quentes e requerem medidas extremas de resfriamento, incluindo o uso de nitrogênio líquido. Além disso, os dispositivos que operam com base no princípio quântico são extremamente caprichosos, exigem o ajuste mais fino e não toleram nem mesmo os menores desvios dos parâmetros exigidos.

Componentes necessários para montagem

Para montar um circuito de laser com suas próprias mãos você precisará de:

• DVD-ROM com função regravável (RW). Ele contém um diodo laser vermelho com potência de 300 mW. Você pode usar diodos laser da BLU-RAY-ROM-RW - eles emitem luz violeta com potência de 150 mW. Para nossos propósitos, as melhores ROMs são aquelas que possuem velocidades de gravação mais rápidas: são mais poderosas.
• Pulso NCP1529. O conversor produz uma corrente de 1A, estabiliza a tensão na faixa de 0,9-3,9 V. Esses indicadores são ideais para nosso diodo laser, que requer uma tensão constante de 3 V.
• Colimador para obter um feixe de luz uniforme. Existem agora vários módulos de laser à venda de vários fabricantes, incluindo colimadores.
• Lente de saída da ROM.
• Uma caixa, por exemplo, de um ponteiro laser ou lanterna.
• Fios.
• Baterias 3,6 V.

Para conectar as peças que você precisa. Além disso, você precisará de uma chave de fenda e uma pinça.

Como fazer um laser a partir de uma unidade de disco?

O procedimento de montagem de um laser simples consiste nas seguintes etapas.

Não é nada difícil de fazer. A diferença está no número de contatos. EM interruptor de passagem, ao contrário do simples, três contatos em vez de dois.

Desta forma você pode montar o laser mais simples. O que um “amplificador de luz” caseiro pode fazer:

• Acenda um fósforo à distância.
• Derreta sacos plásticos e lenços de papel.
• Emite um feixe a uma distância superior a 100 metros.

Este laser é perigoso: não queima a pele ou as roupas, mas pode causar danos aos olhos.

Portanto, você precisa usar tal dispositivo com cuidado: não direcione-o para superfícies reflexivas (espelhos, vidros, refletores) e, em geral, seja extremamente cuidadoso - o feixe pode causar danos se atingir o olho, mesmo a uma distância de cem metros. .

Laser DIY em vídeo

Hoje falaremos sobre como fazer um poderoso laser verde ou azul em casa a partir de materiais improvisados. Também consideraremos desenhos, diagramas e o design de ponteiros laser caseiros com feixe de ignição e alcance de até 20 km

A base do dispositivo laser é um gerador quântico óptico que, utilizando energia elétrica, térmica, química ou outra, produz um feixe de laser.

A operação de um laser é baseada no fenômeno da radiação forçada (induzida). A radiação laser pode ser contínua, com potência constante, ou pulsada, atingindo potências de pico extremamente elevadas. A essência do fenômeno é que um átomo excitado é capaz de emitir um fóton sob a influência de outro fóton sem sua absorção, se a energia deste último for igual à diferença nas energias dos níveis do átomo antes e depois do radiação. Nesse caso, o fóton emitido é coerente com o fóton que causou a radiação, ou seja, é sua cópia exata. Desta forma a luz é amplificada. Este fenômeno difere da radiação espontânea, em que os fótons emitidos possuem direções de propagação, polarização e fase aleatórias.
A probabilidade de um fóton aleatório causar uma emissão estimulada de um átomo excitado é exatamente igual à probabilidade de absorção desse fóton por um átomo em um estado não excitado. Portanto, para amplificar a luz, é necessário que haja mais átomos excitados no meio do que não excitados. Num estado de equilíbrio, esta condição não é satisfeita, então usamos vários sistemas bombear o meio ativo do laser (óptico, elétrico, químico, etc.). Em alguns esquemas, o elemento de trabalho do laser é usado como amplificador óptico para radiação de outra fonte.

Não há fluxo externo de fótons em um gerador quântico; uma população inversa é criada dentro dele; várias fontes bombeando. Dependendo das fontes, existem diferentes métodos de bombeamento:
óptico - lâmpada de flash poderosa;
descarga de gás na substância de trabalho (meio ativo);
injeção (transferência) de portadores de corrente em um semicondutor na zona
transições pn;
excitação eletrônica (irradiação de um semicondutor puro no vácuo com fluxo de elétrons);
térmico (aquecimento de gás seguido de resfriamento rápido;
químico (uso de energia reações químicas) e alguns outros.

A fonte primária de geração é o processo de emissão espontânea, portanto, para garantir a continuidade das gerações de fótons, é necessária a existência de um feedback positivo, devido ao qual os fótons emitidos provocam atos subsequentes de emissão induzida. Para fazer isso, o meio ativo do laser é colocado em uma cavidade óptica. No caso mais simples, consiste em dois espelhos, um dos quais é translúcido - através dele o feixe de laser sai parcialmente do ressonador.

Refletindo nos espelhos, o feixe de radiação passa repetidamente pelo ressonador, causando nele transições induzidas. A radiação pode ser contínua ou pulsada. Ao mesmo tempo, utilizando vários dispositivos para desligar e ligar rapidamente o feedback e assim reduzir o período dos pulsos, é possível criar condições para a geração de radiação de altíssima potência - são os chamados pulsos gigantes. Este modo de operação do laser é denominado modo Q-switched.
O feixe de laser é um fluxo de luz coerente, monocromático, polarizado e direcionado de maneira estreita. Em suma, trata-se de um feixe de luz emitido não apenas por fontes síncronas, mas também em uma faixa muito estreita e direcionalmente. Uma espécie de fluxo luminoso extremamente concentrado.

A radiação gerada por um laser é monocromática, a probabilidade de emissão de um fóton de determinado comprimento de onda é maior que a de um fóton próximo, associada ao alargamento da linha espectral, e a probabilidade de transições induzidas nesta frequência também tem um máximo. Portanto, gradualmente durante o processo de geração, os fótons de um determinado comprimento de onda dominarão todos os outros fótons. Além disso, devido ao arranjo especial dos espelhos, apenas os fótons que se propagam em uma direção paralela ao eixo óptico do ressonador a uma curta distância dele são retidos no feixe de laser; Assim, o feixe de laser possui um ângulo de divergência muito pequeno. Finalmente, o feixe de laser possui uma polarização estritamente definida. Para fazer isso, vários polarizadores são introduzidos no ressonador, por exemplo, podem ser placas de vidro planas instaladas em um ângulo de Brewster em relação à direção de propagação do feixe de laser;

O comprimento de onda de trabalho do laser, bem como outras propriedades, dependem de qual fluido de trabalho é usado no laser. O fluido de trabalho é “bombeado” com energia para produzir um efeito de inversão de populações eletrônicas, que provoca emissão estimulada de fótons e um efeito de amplificação óptica. A forma mais simples O ressonador óptico consiste em dois espelhos paralelos (também pode haver quatro ou mais deles) localizados ao redor do fluido de trabalho do laser. A radiação estimulada do fluido de trabalho é refletida de volta pelos espelhos e novamente amplificada. Até o momento em que sai, a onda pode ser refletida muitas vezes.

Então, vamos formular brevemente as condições necessárias para criar uma fonte de luz coerente:

você precisa de uma substância funcional com população invertida. Só então a amplificação da luz pode ser conseguida através de transições forçadas;
a substância de trabalho deve ser colocada entre os espelhos que fornecem feedback;
o ganho dado pela substância de trabalho, o que significa que o número de átomos ou moléculas excitadas na substância de trabalho deve ser maior que um valor limite dependendo da refletância do espelho de saída.

Os seguintes tipos de fluidos de trabalho podem ser usados ​​no projeto de lasers:

Líquido. É usado como fluido de trabalho, por exemplo, em lasers de corante. Inclui: solvente orgânico(metanol, etanol ou etilenoglicol) em que os corantes químicos (cumarina ou rodamina) são dissolvidos. O comprimento de onda operacional dos lasers líquidos é determinado pela configuração das moléculas de corante utilizadas.

Gases. Em particular, dióxido de carbono, argônio, criptônio ou misturas de gases, como nos lasers de hélio-néon. O “bombeamento” com a energia desses lasers é mais frequentemente realizado por meio de descargas elétricas.
Sólidos (cristais e vidros). O material sólido de tais fluidos de trabalho é ativado (dopado) pela adição de uma pequena quantidade de íons cromo, neodímio, érbio ou titânio. Os cristais comuns usados ​​são granada de ítrio-alumínio, fluoreto de ítrio-lítio, safira (óxido de alumínio) e vidro de silicato. Os lasers de estado sólido são geralmente “bombeados” por uma lâmpada de flash ou outro laser.

Semicondutores. Um material no qual a transição de elétrons entre níveis de energia pode ser acompanhada por radiação. Os lasers semicondutores são muito compactos e “bombeados” pela corrente elétrica, permitindo que sejam usados ​​em dispositivos de consumo, como CD players.

Para transformar um amplificador em oscilador, é necessário organizar o feedback. Nos lasers, isso é conseguido colocando a substância ativa entre superfícies refletoras (espelhos), formando um chamado “ressonador aberto” devido ao fato de parte da energia emitida pela substância ativa ser refletida nos espelhos e retornar novamente para substância ativa

O laser usa ressonadores ópticos vários tipos- com espelhos planos, esféricos, combinações de planos e esféricos, etc. Em ressonadores ópticos que fornecem feedback no Laser, apenas certos tipos de oscilações do campo eletromagnético podem ser excitados, que são chamados de oscilações naturais ou modos do ressonador.

Os modos são caracterizados pela frequência e forma, ou seja, pela distribuição espacial das vibrações. Em um ressonador com espelhos planos, os tipos de oscilações correspondentes às ondas planas que se propagam ao longo do eixo do ressonador são predominantemente excitados. Um sistema de dois espelhos paralelos ressoa apenas em determinadas frequências - e no laser também desempenha o papel que um circuito oscilatório desempenha em geradores convencionais de baixa frequência.

A utilização de um ressonador aberto (e não fechado - cavidade metálica fechada - característico da faixa de microondas) é fundamental, pois na faixa óptica um ressonador com dimensões L = ? (L é o tamanho característico do ressonador, ? é o comprimento de onda) simplesmente não pode ser fabricado, e em L >> ? um ressonador fechado perde suas propriedades ressonantes, pois o número tipos possíveis as oscilações tornam-se tão grandes que se sobrepõem.

A ausência de paredes laterais reduz significativamente o número de tipos possíveis de oscilações (modos) devido ao fato de que as ondas que se propagam em ângulo com o eixo do ressonador ultrapassam rapidamente seus limites, e permite manter as propriedades ressonantes do ressonador em L >> ?. No entanto, o ressonador do laser não apenas fornece feedback, devolvendo a radiação refletida dos espelhos para a substância ativa, mas também determina o espectro da radiação laser, suas características energéticas e a direção da radiação.
Na aproximação mais simples de uma onda plana, a condição para ressonância em um ressonador com espelhos planos é que um número inteiro de meias ondas caiba ao longo do comprimento do ressonador: L=q(?/2) (q é um número inteiro) , o que leva a uma expressão para a frequência do tipo de oscilação com o índice q: ?q=q(C/2L). Como resultado, o espectro de radiação da luz, via de regra, é um conjunto de linhas espectrais estreitas, cujos intervalos são idênticos e iguais a c/2L. O número de linhas (componentes) para um determinado comprimento L depende das propriedades do meio ativo, ou seja, do espectro de emissão espontânea utilizado na transição quântica e pode atingir várias dezenas e centenas. Sob certas condições, é possível isolar um componente espectral, ou seja, implementar um modo laser monomodo. A largura espectral de cada componente é determinada pelas perdas de energia no ressonador e, em primeiro lugar, pela transmissão e absorção da luz pelos espelhos.

O perfil de frequência do ganho na substância de trabalho (é determinado pela largura e forma da linha da substância de trabalho) e o conjunto de frequências naturais do ressonador aberto. Para ressonadores abertos com alto fator de qualidade usados ​​​​em lasers, a largura de banda do ressonador ??p, que determina a largura das curvas de ressonância dos modos individuais, e até mesmo a distância entre os modos vizinhos ??h acabam sendo menores que a largura de linha de ganho ??h, e mesmo em lasers a gás, onde o alargamento da linha é menor. Portanto, vários tipos de oscilações do ressonador entram no circuito de amplificação.

Assim, o laser não gera necessariamente em uma frequência com mais frequência, pelo contrário, a geração ocorre simultaneamente em vários tipos de oscilações, para qual amplificação? mais perdas no ressonador. Para que o laser opere em uma frequência (em modo de frequência única), é necessário, via de regra, tomar medidas especiais (por exemplo, aumentar as perdas, conforme mostrado na Figura 3) ou alterar a distância entre os espelhos para que apenas um entre no circuito de ganho. Como em óptica, como observado acima, ?h > ?p e a frequência de geração em um laser é determinada principalmente pela frequência do ressonador, então, para manter a frequência de geração estável, é necessário estabilizar o ressonador. Portanto, se o ganho na substância de trabalho cobre as perdas no ressonador para certos tipos de oscilações, ocorre geração sobre elas. A semente para sua ocorrência é, como em qualquer gerador, o ruído, que representa emissão espontânea em lasers.
Para que o meio ativo emita luz monocromática coerente é necessário introduzir feedback, ou seja, parte do fluxo luminoso emitido por este meio é direcionado de volta ao meio para produzir emissão estimulada. Positivo opiniãoé realizada por meio de ressonadores ópticos, que na versão elementar são dois espelhos coaxiais (paralelos e no mesmo eixo), um dos quais é translúcido e o outro é “surdo”, ou seja, reflete completamente o fluxo luminoso. A substância de trabalho (meio ativo), na qual é criada uma população inversa, é colocada entre os espelhos. A radiação estimulada passa pelo meio ativo, é amplificada, refletida no espelho, passa novamente pelo meio e é ainda mais amplificada. Através de um espelho translúcido, parte da radiação é emitida para o ambiente externo, e parte é refletida de volta ao ambiente e novamente amplificada. Sob certas condições, o fluxo de fótons dentro da substância de trabalho começará a aumentar como uma avalanche, e a geração de luz monocromática coerente começará.

O princípio de funcionamento de um ressonador óptico, o número predominante de partículas da substância de trabalho, representadas por círculos abertos, estão no estado fundamental, ou seja, no nível de energia mais baixo. Só não grande número as partículas, representadas por círculos escuros, estão em um estado excitado eletronicamente. Quando a substância de trabalho é exposta a uma fonte de bombeamento, a maioria das partículas entra em estado excitado (o número de olheiras aumentou) e uma população inversa é criada. A seguir (Fig. 2c) ocorre a emissão espontânea de algumas partículas que ocorrem em um estado eletronicamente excitado. A radiação direcionada em um ângulo em relação ao eixo do ressonador deixará a substância de trabalho e o ressonador. A radiação direcionada ao longo do eixo do ressonador se aproximará superfície do espelho.

Para um espelho translúcido, parte da radiação passará através dele para ambiente, e parte será refletida e novamente direcionada para a substância de trabalho, envolvendo partículas em estado excitado no processo de emissão estimulada.

No espelho “surdo”, todo o fluxo do feixe será refletido e passará novamente pela substância de trabalho, induzindo radiação de todas as partículas excitadas restantes, o que reflete a situação em que todas as partículas excitadas abandonaram sua energia armazenada, e na saída de no ressonador, na lateral do espelho translúcido, formou-se um poderoso fluxo de radiação induzida.

Básico elementos estruturais os lasers incluem uma substância funcional com certos níveis de energia de seus átomos e moléculas constituintes, uma fonte de bomba que cria uma população inversa na substância funcional e um ressonador óptico. Há um grande número de lasers diferentes, mas todos possuem o mesmo e, além disso, um diagrama de circuito simples do dispositivo, que é apresentado na Fig. 3.

A exceção são os lasers semicondutores devido à sua especificidade, já que tudo neles é especial: a física dos processos, os métodos de bombeamento e o design. Semicondutores são formações cristalinas. Em um átomo individual, a energia do elétron assume valores discretos estritamente definidos e, portanto, os estados de energia do elétron no átomo são descritos na linguagem dos níveis. Num cristal semicondutor, os níveis de energia formam bandas de energia. Em um semicondutor puro que não contém impurezas, existem duas bandas: a chamada banda de valência e a banda de condução localizada acima dela (na escala de energia).

Entre eles existe uma lacuna de valores de energia proibidos, que é chamada de bandgap. A uma temperatura do semicondutor igual ao zero absoluto, a banda de valência deve estar completamente preenchida com elétrons e a banda de condução deve estar vazia. Em condições reais a temperatura é sempre mais alta zero absoluto. Mas um aumento na temperatura leva à excitação térmica dos elétrons, alguns deles saltam da banda de valência para a banda de condução.

Como resultado deste processo, um certo número (relativamente pequeno) de elétrons aparece na banda de condução, e um número correspondente de elétrons estará faltando na banda de valência até que ela esteja completamente preenchida. Uma vacância de elétrons na banda de valência é representada por uma partícula carregada positivamente, chamada de buraco. A transição quântica de um elétron através do band gap de baixo para cima é considerada como um processo de geração de um par elétron-buraco, com elétrons concentrados na borda inferior da banda de condução e buracos na borda superior da banda de valência. As transições através da zona proibida são possíveis não apenas de baixo para cima, mas também de cima para baixo. Este processo é chamado de recombinação elétron-buraco.

Quando um semicondutor puro é irradiado com luz cuja energia do fóton excede ligeiramente o band gap, três tipos de interação da luz com a matéria podem ocorrer no cristal semicondutor: absorção, emissão espontânea e emissão estimulada de luz. O primeiro tipo de interação é possível quando um fóton é absorvido por um elétron localizado próximo à borda superior da banda de valência. Nesse caso, a potência energética do elétron se tornará suficiente para superar o band gap e fará uma transição quântica para a banda de condução. A emissão espontânea de luz é possível quando um elétron retorna espontaneamente da banda de condução para a banda de valência com a emissão de um quantum de energia - um fóton. A radiação externa pode iniciar a transição para a banda de valência de um elétron localizado próximo à borda inferior da banda de condução. O resultado deste terceiro tipo de interação da luz com a substância semicondutora será o nascimento de um fóton secundário, idêntico em seus parâmetros e direção de movimento ao fóton que iniciou a transição.

Para gerar radiação laser, é necessário criar uma população inversa de “níveis de trabalho” no semicondutor – para criar uma concentração suficientemente alta de elétrons na borda inferior da banda de condução e uma concentração correspondentemente alta de buracos na borda da banda de condução. banda de valência. Para esses fins, os lasers semicondutores puros são geralmente bombeados por um fluxo de elétrons.

Os espelhos ressonadores são bordas polidas do cristal semicondutor. A desvantagem de tais lasers é que muitos materiais semicondutores geram radiação laser apenas em velocidades muito altas. baixas temperaturas, e o bombardeio de cristais semicondutores por um fluxo de elétrons faz com que ele aqueça muito. Isto requer dispositivos de refrigeração adicionais, o que complica o design do dispositivo e aumenta suas dimensões.

As propriedades dos semicondutores com impurezas diferem significativamente das propriedades dos semicondutores puros e sem impurezas. Isto se deve ao fato de que átomos de algumas impurezas doam facilmente um de seus elétrons para a banda de condução. Essas impurezas são chamadas de impurezas doadoras, e um semicondutor com tais impurezas é chamado de n-semicondutor. Átomos de outras impurezas, ao contrário, capturam um elétron da banda de valência, e tais impurezas são aceitadores, e um semicondutor com tais impurezas é um semicondutor p. O nível de energia dos átomos de impureza está localizado dentro do band gap: para n-semicondutores - próximo à borda inferior da banda de condução, para /-semicondutores - próximo à borda superior da banda de valência.

Se nesta área você criar tensão elétrica de modo que no lado do semicondutor p haja um pólo positivo, e no lado do semicondutor n haja um pólo negativo, então sob a influência de um campo elétrico elétrons do semicondutor n e buracos do / ^-semicondutor se moverá (injetado) em área pp– transição.

Quando elétrons e buracos se recombinam, fótons serão emitidos e, na presença de um ressonador óptico, a radiação laser poderá ser gerada.

Os espelhos do ressonador óptico são bordas polidas do cristal semicondutor, orientadas perpendicularmente avião p-n– transição. Esses lasers são miniatura, pois o tamanho do elemento ativo semicondutor pode ser de cerca de 1 mm.

Dependendo do recurso em consideração, todos os lasers são divididos da seguinte forma).

Primeiro sinal. É comum distinguir entre amplificadores e geradores de laser. Nos amplificadores, a radiação laser fraca é fornecida na entrada e amplificada de forma correspondente na saída. Não há radiação externa nos geradores, ela surge na substância de trabalho devido à sua excitação por meio de diversas fontes de bomba; Todos os dispositivos médicos a laser são geradores.

O segundo sinal é o estado físico da substância de trabalho. De acordo com isso, os lasers são divididos em estado sólido (rubi, safira, etc.), gás (hélio-néon, hélio-cádmio, argônio, dióxido de carbono, etc.), líquido (dielétrico líquido com átomos de trabalho de impureza de raro metais terrosos) e semicondutores (arsenieto -gálio, fosfeto de arsenieto de gálio, seleneto de chumbo, etc.).

O método de excitação da substância de trabalho é a terceira característica distintiva dos lasers. Dependendo da fonte de excitação, os lasers são diferenciados: bombeados opticamente, bombeados por descarga de gás, excitação eletrônica, injeção de portadores de carga, bombeados termicamente, bombeados quimicamente e alguns outros.

O espectro de emissão de laser é o próximo recurso de classificação. Se a radiação estiver concentrada em uma faixa estreita de comprimentos de onda, o laser é considerado monocromático e seus dados técnicos indicam um comprimento de onda específico; se estiver em uma faixa ampla, o laser deve ser considerado de banda larga e a faixa de comprimento de onda é indicada.

Com base na natureza da energia emitida, distinguem-se os lasers pulsados ​​​​e os lasers com radiação contínua. Os conceitos de laser pulsado e laser com modulação de frequência de radiação contínua não devem ser confundidos, pois no segundo caso recebemos essencialmente radiação intermitente de várias frequências. Os lasers pulsados ​​possuem alta potência em um único pulso, chegando a 10 W, enquanto sua potência média de pulso, determinada pelas fórmulas correspondentes, é relativamente pequena. Para lasers modulados em frequência contínua, a potência do chamado pulso é inferior à potência da radiação contínua.

Com base na potência média de saída de radiação (o próximo recurso de classificação), os lasers são divididos em:

· alta energia (a densidade de fluxo de potência de radiação gerada na superfície de um objeto ou objeto biológico é superior a 10 W/cm2);

· média energia (densidade de fluxo de potência de radiação gerada - de 0,4 a 10 W/cm2);

· baixa energia (densidade de fluxo de potência de radiação gerada é inferior a 0,4 W/cm2).

· suave (irradiação de energia gerada - E ou densidade de fluxo de potência na superfície irradiada - até 4 mW/cm2);

· médio (E - de 4 a 30 mW/cm2);

· duro (E - mais de 30 mW/cm2).

De acordo com " Padrões sanitários e regras para projeto e operação de lasers nº 5804-91”, de acordo com o grau de perigo da radiação gerada para o pessoal operacional, os lasers são divididos em quatro classes.

Os lasers de primeira classe incluem: dispositivos técnicos, cuja radiação colimada de saída (encerrada em um ângulo sólido limitado) não representa perigo ao irradiar olhos e pele humanos.

Lasers de segunda classe são dispositivos cuja radiação de saída representa um perigo ao irradiar os olhos com radiação direta e refletida especularmente.

Lasers da terceira classe são dispositivos cuja radiação de saída representa um perigo ao irradiar os olhos com radiação direta e refletida especularmente, bem como radiação refletida difusamente a uma distância de 10 cm de uma superfície difusamente refletiva, e (ou) ao irradiar a pele com radiação direta e refletida especularmente.

Lasers de classe 4 são dispositivos cuja radiação de saída representa um perigo quando a pele é irradiada com radiação refletida difusamente a uma distância de 10 cm de uma superfície refletiva difusamente.

Um cortador a laser DIY será útil em todas as casas.

É claro que um aparelho caseiro não conseguirá obter a potência maior que os aparelhos industriais possuem, mas você ainda pode obter alguns benefícios dele no dia a dia.

O mais interessante é que você pode fazer um cortador a laser usando itens antigos e desnecessários.

Por exemplo, faça você mesmo dispositivo laser Usar um ponteiro laser antigo permitirá isso.

Para que o processo de criação de um cortador progrida o mais rápido possível, você precisa preparar os seguintes itens e ferramentas:

• ponteiro tipo laser;
• lanterna alimentada por bateria;
• um gravador de CD/DVD-RW antigo que pode estar com defeito - você precisará de uma unidade com laser;
• ferro de solda elétrico e um conjunto de chaves de fenda.

O processo de confecção de um cortador com as próprias mãos começa com a desmontagem do drive, de onde é necessário retirar o dispositivo.

A extração deve ser feita com o máximo de cuidado possível e você terá que ter paciência e atenção. O dispositivo contém muitos fios diferentes com quase a mesma estrutura.

Escolhendo Unidade de DVD, é preciso levar em consideração que se trata de escrita, pois esta é a opção que permite fazer anotações com laser.

A gravação é realizada evaporando uma fina camada de metal do disco.

Durante o processo de leitura, o laser opera com metade de sua capacidade técnica, iluminando levemente o disco.

Durante o processo de desmontagem do fixador superior, o olhar recairá sobre um carro com laser, que pode se mover em várias direções.

O carro deve ser removido com cuidado e os conectores e parafusos removidos com cuidado.

Em seguida, você pode remover o diodo vermelho que queima o disco - isso pode ser feito facilmente com suas próprias mãos usando um ferro de solda elétrico. O elemento extraído não deve ser sacudido e muito menos derrubado.

Depois que a parte principal do futuro cortador estiver na superfície, você precisará traçar um plano de montagem cuidadosamente pensado cortador a laser.

Neste caso, é necessário levar em consideração os seguintes pontos: a melhor forma de posicionar o diodo, como conectá-lo à fonte de alimentação, pois o diodo do dispositivo de escrita requer mais eletricidade que o elemento principal do ponteiro.

Esse problema pode ser resolvido de várias maneiras.

Pendência cortador manual com potência mais ou menos alta, é necessário retirar o diodo localizado no ponteiro e, em seguida, substituí-lo pelo elemento retirado do drive de DVD.

Portanto, o ponteiro laser é desmontado com tanto cuidado quanto a unidade do gravador de DVD.

O objeto é desenrolado e seu corpo é dividido em duas metades. Imediatamente na superfície você poderá ver uma peça que precisa ser substituída com suas próprias mãos.

Para isso, o diodo original do ponteiro é removido e cuidadosamente substituído por um mais potente, seu fixação confiável pode ser feito com cola.

Pode não ser possível remover o elemento de diodo antigo imediatamente, então você pode retirá-lo cuidadosamente com a ponta de uma faca e agitar levemente o corpo do ponteiro.

Na próxima etapa de fabricação de um cortador a laser, você precisa fazer um alojamento para ele.

Para isso, é útil uma lanterna com pilhas recarregáveis, que permitirá ao cortador a laser receber energia elétrica, adquirir aspecto estético e facilidade de uso.

Para fazer isso, você precisa instalar a parte superior modificada do ponteiro anterior no corpo da lanterna com suas próprias mãos.

Então você precisa conectar o carregador ao diodo usando o carregador localizado na lanterna bateria. É muito importante estabelecer com precisão a polaridade durante o processo de conexão.

Antes de montar a lanterna, é necessário retirar o vidro e outros elementos desnecessários do ponteiro que possam interferir no feixe de laser.

Na fase final, o cortador a laser está preparado para uso.

Para um confortável self made Todas as etapas de trabalho no aparelho devem ser rigorosamente observadas.

Para tanto, é necessário verificar a confiabilidade da fixação de todos os elementos embutidos, a correta polaridade e uniformidade da instalação do laser.

Assim, se todas as condições de montagem indicadas acima no artigo forem rigorosamente atendidas, a fresa está pronta para uso.

Mas como um dispositivo portátil caseiro é dotado de baixo consumo de energia, é improvável que ele se transforme em um cortador a laser de metal completo.

Idealmente, o que um cortador pode fazer é fazer furos em papel ou filme plástico.

Mas você não pode apontar um dispositivo a laser feito por você para uma pessoa, aqui seu poder será suficiente para prejudicar a saúde do corpo;

Como você pode amplificar um laser caseiro?

Para fazer um cortador a laser mais potente para trabalhar metal com suas próprias mãos, você precisa usar os dispositivos da lista a seguir:

• Unidade de DVD-RW, não faz diferença se funciona ou não;
• 100 pF e mF – capacitores;
• Resistor de 2-5 Ohm;
• 3 peças. baterias;
• ferro de soldar, fios;
• colimador;
• lanterna de aço com elementos LED.

A montagem de um cortador a laser para trabalho manual ocorre de acordo com o seguinte esquema.

Com a utilização desses dispositivos, o driver é montado posteriormente, através da placa, poderá fornecer uma determinada potência ao cortador a laser.

Neste caso, em hipótese alguma você deve conectar a fonte de alimentação diretamente ao diodo, pois o diodo irá queimar. Você também precisa levar em conta que o diodo não deve receber energia da tensão, mas da corrente.

Um corpo equipado com lente óptica é utilizado como colimador, onde os raios se acumularão.

Essa peça é fácil de encontrar em uma loja especializada, o principal é que ela possui uma ranhura para instalação de diodo laser. O preço deste dispositivo é pequeno, aproximadamente US$ 3-7.

Aliás, o laser é montado da mesma forma que o modelo de cortador discutido acima.

O fio também pode ser usado como produto antiestático; Então você pode começar a montar o dispositivo de driver.

Antes de prosseguir com a montagem manual do cortador a laser, é necessário verificar a funcionalidade do driver.

A intensidade da corrente é medida com um multímetro; para isso, pegue o diodo restante e faça você mesmo as medições;

Levando em consideração a velocidade da corrente, sua potência é selecionada para o cortador a laser. Por exemplo, para algumas versões de dispositivos a laser, a intensidade da corrente pode ser de 300 a 350 mA.

Para outros modelos mais intensos, é de 500 mA, desde que seja utilizado um dispositivo de driver diferente.

Para laser caseiro parecia mais esteticamente agradável e poderia ser usado de forma mais conveniente, pois requer um corpo, que poderia muito bem ser uma lanterna de aço alimentada por LEDs;

Via de regra, o referido aparelho é dotado de dimensões compactas que permitem que caiba no seu bolso. Mas para evitar a contaminação da lente, é preciso comprar ou costurar uma capa com antecedência.

Recursos de cortadores a laser de produção

Nem todos podem pagar o preço de um cortador a laser de metal de produção.

Esse equipamento é utilizado para processamento e corte de materiais metálicos.

O princípio de funcionamento de um cortador a laser baseia-se na produção de uma poderosa radiação pela ferramenta, dotada da propriedade de evaporar ou soprar uma camada de metal fundido.

Tal tecnologia de produção ao trabalhar com tipos diferentes metal pode fornecer alta qualidade corte.

A profundidade do processamento do material depende do tipo de instalação do laser e das características dos materiais que estão sendo processados.

Hoje, são utilizados três tipos de lasers: estado sólido, fibra e gás.

O projeto de emissores de estado sólido é baseado no uso de tipos específicos de vidro ou cristais como meio de trabalho.

Aqui, como exemplo, podemos citar instalações baratas operando em lasers semicondutores.

Fibra - seu meio ativo funciona através do uso de fibras ópticas.

Esse tipo de dispositivo é uma modificação dos emissores de estado sólido, mas segundo especialistas, o laser de fibra está substituindo com sucesso seus análogos da área de metalurgia.

Ao mesmo tempo, as fibras ópticas são a base não apenas do cortador, mas também da máquina de gravação.

Gás – ambiente de trabalho dispositivo a laser combina gases dióxido de carbono, nitrogênio e hélio.

Como a eficiência dos emissores em questão não ultrapassa 20%, eles são utilizados para corte e soldagem de materiais poliméricos, borracha e vidro, além de metais com alto grau de condutividade térmica.

Aqui, como exemplo, você pode pegar um cortador de metal produzido pela empresa Hans; o uso de um dispositivo a laser permite cortar cobre, latão e alumínio, em nesse caso A potência mínima das máquinas supera apenas seus análogos.

Diagrama de operação do inversor

Apenas um laser de mesa pode ser operado a partir de uma unidade, este tipo O dispositivo é uma máquina de console de portal.

A unidade laser pode se mover ao longo dos trilhos guia do dispositivo tanto vertical quanto horizontalmente.

Como alternativa ao dispositivo pórtico, foi feito um modelo de tablet do mecanismo; seu cortador se move apenas horizontalmente.

Outro opções existentes as máquinas a laser possuem uma mesa de trabalho equipada com mecanismo de acionamento e dotada da capacidade de movimentação em diferentes planos.

Sobre no momento Existem duas opções para controlar o mecanismo de acionamento.

O primeiro garante a movimentação da peça devido ao funcionamento do acionamento da mesa, ou seja, a movimentação da fresa é realizada devido ao funcionamento do laser.

A segunda opção envolve mover a mesa e o cortador simultaneamente.

Ao mesmo tempo, o primeiro modelo de controle é considerado muito mais simples em comparação com a segunda opção. Mas o segundo modelo ainda apresenta alto desempenho.

Em geral características técnicas Nos casos considerados, é necessária a introdução de uma unidade CNC no dispositivo, mas então o preço de montagem do dispositivo para trabalho manual será maior.

Olá senhoras e senhores. Hoje abro uma série de artigos dedicados a lasers de alta potência, porque o Habrasearch diz que as pessoas procuram esses artigos. Quero lhe dizer como você pode fazer um laser bastante poderoso em casa e também ensiná-lo a usar esse poder não apenas para “iluminar as nuvens”.

Aviso!

O artigo descreve a fabricação de um laser de alta potência ( 300mW ~ potência 500 ponteiros chineses), o que pode prejudicar a sua saúde e a saúde de outras pessoas! Seja extremamente cuidadoso! Use óculos de segurança especiais e não direcione o raio laser para pessoas ou animais!

Vamos descobrir.

No Habré, artigos sobre Dragon Lasers portáteis, como o Hulk, apareceram apenas algumas vezes. Neste artigo vou contar como você pode fazer um laser que não seja inferior em potência à maioria dos modelos vendidos nesta loja.

Vamos cozinhar.

Primeiro você precisa preparar todos os componentes:
- uma unidade de DVD-RW que não funciona (ou funciona) com velocidade de gravação de 16x ou superior;
- capacitores de 100 pF e 100 mF;
- resistor 2-5 Ohm;
- três pilhas AAA;
- ferro de soldar e fios;
- colimador (ou ponteiro chinês);
- lâmpada LED de aço.

Esse mínimo exigido para fazer um modelo de driver simples. O driver é, na verdade, uma placa que emitirá nosso diodo laser na potência necessária. Você não deve conectar a fonte de alimentação diretamente ao diodo laser - ela irá quebrar. O diodo laser deve ser alimentado com corrente e não com tensão.

Um colimador é, na verdade, um módulo com uma lente que reduz toda a radiação em um feixe estreito. Colimadores prontos podem ser adquiridos em lojas de rádios. Estes já têm lugar conveniente para instalar um diodo laser e o custo é de 200 a 500 rublos.

Você também pode usar um colimador de um ponteiro chinês; no entanto, o diodo laser será difícil de fixar e o próprio corpo do colimador provavelmente será feito de plástico metalizado. Isso significa que nosso diodo não esfriará bem. Mas isso também é possível. Esta opção pode ser encontrada no final do artigo.

Vamos fazê-lo.

Primeiro você precisa obter o próprio diodo laser. Esta é uma parte muito frágil e pequena da nossa unidade de DVD-RW – tome cuidado. Um poderoso diodo laser vermelho está localizado no carro do nosso drive. Você pode distingui-lo de um fraco pelo seu radiador tamanho maior do que um diodo IR convencional.

Recomenda-se o uso de uma pulseira antiestática, pois o diodo laser é muito sensível à tensão estática. Se não houver pulseira, você pode enrolar os terminais do diodo com fio fino enquanto aguarda a instalação no gabinete.

De acordo com este esquema, você precisa soldar o driver.

Não confunda a polaridade! O diodo laser também falhará instantaneamente se a polaridade da energia fornecida estiver incorreta.

O diagrama mostra um capacitor de 200 mF, porém, para portabilidade, 50-100 mF é o suficiente.

Vamos tentar.

Antes de instalar o diodo laser e montar tudo na caixa, verifique o funcionamento do driver. Conecte outro diodo laser (não funcionando ou o segundo do drive) e meça a corrente com um multímetro. Dependendo das características de velocidade, a intensidade da corrente deve ser escolhida corretamente. Para 16 modelos, 300-350mA é bastante adequado. Para o 22x mais rápido, você pode até fornecer 500mA, mas com um driver completamente diferente, cuja fabricação pretendo descrever em outro artigo.

Parece terrível, mas funciona!

Estética.

Um laser montado a peso só pode ser vangloriado diante dos mesmos tecno-maníacos malucos, mas por beleza e comodidade é melhor montá-lo em um estojo conveniente. Aqui é melhor escolher você mesmo como você gosta. Montei todo o circuito em uma lanterna LED normal. Suas dimensões não ultrapassam 10x4cm. No entanto, não recomendo carregá-lo consigo: nunca se sabe quais as reivindicações que as autoridades competentes podem fazer. É melhor guardá-lo em um estojo especial para que a lente sensível não fique empoeirada.

Esta é uma opção com custos mínimos- é usado um colimador de um ponteiro chinês:

Usar um módulo feito de fábrica permitirá que você obtenha os seguintes resultados:

O raio laser é visível à noite:

E, claro, no escuro:

Talvez.

Sim, nos artigos a seguir quero contar e mostrar como esses lasers podem ser usados. Como fazer exemplares muito mais potentes, capazes de cortar metal e madeira, e não apenas acender fósforos e derreter plástico. Como fazer hologramas e digitalizar objetos para criar modelos 3D Studio Max. Como fazer poderosos lasers verdes ou azuis. O escopo de aplicação dos lasers é bastante amplo e um artigo não pode fazer isso aqui.

Precisamos lembrar.

Não se esqueça das precauções de segurança! Lasers não são um brinquedo! Cuide dos seus olhos!

Um cortador a laser é um dispositivo único que é útil ter na garagem de todo homem moderno. Fazer um laser para cortar metal com as próprias mãos não é difícil, o principal é seguir regras simples. A potência de tal dispositivo será pequena, mas existem maneiras de aumentá-la usando os dispositivos disponíveis. A funcionalidade de uma máquina de produção que pode fazer qualquer coisa sem enfeites não pode ser alcançada com um produto caseiro. Mas para as tarefas domésticas, esta unidade será útil. Vejamos como construí-lo.

Tudo é engenhosamente simples, por isso criar equipamentos que possam cortar lindos padrões em aços resistentes, podem ser feitos de materiais comuns disponíveis. Para fazer isso você definitivamente precisará de um antigo. ponteiro laser. Além disso, você deve estocar:

1. Uma lanterna alimentada por baterias recarregáveis.
2. Um DVD-ROM antigo, do qual precisaremos retirar a matriz com um drive laser.
3. Ferro de soldar e conjunto de chaves de fenda.

O primeiro passo será desmontar a unidade da unidade de disquete do computador antigo. A partir daí devemos remover o dispositivo. Tenha cuidado para não danificar o próprio dispositivo. O drive da unidade de disco deve ser um gravador, e não apenas um leitor, a questão está na estrutura da matriz do dispositivo. Não entraremos em detalhes agora, mas apenas usaremos modelos modernos que não funcionam.

Depois disso, você definitivamente precisará remover o diodo vermelho, que queima o disco enquanto grava informações nele. Peguei um ferro de solda e soldei os fechos deste diodo. Só não jogue fora em hipótese alguma. Este é um elemento sensível que pode deteriorar-se rapidamente se for danificado.

Ao montar o cortador a laser propriamente dito, considere o seguinte:

1. Onde é melhor instalar um diodo vermelho?
2. Como serão alimentados os elementos de todo o sistema?
3. Como será distribuído o fluxo de corrente elétrica na peça.

Lembrar! O diodo que irá realizar a queima requer muito mais energia elétrica que os elementos do ponteiro.

Este dilema é facilmente resolvido. O diodo do ponteiro é substituído por uma luz vermelha da unidade. Você deve desmontar o ponteiro com o mesmo cuidado que a unidade de disco; danos aos conectores e suportes arruinarão seu futuro com suas próprias mãos. Depois de fazer isso, você pode começar a fazer o case caseiro.

Para fazer isso você precisará de uma lanterna e baterias recarregáveis, que alimentará o cortador a laser. Graças à lanterna, você terá um item prático e compacto que não ocupa muito espaço em sua casa. A chave para equipar tal gabinete é escolher a polaridade correta. O vidro protetor da antiga lanterna é removido para não se tornar um obstáculo ao feixe direcionado.

O próximo passo é alimentar o próprio diodo. Para isso, é necessário conectá-lo ao carregador da bateria, observando a polaridade. Por fim, verifique:

• Fixação confiável do dispositivo em pinças e pinças;
• Polaridade do dispositivo;
• Direção do feixe.

Corrija quaisquer imprecisões e, quando tudo estiver pronto, você poderá se parabenizar pelo trabalho concluído com sucesso. O cortador está pronto para uso. A única coisa que você precisa lembrar é que sua potência é muito menor que a de seu equivalente de produção, por isso não consegue lidar com metal muito grosso.

Com cuidado! A potência do aparelho é suficiente para fazer mal à saúde, por isso tome cuidado ao operar e tente não colocar os dedos sob a viga.

Fortalecendo uma instalação caseira

Para aumentar a potência e a densidade da viga, que é o principal elemento de corte, você deve preparar:

• 2 “conders” para 100 pF e mF;
• Resistência 2-5 ohms;
• 3 baterias recarregáveis;
• Colimador.

A instalação que você já montou pode ser reforçada para obter energia suficiente em casa para qualquer trabalho com metal. Ao trabalhar no ganho, lembre-se de que conectar o cortador diretamente a uma tomada será suicídio, portanto, certifique-se de que a corrente chegue primeiro aos capacitores e depois às baterias.

Ao adicionar resistores você pode aumentar a potência da sua instalação. Para aumentar ainda mais a eficiência do seu dispositivo, use um colimador montado para focar o feixe. Este modelo é vendido em qualquer loja de eletricistas e o custo varia de 200 a 600 rublos, por isso não é difícil comprá-lo.

A seguir, a montagem do circuito é realizada da mesma forma discutida acima, bastando parafusá-lo ao redor do diodo fio de alumínio para remover estática. Depois disso, você deve medir a intensidade da corrente, para a qual você pega um multímetro. Ambas as extremidades do dispositivo são conectadas ao diodo restante e medidas. Dependendo das suas necessidades, você pode ajustar as leituras de 300 mA a 500 mA.

Assim que a calibração atual for concluída, você poderá prosseguir para a decoração estética do seu cortador. Uma velha lanterna LED de aço servirá perfeitamente para o caso. É compacto e cabe no seu bolso. Para evitar que a lente fique suja, certifique-se de obter uma capa.

O cortador acabado deve ser armazenado em uma caixa ou estojo. Poeira ou umidade não devem entrar, caso contrário o dispositivo será danificado.

Qual a diferença entre modelos prontos

O custo é a principal razão pela qual muitos artesãos recorrem à fabricação de um cortador a laser com as próprias mãos. E o princípio de funcionamento é o seguinte:

1. Graças à criação de um alvo raio laser há um impacto no metal
2. A poderosa radiação faz com que o material evapore e escape sob a força do fluxo.
3. Como resultado, graças ao pequeno diâmetro do feixe de laser, é obtido um corte de alta qualidade da peça.

A profundidade de corte dependerá da potência dos componentes. Se os modelos de fábrica estiverem equipados com materiais de alta qualidade que proporcionem profundidade suficiente. Que modelos caseiros são capazes de lidar com cortes de 1-3 cm.

Graças a tal sistemas laser Você pode fazer padrões únicos na cerca de uma casa particular, componentes para decorar portões ou cercas. Existem apenas 3 tipos de cortadores:

1. Estado sólido. O princípio de funcionamento baseia-se na utilização de tipos especiais de vidros ou cristais de equipamentos LED. Estas são plantas de produção de baixo custo usadas na produção.
2. Fibra. Graças ao uso da fibra óptica é possível obter um fluxo potente e profundidade de corte suficiente. Eles são análogos aos modelos de estado sólido, mas devido às suas capacidades e características de desempenho são melhores que eles. Mas também mais caro.
3. Gás. Pelo nome fica claro que o gás é usado para operação. Pode ser nitrogênio, hélio, dióxido de carbono. A eficiência desses dispositivos é 20% maior que todos os anteriores. São utilizados para cortar e soldar polímeros, borracha, vidro e até metais com altíssimo nível de condutividade térmica.

Na vida cotidiana sem custos especiais você só pode obter um cortador a laser de estado sólido, mas sua potência com amplificação adequada, discutida acima, é suficiente para executar trabalho doméstico. Agora que você tem conhecimento sobre como fazer esse dispositivo, basta agir e tentar.

Você tem experiência no desenvolvimento de um cortador a laser de metal DIY? Compartilhe com os leitores deixando um comentário neste artigo!