Как из лазерных диодов сделать мощный лазер. Лазерная указка своими руками

Многие радиолюбители хотя бы раз в жизни хотели сделать лазер своими руками. Когда-то считалось, что собрать его возможно лишь в научных лабораториях. Да, это так, если говорить об огромных лазерных установках. Однако можно собрать лазер попроще, который при этом также будет достаточно мощным. Идея кажется очень сложной, однако на самом деле все совсем не трудно. В нашей статье с видео мы расскажем о том, как можно собрать свой собственный лазер дома.

Мощный лазер своими руками

Очень важно соблюдать элементарные правила техники безопасности. Во-первых, при проверке работы прибора или когда он уже будет собран полностью, ни в коем случае не стоит направлять его в глаза, на других людей или животных. Ваш лазер получится настолько мощным, что сможет зажечь спичку или даже лист бумаги. Во-вторых, следуйте нашей схеме и тогда ваш прибор будет работать долго и качественно. В-третьих, не давайте играть с ним детям. И, наконец, храните собранное устройство в безопасном месте.

Чтобы собрать лазер в домашних условиях, вам нужно будет не слишком много времени и комплектующих. Итак, для начала вам потребуется DVD-RW привод. Он может быть как рабочим, так и нерабочим. Это не принципиально. Но очень важно, чтобы это было именно записывающее устройство, а не обычный привод для проигрывания дисков. Скорость записи привода должна быть 16х. Можно и выше. Далее потребуется найти модуль с линзой, благодаря которому лазер сможет фокусироваться в одной точке. Для этого вполне может подойти старая китайская указка. В качестве корпуса будущего лазера лучше всего использовать ненужный стальной фонарь. «Начинкой» для него будут служить провода, батарейки, резисторы и конденсаторы. Также не забудьте приготовить паяльник – без него сборка будет невозможна. Теперь давайте посмотрим, как следует собрать лазер из описанных выше составляющих.

Схема лазера своими руками

Первое, что необходимо сделать, - это разобрать DVD привод. Из привода нужно извлечь оптическую часть, отсоединив шлейфу. Затем вы увидите лазерный диод – его следует аккуратно достать из корпуса. Помните, что лазерный диод чрезвычайно чувствителен к перепаду температур, особенно к холоду. Пока вы не установите диод в будущий лазер, лучше всего выводы диода перемотать тонкой проволокой.

Чаще всего у лазерных диодов три вывода. Тот, что посередине, дает минус. А один из крайних - плюс. Вам следует взять две пальчиковые батарейки и подключить к извлеченному из корпуса диоду с помощью резистора в 5 Ом. Чтобы лазер засветился, нужно подключить минус батарейки к среднему выводу диода, а плюс – к одному из крайних. Теперь можно собрать схему лазерного излучателя. Кстати, питать лазер можно не только от батареек, но и от аккумулятора. Это уже дело каждого.

Чтобы ваш прибор при включении собирался в точку, можно использовать старую китайскую указку, заменив лазер из указки на собранный вами. Всю конструкцию можно аккуратно упаковать в корпус. Так она будет и выглядеть красивее, и храниться дольше. Корпусом может послужить ненужный стальной фонарь. Но также это может быть практически любая емкость. Мы выбираем фонарь не только потому, что он прочнее, но и потому, что в нем ваш лазер будет смотреться значительно презентабельнее.

Таким образом, вы сами убедились, что для сборки достаточно мощного лазера в домашних условиях не требуется ни глубоких познаний в науке, ни запредельно дорогого оборудования. Теперь вы можете собрать лазер сами и использовать его по назначению.

Многие технические изобретения человек почерпнул, наблюдая за природными явлениями, анализируя их и применяя полученные знания в окружающей реальности. Так человек получил способность разжигать огонь, создал колесо, научился генерировать электричество, получил контроль над ядерной реакцией.

В отличие от всех этих изобретений лазер не имеет аналогов в природе. Его возникновение было связано исключительно с теоретическими предположениями в рамках зарождающейся квантовой физики. Существование принципа, который лег в основу лазера, было предсказано в начале ХХ в величайшим ученым Альбертом Эйнштейном.

Слово «лазер» появилось в результате сокращения пяти слов, описывающих сущность физического процесса, до первых букв. В русском варианте этот процесс называется «усилением света с помощью индуцированного излучения».

По принципу своей работы лазер является квантовым генератором фотонов. Суть явления, лежащего в его основе, заключается в том, что под действием энергии в виде фотона атом излучает другой фотон, который идентичен первому по направлению движения, своей фазе и поляризации. В результате излученный свет усиливается.

Данное явление невозможно в условиях термодинамического равновесия. Для создания индуцированного излучения используют различные способы: электрические, химические, газовые и другие. Лазеры, используемые в бытовых условиях (лазерные дисковые приводы, лазерные принтеры) используют полупроводниковый способ стимуляции излучения под действием электрического тока.

Принцип работы заключается в прохождении потока воздуха через нагреватель в трубку термофена и, достигнув установленных температур, попадании через специальные насадки на паяемую деталь.

При возникновении неисправностей сварочный инвертор можно починить своими руками. Советы по ремонту можно прочитать .

Кроме того, необходимым компонентом любого полноценного лазера является оптический резонатор , функция которого заключается в усилении пучка света путем его многократного отражения. С этой целью в лазерных установках используются зеркала.

Следует сказать, что создать настоящий мощный лазер своими руками в домашних условиях нереально. Для этого необходимо обладать специальными знаниями, проводить сложные расчеты, иметь хорошую материально-техническую базу.

Например, лазерные установки, которые могут резать металл, чрезвычайно нагреваются и требуют экстремальных мер охлаждения, включающих использование жидкого азота. Кроме того, устройства, работающие на основе квантового принципа, крайне капризны, требуют тончайшей настройки и не терпят даже малейших отклонений от нужных параметров.

Необходимые компоненты для сборки

Для сборки схемы лазера своими руками потребуется:

• DVD-ROM с функцией перезаписи (RW). Имеет в своем составе красный лазерный диод мощностью 300 мВт. Можно использовать лазерные диоды из BLU-RAY-ROM-RW – они излучают фиолетовый свет мощностью 150 мВт. Для наших целей лучшие ROM’ы – это те, которые имеют большую скорость записи: они более мощные.
• Импульсный NCP1529. Преобразователь выдает ток силой 1А, стабилизирует напряжение в диапазоне 0,9-3,9 В. Эти показатели являются идеальными для нашего лазерного диода, который требует постоянного напряжения в 3 В.
• Коллиматор для получения ровного пучка света. Сейчас в продаже представлены многочисленные лазерные модули от различных производителей, в том числе и коллиматоры.
• Выходная линза из ROM.
• Корпус, например, от лазерной указки или фонарика.
• Провода.
• Батарейки 3,6 В.

Для соединения деталей потребуется . Кроме того, потребуются отвертка и пинцет.

Как сделать лазер из дисковода?

Порядок сборки простейшего лазера состоит из следующих этапов.

Сделать совсем не сложно. Разница в количестве контактов. В проходном выключателе, в отличие от простого, три контакта вместо двух.

Таким образом можно собрать наиболее простой лазер. Что может делать такой кустарно изготовленный «усилитель света»:

• Зажигать спичку на расстоянии.
• Плавить полиэтиленовые пакеты и тонкую бумагу.
• Испускать луч на расстояние более 100 метров.

Такой лазер представляет опасность: он не прожжет кожу или одежду, но может повредить глаза.

Поэтому пользоваться таким устройством нужно осторожно: не светить им в отражающие поверхности (зеркала, стекла, светоотражатели) и в целом быть предельно аккуратным – луч может причинить вред, попав в глаз даже с расстояния в сто метров.

Лазер своими руками на видео

Сделать мощный прожигающий лазер своими руками – несложная задача, однако, кроме умения пользоваться паяльником, потребуется внимательность и аккуратность подхода. Сразу стоит отметить, что глубокие познания из области электротехники здесь не нужны, а смастерить устройство можно даже в домашних условиях. Главное при работе – это соблюдение мер предосторожности, так как воздействие лазерного луча губительно для глаз и кожи.

Лазер – опасная игрушка, которая может нанести вред здоровью при его неаккуратном использовании. Запрещается направлять лазер на людей и животных!

Что потребуется?

Любой лазер можно разбить на несколько составляющих:

• излучатель светового потока;
• оптика;
• источник питания;
• стабилизатор питания по току (драйвер).

Чтобы сделать мощный самодельный лазер, потребуется рассмотреть все эти составляющие по отдельности. Наиболее практичным и простым в сборке является лазер на основе лазерного диода, его и рассмотрим в данной статье.

Откуда взять диод для лазера?

Рабочий орган любого лазера – это лазерный диод. Его можно купить почти в любом магазине радиотехнике, либо достать из нерабочего привода для компакт-дисков. Дело в том, что неработоспособность привода редко связана с выходом из строя лазерного диода. Имея в наличии сломанный привод можно без лишних затрат достать нужный элемент. Но нужно учесть, что его тип и свойства зависят от модификации привода.

Самый слабый лазер, работающий в инфракрасном диапазоне, установлен в CD-ROM дисководах. Его мощности хватает только для считывания CD дисков, а луч почти невидим и не способен прожигать предметы. В CD-RW встроен более мощный лазерный диод, пригодный для прожига и рассчитанный на ту же длину волны. Он считается наиболее опасным, так как излучает луч в невидимой для глаза зоне спектра.

Дисковод DVD-ROM оснащён двумя слабыми лазерными диодами, энергии которых хватает только для чтения CD и DVD дисков. В пишущем приводе DVD-RW установлен красный лазер большой мощности. Его луч виден при любом освещении и может легко воспламенять некоторые предметы.

В BD-ROM стоит фиолетовый или синий лазер, который по параметрам схож с аналогом из DVD-ROMа. Из пишущих BD-RE можно достать наиболее мощный лазерный диод с красивым фиолетовым или синим лучом, способным к прожигу. Однако найти для разборки такой привод достаточно сложно, а рабочее устройство стоит дорого.

Самым подходящим является лазерный диод, взятый из пишущего привода DVD-RW дисков. Наиболее качественные лазерные диоды установлены в LG, Sony и Samsung приводах.

Чем выше скорость записи DVD привода, тем мощнее установлен в нем лазерный диод.

Разбор привода

Имея перед собой привод, первым делом снимают верхнюю крышку, открутив 4 винта. Затем извлекают подвижный механизм, который находится в центре и соединён с печатной платой гибким шлейфом. Следующая цель – лазерный диод, надёжно впрессованный в радиаторе из алюминиевого или дюралевого сплава. Перед его демонтажем рекомендуется обеспечить защиту от статического электричества. Для этого выводы лазерного диода спаивают или обматывают тонкой медной проволокой.

Далее возможны два варианта. Первый подразумевает эксплуатацию готового лазера в виде стационарной установки вместе со штатным радиатором. Второй вариант – это сборка устройства в корпусе переносного фонарика или лазерной указки. В этом случае придётся приложить силу, чтобы раскусить или распилить радиатор, не повредив излучающий элемент.

Драйвер

К питанию лазера необходимо отнестись ответственно. Как и для светодиодов, это должен быть источник стабилизированного тока. В интернете встречается множество схем с питанием от батарейки или аккумулятора через ограничительный резистор. Достаточность такого решения сомнительна, так как напряжение на аккумуляторе или батарейки меняется в зависимости от уровня заряда. Соответственно ток, протекающий через излучающий диод лазера, будет сильно отклоняться от номинального значения. В результате на малых токах устройство будет работать не эффективно, а на больших – приведёт к быстрому снижению интенсивности его излучения.

Оптимальным вариантом считается использование простейшего стабилизатора тока, построенного на базе . Данная микросхема относится к разряду универсальных интегральных стабилизаторов с возможностью самостоятельного задания тока и напряжения на выходе. Работает микросхема в широком диапазоне входных напряжений: от 3 до 40 вольт.

Аналогом LM317 является отечественная микросхема КР142ЕН12.

Для первого лабораторного эксперимента подойдет схема, приведенная ниже. Расчет единственного в схеме резистора производят по формуле: R=I/1,25, где I – номинальный ток лазера (справочное значение).

Иногда на выходе стабилизатора параллельно диоду устанавливают полярный конденсатор на 2200 мкФх16 В и неполярный конденсатор на 0,1 мкФ. Их участие оправдано в случае подачи напряжения на вход от стационарного блока питания, который может пропустить незначительную переменную составляющую и импульсную помеху. Одна из таких схем, рассчитанная на питание от батарейки «Крона» или небольшого аккумулятора, представлена ниже.

На схеме указано примерное значение резистора R1. Для его точного расчета необходимо воспользоваться вышеприведенной формулой.

Собрав электрическую схему, можно сделать предварительное включение и как доказательство работоспособности схемы, наблюдать ярко-красный рассеянный свет излучающего диода. Измерив его реальный ток и температуру корпуса, стоит задуматься о необходимости установки радиатора. Если лазер будет использоваться в стационарной установке на больших токах длительное время, то нужно обязательно предусмотреть пассивное охлаждение. Теперь для достижения цели осталось совсем немного: произвести фокусировку и получить узконаправленный луч большой мощности.

Оптика

Выражаясь по-научному, пришло время соорудить простой коллиматор, устройство для получения пучков параллельных световых лучей. Идеальным вариантом для этой цели будет штатная линза, взятая из привода. С её помощью можно получить довольно тонкий луч лазера диаметром около 1 мм. Количества энергии такого луча достаточно, чтобы насквозь прожигать бумагу, ткань и картон в считаные секунды, плавить пластик и выжигать по дереву. Если сфокусировать более тонкий луч, то данным лазером можно резать фанеру и оргстекло. Но настроить и надежно закрепить линзу от привода достаточно сложно из-за ее малого фокусного расстояния.

Намного проще соорудить коллиматор на основе лазерной указки. К тому же в её корпусе можно поместить драйвер и небольшой аккумулятор. На выходе получится луч в диаметре около 1,5 мм меньшего прожигающего действия. В туманную погоду или при обильном снегопаде можно наблюдать неимоверные световые эффекты, направив световой поток в небо.

Через интернет-магазин можно приобрести готовый коллиматор, специально предназначенный для крепления и настройки лазера. Его корпус послужит радиатором. Зная размеры всех составных частей устройства, можно купить дешевый светодиодный фонарик и воспользоваться его корпусом.

В заключение хочется добавить несколько фраз об опасности лазерного излучения. Во-первых, никогда не направляйте луч лазера в глаза людей и животных. Это приводит к серьёзным нарушениям зрения. Во-вторых, во время экспериментов с красным лазером надевайте зелёные очки. Они препятствуют прохождению большей части красной составляющей спектра. Количество света, прошедшее сквозь очки, зависит от длины волны излучения. Смотреть со стороны на луч лазера без защитных средств допускается лишь кратковременно. В противном случае может появиться боль в глазах.

Читайте так же

Слово "лазер" или «laser» является аббревиатурой от “light amplification by stimulated emission of radiation.” На русском: - «усиление света посредством вынужденного излучения», или оптический квантовый генератор. Первый лазер, в котором в качестве резонатора применили покрытый серебром рубиновый цилиндр, был разработан в 1960 году «Hughes Research Laboratories», Калифорния. .Сегодня лазеры используются для различных целей, начиная от измерения различных величин до чтения кодированных данных. Существует несколько способов сделать лазер, в зависимости от вашего бюджета и навыков.

Шаги

Часть 1

Для работы лазера необходим источник энергии. Лазеры работают путем возбуждения электронов активной среды лазера внешним источником энергии и стимулирования их к излучению света определенной длины волны. Этот процесс был впервые предложен в 1917 году Альбертом Эйнштейном. Для того чтобы электроны (в атомах активной среды лазера) излучали свет, они должны сначала поглотить энергию перейдя на более высокую орбиту, а затем отдать эту энергию в виде частицы света при возвращении на исходную орбиту. Такой способ ввода энергии в активную среду лазера, называют "накачкой".”

Канальное прохождение энергии через активную (усиливающую) среду. Усиливающая среда или активная лазерная среда увеличивает силу света за счет индуцированного (вынужденного) излучения выделяемого электронами. Усиливающей средой может быть любая структура или вещество из перечисленных ниже:

Установка зеркал для удерживания света внутри лазера. Зеркала, или резонаторы, удерживают свет в пределах рабочей камеры лазера, пока не накопится желаемый уровень энергии для излучения через маленькое отверстие в одном из зеркал или через линзу.

• Простейший резонатор или «линейный резонатор» использует два зеркала, размещенных на противоположных сторонах рабочей камеры лазера генерирующий один выходной луч.
• Более сложный «кольцевой резонатор» использует три или более зеркала. Он может генерировать несколько лучей или один луч с помощью оптического изолятора.

1. Применение фокусирующей линзы для направления света через усиливающую среду. Наряду с зеркалами, линза помогает сконцентрировать и направить свет так, что бы усилительная среда получит как можно больше света.

   Часть 2

   Построение Лазера

   Метод первый: Создание лазера из комплекта

   1. Покупка. Можно купить в магазине электроники или купить через интернет "лазерный комплект", "лазерный набор", "лазерный модуль» или «лазерный диод". Лазерный комплект должен включать в себя следующее:

      • Схема драйвера. Иногда продается отдельно от других компонентов. Подберите схему драйвера которая позволит регулировать ток.
      • Лазерный диод.
      • Регулирующая линза может быть из стекла или пластика. Как правило, диод и линза собраны вместе в небольшой трубке. Эти компоненты иногда продаваться отдельно без драйвера.

   2. Сборка схемы драйвера. Многие лазерные наборы продаются с несобранным драйвером. Эти наборы включают в себя печатную плату и соответствующие детали, а вам предстоит спаять их, следуя прилагаемой схеме. Некоторые наборы могут иметь драйвер в собранном виде.

      Подключите блок управления к лазерному диоду. Если у вас есть цифровой мультиметр, вы сможете включить его в цепь диода для контроля тока. Большинство лазерных диодов имеют ток находящийся в диапазоне от 30 до 250 миллиампер (мА). Диапазон тока от 100 до 150 мА даст достаточно мощный луч.

      • Можно дать и более мощный ток на лазерный диод, чтобы получить более мощный луч, но дополнительный ток сократит срок службы или даже сожжет диод.

   3. Подключите источник питания или аккумулятор к схеме драйвера. Лазерный диод должен ярко светиться.

   4. Вращая линзу сфокусируйте лазерный луч. Направьте его на стену и фокусируйте, пока не появится хорошая, яркая точка.

      • После того как вы отрегулировали линзу таким образом, поместите спичку на линию луча и вращайте линзу пока не увидите, что спичечная головка начнет дымить. Можно также попробовать лопать воздушные шары или прожечь отверстия в бумаге.

   Метод второй: Построение лазера на диоде из старого DVD или Blu-Ray привода

   1. Возьмите старый DVD или Blu-Ray пишущий плеер или привод. Выбирайте устройства со скоростью записи 16x или быстрее. Эти устройства имеют лазерные диоды с выходной мощностью 150мВт или больше.

      • DVD привод имеет красный лазерный диод с длиной волны 650нм.
      • Blu-Ray привод имеет синий лазерный диод с длиной волны 405нм.
      • DVD привод должен быть достаточно в хорошем состоянии, чтобы записывать диски, хотя и не обязательно успешно. Другими словами, его диод должен быть исправным.
      • Не стоит пытаться использовать читающий DVD, читающий и пишущий CD вместо пишущего DVD. Читающий DVD имеет красный диод, но не такой мощный, как в пишущем DVD. Лазерный диод в пишущем CD достаточно мощный, но излучает свет в инфракрасном диапазоне, и вы получите луч, который не виден глазу

   2. Извлечение лазерного диода из привода. Переверните привод нижней частью вверх. Вы увидите винты, которые придется открутить, прежде чем вы сможете отделить механизм привода и вытянуть диод.

      • После того как вы разберете привод, вы увидите пару металлических направляющих удерживаемых на месте с помощью винтов. Они поддерживают лазерный комплект. Отвинтите направляющие для того чтобы их удалить. Извлеките лазерный комплект.
      • Лазерный диод по размеру меньше, чем копейка. Он имеет три металлических контакта в виде ножек. Может быть помещен в металлическую оболочку с защитным прозрачным окном или без окна, а может быть ничем не закрыт.
      • Вам предстоит, вытянуть диод из лазерной головки. Возможно, будет легче если сначала снять теплоотвод со сборки, прежде чем пытаться извлечь диод. Если у вас есть антистатический браслет, используйте его во время удаления диода.
      • Обращайтесь с лазерным диодом осторожно, тем более, если это незащищенный диод. Если у вас есть антистатический контейнер, поместите диод в него, пока вы не начнете собирать лазер.

   3. Приготовьте фокусирующую линзу. Вам придется пропустить луч от диода через фокусирующую линзу, чтобы использовать его в качестве лазера. Вы можете сделать это одним из двух способов:

      • Использование увеличительного стекла как фокусирующей линзы. Вращайте линзу так чтобы найти нужное место для получения сфокусированного лазерного луча. При необходимости это придется делать каждый раз перед использованием лазера.
      • Купите маломощный лазерный диод, например 5мВт в сборе с линзой и трубкой. Затем замените его на лазерный диод от пишущего DVD.

Уже давно применяются в медицине, при изготовлении высокоточных приборов, в лабораторных установках и т.д. Узкий пучок когерентного электромагнитного излучения оптического диапазона уже давно привлекал исследователей со всей планеты. Свойства лазера достаточно хорошо изучены и с недавнего времени используются в народном хозяйстве и на производстве. Наверное, все видели в работе высокоточные прицелы или всем известные указки. Мощность таких приборов невелика, но ее вполне достаточно для демонстрации их

возможностей. С развитием технологии изготовления в настоящее время промышленным способом производятся небольшие по размеру элементы, способные выдавать луч достаточно большой мощности. Без сомнения, они найдут свое место в электронике. На их базе вполне можно изготовить самодельный лазер, который можно использовать в быту, предположим, в качестве малогабаритного уровнемера.

Для того чтобы изготовить самодельный лазер, нет необходимости искать дорогостоящий кристалл, конструировать устройство накачки, устанавливать отражатель и т.д. Вам даже не понадобится настраивать специальную оптическую линзу, используемую для корректировки луча. На данный момент технология изготовления лазерных диодов достаточно хорошо развита.

Такой прибор может работать с постоянной мощностью излучения до 8 Ватт, что вполне достаточно, чтобы получить луч большой протяженности. На близком расстоянии такое устройство прожжет лист бумаги. Все, что необходимо для того, чтобы собрать такой самодельный лазер - это подобрать корпус и организовать источник питания. Следует также учитывать, что во включенном состоянии такое устройство потребляет приличный ток, и обыкновенные батарейки вскоре придется менять. В качестве лучше всего использовать В зависимости от целевого назначения такого устройства можно обратиться к каталогам и подобрать диод по тем параметрам потребляемого тока и мощности излучения, которые наиболее вас устраивают.

Широко используются в самых различных электронных устройствах. Вполне можно демонтировать этот прибор из старого лазерного “резака” для DVD дисков и сделать из него самодельный лазер. Оно вполне подойдет для демонстрации возможностей этого прибора.

В настоящее время выпускаются с пиковой выходной оптической мощностью до 150 Ватт. Не забывайте о безопасности при работе с этими элементами.

Если же вы собираетесь собрать мощное устройство, способное обрабатывать легкоплавкие материалы, то тогда вам пригодится Своими руками этот прибор можно собрать на основании чертежей, которые вполне можно найти в свободном доступе.

Как видите, самодельные лазеры вполне реально сделать, не прибегая к поиску дорогостоящих и дефицитных материалов. Сборка и калибровка не отнимет много времени.

Ассортимент производимых лазерных диодов постоянно растет. Увеличивается их выходная оптическая мощность. Поточное производство приводит к постепенному уменьшению их стоимости.