La paraula "làser" és un acrònim de "amplificació de la llum per emissió estimulada de radiació". El primer làser, que utilitzava com a ressonador un cilindre de robí revestit de plata, es va desenvolupar el 1960 als Laboratoris de Recerca Hughes de Califòrnia. Avui en dia, els làsers s’utilitzen amb finalitats que van des de la mesura fins a la lectura de dades codificades i hi ha diverses maneres de fer un làser, en funció del vostre pressupost i habilitats.
Passos
Part 1 de 2: Entendre com funciona un làser
Pas 1. Proporcionar una font d'energia
Els làsers funcionen, o "lase", estimulant electrons per emetre llum d'una longitud d'ona determinada. (Aquest procés va ser proposat per primera vegada el 1917 per Albert Einstein.) Perquè els electrons emetin llum, primer han d’absorbir energia per augmentar-los a una òrbita superior i després descarregar aquesta energia com a llum quan tornen a la seva òrbita original. Aquestes fonts d'energia es coneixen com a "bombes".
- Els làsers petits, com els reproductors de CD i DVD i els punters làser, utilitzen circuits electrònics per proporcionar corrent elèctric als díodes, que serveixen de bomba.
- Els làsers de diòxid de carboni es bomben amb descàrregues elèctriques per excitar els seus electrons.
- Els làsers excimers obtenen la seva energia a partir de reaccions químiques.
- Els làsers construïts al voltant de cristalls o ulleres utilitzen fonts de llum fortes, com ara làmpades d’arc o flaix.
Pas 2. Canalitzar l'energia a través d'un mitjà de guany
Un mitjà de guany, o mitjà làser actiu, amplifica la potència de la llum que emeten els electrons estimulats. Els suports guanys poden ser qualsevol dels elements següents:
- Semiconductors fets de materials com l’arsenur de gal, l’arsenur d’alumini o l’arseniur de gal.
- Cristalls com el cilindre de rubí utilitzat al làser Hughes Laboratories. També s’han utilitzat safir i granat, així com fibres de vidre òptic. Aquests vidres i cristalls es tracten amb ions d’elements de terres rares
- Ceràmica, que també ha estat tractada amb ions de terres rares.
- Líquids, generalment tints, tot i que es va produir un làser d’infrarojos mitjançant l’ús d’un gintònic com a mitjà de guany. Les postres de gelatina (Jell-O) també s’han utilitzat amb èxit com a mitjà de guany.
- Gasos, com ara diòxid de carboni, nitrogen, vapor de mercuri o una barreja d'heli-neó.
- Reaccions químiques.
- Els feixos d’electrons.
- Materials nuclears. Un làser d’urani es va produir per primera vegada el novembre de 1960, sis mesos després del primer làser de rubí.
Pas 3. Configureu els miralls per contenir la llum
Aquests miralls, o ressonadors, mantenen la llum dins de la càmera làser fins que s’acumulen fins al nivell d’energia desitjat per a l’alliberament, 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 als costats oposats de la cambra làser. Produeix un feix de sortida únic.
- Una configuració més complicada, el ressonador d’anells, utilitza tres o més miralls. Pot crear un feix únic, amb l'ajut d'un aïllador òptic, o feixos múltiples.
Pas 4. Utilitzeu una lent d'enfocament per dirigir la llum a través del mitjà de guany
Juntament amb els miralls, l’objectiu ajuda a concentrar i dirigir la llum de manera que el suport guanyi el màxim possible.
Part 2 de 2: Construir un làser
Primer mètode: construir un làser a partir d’un kit
Pas 1. Cerqueu un minorista
Podeu anar a una botiga d’electrònica o cercar en línia “kit làser”, “mòdul làser” o “díode làser”. El vostre kit làser hauria d'incloure el següent:
- Un circuit de conductors. (De vegades es ven per separat dels altres components.) Cerqueu un circuit de control que us permeti ajustar el corrent.
- Un díode làser.
- Una lent ajustable de vidre o plàstic. Normalment, el díode i la lent s’empaqueten junts en un petit tub. (Aquests components de vegades es venen per separat del circuit del controlador.)
Pas 2. Muntar el circuit del controlador
Molts kits de làser requereixen muntar el circuit del controlador. Aquests kits inclouen una placa de circuit i parts relacionades i requereixen soldar-los junts, seguint l'esquema adjunt. Altres kits poden tenir el circuit ja muntat.
- També podeu dissenyar el vostre propi circuit de controladors si teniu els coneixements electrònics necessaris per fer-ho. El circuit del controlador LM317 proporciona una bona plantilla per dissenyar el vostre. Assegureu-vos d’utilitzar un circuit de resistència-condensador (RC) per protegir la potència de sortida dels pics.
- Un cop muntat el circuit del controlador, podeu provar-lo connectant-lo a un díode emissor de llum (LED). Si el LED no s’encén de seguida, ajusteu el potenciòmetre. Si això no soluciona el problema, torneu a comprovar el circuit per veure si tot està correctament connectat.
Pas 3. Connecteu el circuit del controlador al díode
Si teniu un multímetre digital, el podeu connectar al circuit per controlar el corrent que rep el díode. La majoria dels díodes poden acomodar un rang de 30 a 250 miliamperis (mA), mentre que un rang de 100 a 150 mA produirà un feix prou potent.
Si bé un feix més potent del díode produirà un feix més potent, el corrent addicional necessari per generar aquest feix cremarà el díode més ràpidament
Pas 4. Connecteu la font d'alimentació (bateria) al circuit del controlador
Ara el díode hauria de brillar intensament.
Pas 5. Ajusteu l'objectiu per enfocar el raig làser
Si voleu mirar una paret, ajusteu-lo fins que aparegui un punt agradable i brillant.
Un cop hàgiu ajustat l'objectiu fins ara, col·loqueu un llumí en línia amb el feix i ajusteu l'objectiu fins que vegeu que el partit comença a fumar. També podeu intentar estalviar globus o cremar forats al paper
Mètode segon: construcció d’un làser amb un díode trobat
Pas 1. Obteniu un gravador de DVD o Blu-Ray antic
Cerqueu una unitat amb una velocitat d’escriptura igual o superior a 16 vegades. Aquestes unitats tenen díodes amb una potència de sortida de 150 milliwatts (mW) o superior.
- Un gravador de DVD té un díode vermell amb una longitud d'ona de 650 nanòmetres (nm).
- Un gravador Blu-Ray té un díode blau amb una longitud d’ona de 405 nm.
- El gravador de DVD ha de ser prou funcional per escriure discos, encara que no necessàriament amb èxit. (En altres paraules, el seu díode ha de ser funcional.)
- No substituïu un lector de DVD, un gravador de CD o un lector de CD per l’escriptor de DVD. Un lector de DVD té un díode vermell, però no tan potent com un gravador de DVD. El díode del gravador de CD és prou potent, però emet llum en l’interval d’infrarojos, temptant-vos a buscar un feix que no pugueu veure.
Pas 2. Traieu-ne el díode
Gireu la unitat. Veuràs quatre o més cargols que hauràs de descargolar abans de separar la unitat i collir el díode.
- Un cop separada la unitat, veureu un parell de rails metàl·lics subjectats amb cargols. Aquests suporten el muntatge del làser. Quan descargoleu els rails, els podeu treure i treure el conjunt làser.
- El díode serà més petit que un cèntim. Té tres passadors metàl·lics i es pot incloure en una jaqueta metàl·lica, amb o sense una finestra protectora transparent, o bé pot quedar exposada.
- Haureu de treure el díode del conjunt làser. És possible que sigui més fàcil treure el dissipador de calor del conjunt abans d’intentar extreure el díode. Si teniu una corretja antiestàtica, utilitzeu-la mentre traieu el díode.
- Manipuleu el díode amb cura, més encara si es tracta d’un díode exposat. És possible que vulgueu tenir un contenidor antiestàtic per col·locar el díode fins que pugueu muntar el làser.
Pas 3. Obteniu una lent d’enfocament
Haureu de passar el feix del díode a través d’una lent d’enfocament per utilitzar-lo com a làser. Podeu fer-ho de dues maneres:
- Utilitzeu una lupa com a focus. Haureu de moure el vidre per trobar el punt adequat per produir un feix làser i ho haureu de fer cada vegada que utilitzeu el làser.
- Obteniu un díode làser de poca potència, com ara un muntatge de tubs de lent de 5 mW i substituïu el díode de gravador de DVD pel díode del conjunt.
Pas 4. Obtenir o muntar un circuit de controladors
Pas 5. Connecteu el díode al circuit del controlador
Connecteu el pin positiu al cable positiu del circuit del conductor i el pin negatiu al cable negatiu. La ubicació del pin difereix segons si esteu treballant amb un díode de gravació de DVD vermell o un díode de gravació de Blu-Ray blau.
- Mantingueu el díode amb els passadors assenyalats cap a vosaltres, girats de manera que els caps del passador formin un triangle que apunti cap a la dreta. En els dos díodes, el passador de la part superior és el pas positiu.
- En el díode vermell de gravació de DVD, el pin més central, que forma l’àpex del triangle, és el pin negatiu.
- Al díode blu-ray de gravació blau, el pin inferior és el pin negatiu.
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 es concentri el raig làser, més potent serà, però només serà efectiu a la distància que l’enfoqueu. Si enfoqueu el feix a una distància d’1 m, només serà efectiu a 1 m. Quan no utilitzeu el làser, desenfoqueu la lent fins que el feix que produeix sigui aproximadament del diàmetre d’una bola de ping pong.
- Per protegir el làser muntat, voldreu conservar-lo en algun cas, com ara una llanterna LED o un suport de bateria, segons el petit circuit del vostre conductor.
Advertiments
- No brilleu el làser sobre una superfície reflectant. Un làser és un feix de llum i es pot reflectir igual que un feix de llum no enfocat, només amb conseqüències majors.
- Utilitzeu sempre ulleres de protecció indicades per a la longitud d’ona del feix del làser amb què esteu treballant (en aquest cas, la longitud d’ona del díode làser). Les ulleres làser tenen el color complementari del feix: verd per a un làser vermell de 650 nm, vermell ataronjat per a un làser blau de 405 nm. No substituïu per ulleres làser una màscara de soldadura, vidre fumat o ulleres de sol.
- No mireu cap al raig làser ni brilleu-lo als ulls d'una altra persona. Els làsers de classe IIIb, el tipus de làser descrit en aquest article, poden danyar l’ull, fins i tot quan es porten ulleres làser. També és il·legal apuntar làsers d’aquest tipus indistintament.
