يشير مصطلح "الليزر" في الواقع إلى "تضخيم الضوء عن طريق الانبعاث المستحث للإشعاع". تم تطوير الليزر الأول ، الذي استخدم أسطوانة الياقوت المطلية بالفضة كرنان ، في عام 1960 في مختبرات هيوز للأبحاث في كاليفورنيا. اليوم ، يتم استخدام الليزر في مجموعة متنوعة من الأشياء ، من القياس إلى قراءة البيانات المشفرة ، وهناك عدة طرق لتصنيع الليزر ، اعتمادًا على الميزانية والقدرات.
خطوة
جزء 1 من 2: فهم كيفية عمل الليزر
الخطوة 1. توفير مصدر للطاقة
يعمل الليزر ، أو "الليزر" ، عن طريق تحفيز الإلكترونات لإصدار ضوء بطول موجي معين. (تم اقتراح هذه العملية لأول مرة في عام 1917 من قبل ألبرت أينشتاين.) من أجل إصدار الضوء ، يجب على الإلكترونات أولاً امتصاص الطاقة من أجل دفعها إلى مدار أعلى ، ثم إطلاق تلك الطاقة كضوء عند العودة إلى مدارها الأصلي. يُطلق على مصدر الطاقة هذا اسم "مضخة".
- تستخدم أشعة الليزر الصغيرة ، مثل تلك الموجودة في مشغلات الأقراص المضغوطة وأقراص DVD ومؤشرات الليزر ، دائرة كهربائية لتوفير تيار كهربائي للديود ، والذي يعمل كمضخة.
- يتم ضخ ليزر ثاني أكسيد الكربون بواسطة تيار كهربائي لتحفيز الإلكترونات.
- تحصل ليزر الإكسيمر على الطاقة من التفاعلات الكيميائية.
- يستخدم الليزر المصنوع من الكريستال أو الزجاج مصدرًا قويًا للضوء مثل مصباح القوس أو مصباح الفلاش.
الخطوة 2. قم بتوجيه الطاقة عبر وسيط التضخيم
يقوم وسط التضخيم ، أو وسط الليزر النشط ، بتضخيم الطاقة الصادرة عن الحزمة بسبب الإلكترونات المحفزة. يمكن أن يكون وسيط التسليح واحدًا مما يلي:
- أشباه الموصلات مصنوعة من مواد مثل زرنيخيد الغاليوم ، زرنيخيد الألومنيوم الغاليوم ، أو زرنيخيد الغاليوم الإنديوم.
- الكريستال الذي يشبه الأسطوانة الياقوتية المستخدم في الليزر الأول الذي صنعته معامل هيوز. كما تم استخدام الياقوت والرمان ، وكذلك الألياف الزجاجية البصرية. يتم معالجة الزجاج والبلورات بأيونات المعادن الأرضية النادرة.
- السيراميك ، والذي يتم أيضًا معالجته مسبقًا بأيونات المعادن الأرضية النادرة.
- السوائل ، عادة الأصباغ ، على الرغم من أن ليزر الأشعة تحت الحمراء يتم إنتاجه باستخدام محلج ومنشط كوسيط مضخم. كما تم استخدام حلوى الجيلاتين (Jell-O) بنجاح كوسيلة تقوية.
- الغازات ، مثل ثاني أكسيد الكربون أو النيتروجين أو بخار الزئبق أو خليط الهيليوم والنيون.
- تفاعل كيميائي.
- بقعة ضوء الإلكترون.
- المادة النووية. تم إنشاء أول ليزر يورانيوم في نوفمبر 1960 ، بعد ستة أشهر من إنشاء أول ليزر روبي.
الخطوة 3. اضبط المرايا لتلائم الضوء
تحتفظ المرآة ، أو الرنان ، بالشعاع في حجرة الليزر حتى تصل إلى مستوى الطاقة المطلوب لتفريغها ، إما من خلال فتحة صغيرة في إحدى المرايا أو من خلال عدسة.
- أبسط إعداد مرنان ، الرنان الخطي ، يستخدم مرآتين موضوعتين مقابل بعضهما البعض في حجرة الليزر. ينتج عن هذا الإعداد شعاع ضوء واحد.
- الترتيب الأكثر تعقيدًا ، الرنان الحلقي ، يستخدم ثلاث مرايا أو أكثر. يمكن أن ينتج هذا الترتيب شعاعًا واحدًا ، بمساعدة عازل بصري ، أو شعاع مزدوج.
الخطوة 4. استخدم عدسة تركيز لتوجيه الحزمة عبر وسط التضخيم
تساعد العدسة جنبًا إلى جنب مع المرآة على تركيز الضوء وتوجيهه بحيث يحصل وسيط التضخيم على أكبر قدر ممكن من الضوء.
جزء 2 من 2: صنع الليزر
الطريقة الأولى: صنع ليزر من جهاز ليزر
الخطوة الأولى: ابحث عن متجر لبيع أجهزة الليزر
يمكنك الذهاب إلى متجر أدوات كهربائية أو البحث في الإنترنت عن "جهاز ليزر" أو "وحدة ليزر" أو "صمام ثنائي ليزر". يجب أن يشتمل جهاز الليزر على:
- دائرة تحكم. (يُباع هذا الجزء أحيانًا بشكل منفصل عن المكونات الأخرى.) ابحث عن دائرة تحكم تسمح لك بتنظيم التيار.
- ثنائيات الليزر.
- عدسة أو زجاج أو بلاستيك يمكن تعديلها. عادة ، يتم تجميع الصمام الثنائي والعدسة معًا في أنبوب صغير. (تُباع هذه المكونات أحيانًا بشكل منفصل عن دائرة التحكم.)
الخطوة 2. قم بتجميع دائرة التحكم
تتطلب منك العديد من أجهزة الليزر بناء دائرة تحكم خاصة بك. يشتمل هذا النوع من الأجهزة على لوحة دوائر كهربائية وأجزاء ذات صلة ، ويجب عليك لحامها معًا ، وفقًا للتخطيط الذي يأتي مع الجهاز. ومع ذلك ، هناك أيضًا أجهزة أخرى بها دائرة تحكم مدمجة.
- يمكنك أيضًا تصميم دائرة التحكم بنفسك ، إذا كانت لديك الخبرة في مجال الإلكترونيات للقيام بذلك. تعد دائرة التحكم LM317 نموذجًا رائعًا لتصميم دائرتك الخاصة. تأكد من استخدام دائرة مكثف المقاوم بحيث لا تشع الطاقة المتولدة نبضات مفرطة.
- بعد إنشاء دائرة التحكم ، اختبرها عن طريق توصيلها بصمام ثنائي باعث للضوء (LED). إذا لم يضيء مؤشر LED على الفور ، فاضبط مقياس الجهد. إذا استمرت المشكلة ، تحقق مرة أخرى من الدائرة وتأكد من توصيل جميع الأجزاء بشكل صحيح.
الخطوة 3. قم بتوصيل دائرة التحكم مع الصمام الثنائي
إذا كان لديك مقياس رقمي متعدد ، فقم بتوصيله بالدائرة لمراقبة التيار الذي يستقبله الصمام الثنائي. يمكن أن تستوعب معظم الثنائيات نطاقًا يتراوح من 30 إلى 250 مللي أمبير (مللي أمبير) ، بينما ينتج نطاق من 100-150 مللي أمبير شعاعًا قويًا إلى حد ما.
على الرغم من أن حزمة أقوى من الصمام الثنائي ستنتج ليزرًا أكثر قوة ، فإن التيار الإضافي المطلوب لإنشاء الحزمة سيحرق ويتلف الصمام الثنائي بسرعة أكبر
الخطوة 4. قم بتوصيل مصدر الطاقة (البطارية) بدائرة التحكم
يجب أن يكون الصمام الثنائي ساطعًا الآن.
الخطوة 5. ضبط العدسة لتركيز شعاع الليزر
إذا كنت تريد تمييز جدار ، فاضبطه حتى تظهر نقطة مضيئة لطيفة.
بعد ضبط العدسة بشكل صحيح ، ضع عود ثقاب في مسار الليزر واضبط العدسة حتى يبدأ رأس المطابقة في الدخان. يمكنك أيضًا محاولة تفجير البالونات أو عمل ثقوب في الورق بالليزر
الطريقة الثانية: صنع الليزر من الثنائيات المستعملة
الخطوة 1. احصل على ناسخ أقراص DVD أو Blu-Ray مستعمل
ابحث عن وحدة ذات سرعة كتابة 16x أو أسرع. تحتوي الوحدة على صمام ثنائي بقدرة خرج تبلغ 150 ملي واط (mW) أو أكثر.
- يحتوي كاتب أقراص DVD على صمام ثنائي أحمر بطول موجي يبلغ 650 نانومتر (نانومتر).
- كاتب Blu-Ray لديه ديود أزرق بطول موجي 405 نانومتر.
- يجب أن يكون كاتب DVD قادرًا بدرجة كافية على كتابة الأقراص ، على الرغم من أنه لا يجب أن يكون ناجحًا. (بمعنى آخر ، يجب أن يظل الصمام الثنائي يعمل).
- لا تستخدم قارئ DVD أو ناسخ أقراص مضغوطة أو قارئ أقراص مضغوطة لاستبدال ناسخ أقراص DVD. تحتوي أجهزة قراءة أقراص DVD على صمامات ثنائية حمراء ، ولكنها ليست بنفس قوة أجهزة قراءة أقراص DVD. تعد الثنائيات الخاصة بكاتب الأقراص المضغوطة قوية جدًا ، ولكنها تصدر ضوءًا في نطاق الأشعة تحت الحمراء ، لذلك عليك البحث عن حزم لا يمكنك رؤيتها.
الخطوة 2. خذ الصمام الثنائي من جهاز كاتب DVD / Blu-Ray
قلب الجهاز. هناك أربعة مسامير أو أكثر يجب إزالتها قبل فتح الجهاز وإزالة الصمام الثنائي.
- بمجرد فتح الجهاز ، سيكون هناك زوج من الإطارات المعدنية مثبتة في مكانها بواسطة براغي. يحمل الإطار مكونات الليزر. بعد إزالة البراغي ، يمكنك إزالة الإطار وإزالة مكونات الليزر.
- الثنائيات أصغر من العملات المعدنية. يحتوي الصمام الثنائي على ثلاثة أرجل معدنية ، ويمكن تغليفه بطبقة معدنية ، مع أو بدون نافذة واقية شفافة ، أو يمكن فتحه.
- عليك أن تأخذ الصمام الثنائي من مكون الليزر. لتسهيل الأمور ، قم أولاً بإزالة المشتت الحراري من مكون الليزر قبل محاولة إزالة الصمام الثنائي. إذا كان لديك رباط معصم مضاد للكهرباء الساكنة ، فارتديه عند التقاط الصمام الثنائي.
- تعامل مع الصمام الثنائي بعناية ، حتى إذا كان الصمام الثنائي مفتوحًا. جهز صندوقًا مضادًا للكهرباء الساكنة لتخزين الثنائيات حتى تكون جاهزًا لتصنيع الليزر.
الخطوة 3. احصل على عدسة تركيز
يجب أن يمر شعاع الصمام الثنائي عبر عدسة التركيز لإنتاج الليزر. يمكنك القيام بذلك بإحدى الطريقتين التاليتين:
- استخدم عدسة مكبرة كمحور تركيز. حرك العدسة المكبرة حتى تجد المكان المناسب لإنتاج شعاع الليزر ، ويجب أن يتم ذلك في كل مرة تريد فيها استخدام الليزر.
- احصل على مجموعة أنبوبة عدسة مع ديود ليزر منخفض الطاقة ، مثل 5 ميغاواط ، واستبدل الصمام الثنائي بصمام ثنائي من ناسخ أقراص DVD.
الخطوة 4. الحصول على أو بناء دائرة تحكم
الخطوة 5. قم بتوصيل الصمام الثنائي بدائرة التحكم
قم بتوصيل السلك الموجب للديود بالسلك الموجب لدائرة التحكم ، والرصاص السالب بالرصاص السالب. يختلف موقع دبابيس الصمام الثنائي اعتمادًا على ما إذا كنت تستخدم الصمام الثنائي الأحمر من كاتب أقراص DVD أو الصمام الثنائي الأزرق من كاتب Blu-Ray.
- أمسك الصمام الثنائي مع توجيه الأرجل إليك ، وقم بتدويره بحيث تشكل قواعد الأرجل مثلثًا يشير إلى اليمين. في كلا الثنائيات ، تكون أعلى الساق هي الساق الموجبة.
- على الصمام الثنائي الأحمر لكاتب DVD ، تكون الساق في المنتصف والتي تشكل قمة المثلث هي الساق السالبة.
- على الصمام الثنائي الأزرق لكاتب Blu-Ray ، تكون أسفل الساق هي الساق السالبة.
الخطوة 6. قم بتوصيل مصدر الطاقة بدائرة التحكم
الخطوة 7. ضبط العدسة لتركيز شعاع الليزر
نصائح
- كلما صغرت تركيز شعاع الليزر ، زادت قوة الليزر ، لكنه لن يكون فعالًا إلا عند هذا الطول البؤري. إذا تم التركيز على مسافة 1 متر ، فلن يكون الليزر فعالاً إلا على مسافة 1 متر. عندما لا ترغب في استخدام الليزر ، قم بتفريق تركيز العدسة حتى يصبح شعاع الليزر بقطر كرة بينج بونج.
- لحماية جهاز الليزر الخاص بك ، قم بتخزينه في وعاء ، مثل مصباح يدوي LED أو حامل بطارية ، اعتمادًا على مدى صغر دائرة التحكم لديك.
تحذير
- لا تسلط الليزر على سطح يعكس الضوء. الليزر عبارة عن أشعة ضوئية ويمكن أن ينعكس تمامًا مثل الحزم غير المركزة ، فقط مع عواقب أكبر.
- قم دائمًا بارتداء نظارات واقية خاصة بطول موجة شعاع الليزر الذي تعمل به (في هذه الحالة ، الطول الموجي لصمام الليزر). يتم تصنيع نظارات الليزر بألوان توازن لون شعاع الليزر: الأخضر لليزر الأحمر 650 نانومتر ، والبرتقالي الأحمر للليزر الأزرق 405 نانومتر. لا تستخدم خوذات اللحام أو النظارات المضلعة أو النظارات الشمسية بدلاً من نظارات الليزر.
- لا تنظر إلى مصدر شعاع الليزر أو تسلط الليزر في عيون الناس. يمكن أن يؤدي الليزر من الفئة IIIb ، وهو نوع الليزر الذي تمت مناقشته في هذه المقالة ، إلى تلف العين ، حتى مع استخدام نظارات الليزر. إن تسليط شعاع الليزر بشكل عشوائي يعد أيضًا انتهاكًا للقانون.
