Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin

Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin

Я захотел собрать в одной теме ответы на все вопросы, которые возникают у новичков, так как много задают одних и тех же вопросов и наотрез отказываются юзать поиск. Постараюсь обьяснить все поверхностно, не вдаваясь в детали, на понятном языке. Со временем буду добавлять и другие материалы.

Вступление

Полное название современных полупроводниковых лазеров: «полупроводниковые инжекционные гетеролазеры». Сюда входят:

- лазерные диоды и линейки на их основе, в том числе с фотодиодами обратной связи, импульсного или непрерывного режима работы с выводом излучения непосредственно, или через волокно, или через интегратор;

- излучатели лазеров импульсного режима работы, представляющие собой импульсный трансформатор тока с лазерным диодом во вторичной обмотке;

- собственно лазеры, представляющие собой интегральный драйвер, нагрузкой которого является лазерный диод.

Для импульсного режима работы — это генератор импульсов тока накачки. Для непрерывного режима работы — это генератор постоянного тока. Лазерный диод имеет вольт-амперную характеристику диодного типа, но «построен» не на обычном p-n переходе, как первые гомо-лазеры, а на гетеропереходах, которые выполняют функции эмиттеров для носителей заряда, одновременно локализуя их в активной области и оптического волновода для излучения. Как это работает: Ток накачки создаёт инверсную населённости носителей заряда в энергетических зонах полупроводникового материала активной области: электронов — в зоне проводимости; дырок — в валентной зоне. Процесс их рекомбинации начинается спонтанно, возможно с одной единственной пары. Но фотон, родившийся при этом, многократно проходит через оптический резонатор, образованный зеркалами активной области, буквально обрушивая электроны в валентную зону, где и происходит рекомбинация, которая носит лавинный характер, когда все рекомбинирующие пары одновременно, т.е. с одной фазой, рождают фотоны. Эти фотоны также многократно проходят через оптический резонатор, создавая таким образом положительную обратную связь, являющуюся непременным условием генерации. По сути лазеры правильнее называть оптическими квантовыми генераторами, т.к. они не усиливают свет (light amplification …), а генерируют его. Усилением света занимаются суперлюминесцентные светодиоды. Лазерные структуры, из которых в последствии изготавливаются лазерные кристаллы, выращивают различными методами эпитаксии, как правило на подложках n-типа. Профиль будущих кристаллов формируется различными методами: — фотолитографией; — пиролизом; — протонной бомбардировкой. Оммические контакты и припои наносятся на эпитаксиальную пластину ещё до её разделения на кристаллы. Зеркала оптических резонаторов не шлифуют и не полируют, а получают методом скалывания по плоскостям естественного скалывания, которые есть в любом монокристалле. Для того, чтобы зеркала были строго перпендикулярны к слоям лазерной структуры, монокристалл ориентируют перед резкой на подложки по кристаллографическим направлениям с помощью рентгеновских лучей. Излучение с заднего зеркала если и используется, то для фотодиода обратной связи. В других случаях на него напыляют отражающие покрытия. Для облегчения выхода излучения с переднего зеркала на него напыляют просветляющие плёнки. Типы корпусов лазерных диодов можно посмотреть ТУТ Красные (длина волны около 650нм) и инфракрасные (ИК) (780нм) диоды можно достать из пишущих DVD приводов. Так же можно использовать и пишущие CD приводы или DVD Combo (в них есть только мощный ИК) . Список приводов содержащих подходящий для конструирования лазера можно посмотреть ТУТ В таблице далеко не все приводы, которые подойдут. Обратите внимание на колонку №4 в таблице там указана скорость записи и ток которым нужно питать диоды, чем эти показатели выше, тем ярче будет светить диод (выше мощность). Опять же, если вы достали ЛД из привода, которого нет в списке, ориентируйтесь примерно так: для диода из дисковода со скоростью записи 16х желательно не подавать больше 250-260мА, для 18х — 300-350мА, 20-22х — 400-500мА, и пожалуйста опубликуйте этот привод в соответствующей теме. Как правильно извлечь диод из привода найдете ТУТ . Фиолетовый (405нм) диод вы найдете в Blue-Ray приводах. Инфракрасные 808нм диоды вы можете приобрести в магазине (их как правило используют в зеленых лазерах для накачки склейки кристаллов). Лазеры с другими длинами волн излучения построены по технологии DPSS. Что расшифровывается как Твердотельный Лазер с Диодной Накачкой, т.е нужную длину волны излучает активный элемент, который в свою очередь накачивается ЛД. Желтых лазерных диодов пока не встречалось, зеленые в природе существуют, но до сих пор цены на них весьма высоки. Пример. Как работает зеленый(532нм) DPSS лазер: В составе установки находятся такие компоненты, как ИК ЛД 808нм, кристалл ванадата иттрия, кристалл KTP, «специальные» зеркала. Кристаллы находятся в «едином» резонаторе, т.е между зеркалами с различной пропускающей и отражающей способностью для разных длин волн. ИК излучение с длиной волны 808нм от мощного ЛД, проходя через зеркало резонатора, вызывает генерацию излучения с длиной волны 1064нм в кристалле ванадата иттрия легированного ионами неодима. В свою очередь это излучение, проходя через кристалл КТР, удваивается, проходит через выходное зеркало и мы видим зеленый лазерный луч. Желтое, синее, голубое излучение получают примерно также, но с другими кристаллами и зеркалами. КПД преобразования оптической мощности такого метода составляет до 20%. То есть для того, чтобы получить зеленый лазер 100 милливатт нужно 500 мВт ИК диода. Следует вывод, что в лазере ручке попросту не может функционировать зелень более 100-120 мВт .Не лоханитесь при покупке! До недавнего времени мощные синие лазеры были построены таким же способом, пока в дело не вмешалась компания CASIO с новыми проекторами А140 и подобными, где находятся диоды 445нм 1000 мВт.

Собираем лазер

Ну диод у нас уже есть, дальше собираем драйвер.

Драйвер — это электронная схема, которая контролирует питание диода, без нее он сгорит, отсутствие ее даже не обсуждается! Статья про драйверы  ТУТ

Оптика

Лазерный диод не светит прямым пучком, он светит конусом и его надо фокусировать, а фокусировать нужно коллиматором, как по мне идеальный выбор модули AIXIZ, сразу получаете и коллиматор и примитивное охлаждение в одном флаконе. Но также можно использовать линзы из DVD для фокусирования на небольшом расстоянии. На первое время можно самим сделать стационарный модуль. Если же вы собрались делать монстра 1Вт и более, нужно подумать про охлаждение. Давайте посчитаем: Напряжение 4.2 В, Ток около 1.1 А: 4.2 х 1.1=4.6 Вт, а луч 1 Вт А куда делось еще 3.6 Вт? А они ушли на нагрев. Температура губительна для диода, кроме того чем выше температура, тем ниже мощность, поэтому тепло надо отводить. Идем на радиорынок и покупаем подержанный радиатор для процессора, сверлим в нем дырку под AIXIZ, впрессовываем туда модуль, предварительно смазав его термопастой. И вообще советую перечитать вот Эту тему. А также не эксплуатируйте лазер на морозе, если он работает на пределе! При низкой температуре мощность лазера растет и может настать оптический пробой резонатора, тогда лазерный диод сгорит. В конце хочу добавить: Если вы делаете лазер на продажу для начала перечитайте эту тему, реальная история которая случилась со мной. Сложившаяся ситуация стояла мне кучи нервов и здоровья ни в чем не повинного человека. Мне очень повезло, что я так отделался, реально все могло кончится небом в клеточку, друзьями в полосочку, занесением судимости в личное дело, а как следствие невозможностью найти нормальную роботу и испорченной жизнью. Подумайте дважды. А дальше все упирается в вашу фантазию, так что дерзайте! Внимание! Лазер опасен для зрения! Защитите свое зрение, КУПИТЕ ЗАЩИТНЫЕ ОЧКИ Автор: n.r.j., статья взята с небольшими правками. Оригинал: http://lasers.org.ru/forum/threads/faq-для-новичков-по-лазерным-диодам-и-приборам-на-их-основе.2146/

Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 46
Сборник полезных советов - Как сделать лазер Сборник
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 17
Для умелых рук - Делаем карманный режущий лазер из DVD
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 50
Как сделать валентинку своими руками лучшие идеи
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 47
Как сделать лазер и что для этого нужно знать LASERS
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 95
Лазер своими руками подробная инструкция с фото
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 48
Изготовление лазера своими руками - Сделай сам
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 53
Самодельный лазер своими руками из dvd привода
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 66
Как сделать лазер
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 60
Xiaomi Mi 5 - 4PDA
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 10
Внешний накопитель
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 41
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 2
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 8
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 66
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 51
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 3
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 99
Как сделать мощный лазер своими руками - Vsedelkin 84