คำว่า "เลเซอร์" เป็นตัวย่อสำหรับ "การขยายแสงโดยการปล่อยรังสีที่ถูกกระตุ้น" เลเซอร์ตัวแรกที่ใช้กระบอกทับทิมเคลือบเงินเป็นตัวสะท้อน ได้รับการพัฒนาขึ้นในปี 1960 ที่ Hughes Research Laboratories ในแคลิฟอร์เนีย ทุกวันนี้ เลเซอร์ถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ตั้งแต่การวัดไปจนถึงการอ่านข้อมูลที่เข้ารหัส และมีหลายวิธีในการสร้างเลเซอร์ ขึ้นอยู่กับงบประมาณและทักษะของคุณ
ขั้นตอน
ส่วนที่ 1 จาก 2: ทำความเข้าใจว่าเลเซอร์ทำงานอย่างไร
ขั้นตอนที่ 1. จัดหาแหล่งพลังงาน
เลเซอร์ทำงานหรือ "เลเซอร์" โดยการกระตุ้นอิเล็กตรอนให้ปล่อยแสงที่มีความยาวคลื่นเฉพาะ (กระบวนการนี้เสนอครั้งแรกในปี 1917 โดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์) เพื่อให้อิเล็กตรอนปล่อยแสง พวกมันต้องดูดซับพลังงานก่อนเพื่อเพิ่มวงโคจรให้สูงขึ้น จากนั้นจึงปล่อยพลังงานนั้นเป็นแสงเมื่อกลับสู่วงโคจรเดิม แหล่งพลังงานเหล่านี้เรียกว่า "ปั๊ม"
- เลเซอร์ขนาดเล็ก เช่น เลเซอร์ในเครื่องเล่นซีดีและดีวีดี และตัวชี้เลเซอร์ ใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับไดโอด ซึ่งทำหน้าที่เป็นปั๊ม
- เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ถูกปั๊มด้วยการปล่อยไฟฟ้าเพื่อกระตุ้นอิเล็กตรอน
- เลเซอร์ Excimer ได้รับพลังงานจากปฏิกิริยาเคมี
- เลเซอร์ที่สร้างขึ้นรอบ ๆ คริสตัลหรือแว่นตาใช้แหล่งกำเนิดแสงที่แรง เช่น อาร์คหรือไฟแฟลช
ขั้นตอนที่ 2 กระจายพลังงานผ่านตัวกลางที่ได้รับ
สื่อเกนหรือสื่อเลเซอร์แบบแอคทีฟจะขยายพลังของแสงที่ปล่อยออกมาจากอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้น สื่อเกนสามารถเป็นรายการใด ๆ ต่อไปนี้:
- เซมิคอนดักเตอร์ที่ทำจากวัสดุ เช่น แกลเลียม อาร์เซไนด์ อะลูมิเนียม แกลเลียม อาร์เซไนด์ หรืออินเดียม แกลเลียม อาร์เซไนด์
- คริสตัล เช่น กระบอกทับทิมที่ใช้ในเลเซอร์ของ Hughes Laboratories แซฟไฟร์และโกเมนยังถูกนำมาใช้ เช่นเดียวกับใยแก้วนำแสง แก้วและคริสตัลเหล่านี้ได้รับการบำบัดด้วยไอออนของธาตุหายาก
- เซรามิกส์ซึ่งได้รับการบำบัดด้วยไอออนของแรร์เอิร์ธ
- ของเหลว มักจะเป็นสีย้อม แม้ว่าเลเซอร์อินฟราเรดจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้จินและโทนิกเป็นสื่อเกน ของหวานเจลาติน (Jell-O) ยังถูกใช้เป็นอาหารเลี้ยงเชื้อได้สำเร็จอีกด้วย
- ก๊าซ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน ไอปรอท หรือส่วนผสมของฮีเลียม-นีออน
- ปฏิกริยาเคมี.
- คานอิเล็กตรอน
- วัสดุนิวเคลียร์ เลเซอร์ยูเรเนียมถูกผลิตขึ้นครั้งแรกในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2503 หกเดือนหลังจากเลเซอร์รูบี้ตัวแรก
ขั้นตอนที่ 3 ตั้งกระจกเพื่อให้มีแสง
กระจกหรือเครื่องสะท้อนเสียงเหล่านี้จะเก็บแสงไว้ภายในห้องเลเซอร์จนกว่าจะมีระดับพลังงานที่ต้องการปล่อยผ่านช่องรับแสงเล็กๆ ในกระจกบานใดอันหนึ่งหรือผ่านเลนส์
- การตั้งค่าเรโซเนเตอร์ที่ง่ายที่สุดคือเรโซเนเตอร์เชิงเส้น ใช้กระจกสองบานวางที่ด้านตรงข้ามของห้องเลเซอร์ มันสร้างลำแสงเอาต์พุตเดียว
- การตั้งค่าที่ซับซ้อนมากขึ้น เรโซเนเตอร์แบบวงแหวน ใช้มิเรอร์สามตัวขึ้นไป มันอาจสร้างลำแสงเดียวโดยใช้ตัวแยกแสงหรือลำแสงหลายลำ
ขั้นตอนที่ 4. ใช้เลนส์โฟกัสเพื่อนำแสงผ่านตัวกลางเกน
นอกจากกระจกแล้ว เลนส์ยังช่วยให้มีสมาธิและควบคุมแสงเพื่อให้สื่อที่ได้รับได้รับมากที่สุด
ส่วนที่ 2 จาก 2: การสร้างเลเซอร์
วิธีที่หนึ่ง: การสร้างเลเซอร์จาก Kit
ขั้นตอนที่ 1 ค้นหาร้านค้าปลีก
คุณสามารถไปที่ร้านขายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือค้นหา "ชุดเลเซอร์" "โมดูลเลเซอร์" หรือ "เลเซอร์ไดโอด" ทางออนไลน์ ชุดเลเซอร์ของคุณควรประกอบด้วยสิ่งต่อไปนี้:
- วงจรขับ. (บางครั้งอาจขายแยกต่างหากจากส่วนประกอบอื่นๆ) ให้มองหาวงจรขับที่ให้คุณปรับกระแสได้
- เลเซอร์ไดโอด
- เลนส์แบบปรับได้ของแก้วหรือพลาสติก โดยปกติ ไดโอดและเลนส์จะบรรจุรวมกันในหลอดขนาดเล็ก (บางครั้งส่วนประกอบเหล่านี้จำหน่ายแยกต่างหากจากวงจรขับ)
ขั้นตอนที่ 2. ประกอบวงจรไดรเวอร์
ชุดเลเซอร์จำนวนมากต้องการให้คุณประกอบวงจรไดรเวอร์ ชุดอุปกรณ์เหล่านี้ประกอบด้วยแผงวงจรและชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้อง และกำหนดให้คุณต้องประสานเข้าด้วยกันตามแผนผังที่แนบมา ชุดอื่นๆ อาจมีการประกอบวงจรไว้แล้ว
- คุณยังสามารถออกแบบวงจรไดรเวอร์ของคุณเองได้ หากคุณมีทักษะด้านอิเล็กทรอนิกส์ วงจรไดรเวอร์ LM317 เป็นเทมเพลตที่ดีสำหรับการออกแบบของคุณเอง ต้องแน่ใจว่าใช้วงจรตัวต้านทาน-ตัวเก็บประจุ (RC) เพื่อป้องกันเอาต์พุตกำลังจากเดือยแหลม
- เมื่อคุณประกอบวงจรไดรเวอร์แล้ว คุณสามารถทดสอบได้โดยเชื่อมต่อกับไดโอดเปล่งแสง (LED) หากไฟ LED ไม่สว่างขึ้นทันที ให้ปรับโพเทนชิออมิเตอร์ หากยังไม่สามารถแก้ไขปัญหาได้ ให้ตรวจสอบวงจรอีกครั้งเพื่อดูว่าเชื่อมต่อทุกอย่างถูกต้องแล้ว
ขั้นตอนที่ 3 เชื่อมต่อวงจรไดรเวอร์กับไดโอด
หากคุณมีดิจิตอลมัลติมิเตอร์ คุณสามารถต่อสายเข้ากับวงจรเพื่อตรวจสอบกระแสที่ไดโอดได้รับ ไดโอดส่วนใหญ่สามารถรองรับช่วง 30 ถึง 250 มิลลิแอมป์ (mA) ในขณะที่ช่วง 100 ถึง 150 mA จะสร้างลำแสงที่ทรงพลังเพียงพอ
ในขณะที่ลำแสงที่ทรงพลังกว่าจากไดโอดจะสร้างลำแสงที่ทรงพลังกว่า กระแสเพิ่มเติมที่จำเป็นในการสร้างลำแสงนั้นจะทำให้ไดโอดเผาไหม้เร็วขึ้น
ขั้นตอนที่ 4. เชื่อมต่อแหล่งพลังงาน (แบตเตอรี่) เข้ากับวงจรไดรเวอร์
ตอนนี้ไดโอดควรเรืองแสงอย่างสดใส
ขั้นตอนที่ 5. ปรับเลนส์ให้โฟกัสลำแสงเลเซอร์
หากคุณกำลังเล็งไปที่กำแพง ให้ปรับจนกว่าจุดสว่างที่สวยงามจะปรากฏขึ้น
เมื่อคุณปรับเลนส์ได้ไกลขนาดนี้แล้ว ให้วางไม้ขีดไฟให้ตรงกับลำแสงและปรับเลนส์จนกว่าคุณจะเห็นหัวไม้ขีดไฟเริ่มมีควัน คุณยังสามารถลองเป่าลูกโป่งหรือเผากระดาษให้เป็นรู
วิธีที่สอง: การสร้างเลเซอร์ด้วยไดโอดที่ค้นพบ
ขั้นตอนที่ 1 จัดหาเครื่องบันทึก DVD หรือ Blu-Ray เก่า
มองหาหน่วยที่มีความเร็วในการเขียน 16x หรือเร็วกว่า หน่วยเหล่านี้มีไดโอดที่มีกำลังขับ 150 มิลลิวัตต์ (mW) หรือดีกว่า
- เครื่องเขียนดีวีดีมีไดโอดสีแดงที่มีความยาวคลื่น 650 นาโนเมตร (นาโนเมตร)
- เครื่องเขียน Blu-Ray มีไดโอดสีน้ำเงินที่มีความยาวคลื่น 405 นาโนเมตร
- ตัวเขียนดีวีดีต้องใช้งานได้เพียงพอในการเขียนดิสก์ แม้ว่าจะไม่จำเป็นต้องสำเร็จก็ตาม (กล่าวอีกนัยหนึ่ง ไดโอดของมันจะต้องใช้งานได้)
- อย่าใช้เครื่องอ่าน DVD ตัวเขียนซีดีหรือเครื่องอ่านซีดีแทนเครื่องอ่าน DVD เครื่องอ่าน DVD มีไดโอดสีแดง แต่ไม่มีประสิทธิภาพเท่ากับเครื่องอ่าน DVD ไดโอดของตัวเขียนซีดีมีพลังเพียงพอ แต่จะปล่อยแสงในช่วงอินฟราเรด ดึงดูดให้คุณมองหาลำแสงที่คุณมองไม่เห็น
ขั้นตอนที่ 2. ถอดไดโอดออกจากมัน
พลิกไดรฟ์ คุณจะเห็นสกรูสี่ตัวขึ้นไปที่คุณต้องคลายเกลียวก่อนจึงจะแยกไดรฟ์และเก็บเกี่ยวไดโอดได้
- เมื่อคุณแยกไดรฟ์ออกแล้ว คุณจะเห็นรางโลหะคู่หนึ่งยึดไว้ด้วยสกรู สิ่งเหล่านี้รองรับการประกอบเลเซอร์ เมื่อคุณคลายเกลียวราง คุณสามารถถอดออกและนำชุดเลเซอร์ออกได้
- ไดโอดจะมีขนาดเล็กกว่าเพนนี มีหมุดโลหะสามอันและอาจหุ้มไว้ในแจ็คเก็ตโลหะ โดยมีหรือไม่มีหน้าต่างโปร่งใสสำหรับป้องกัน หรืออาจเปิดออก
- คุณจะต้องแงะไดโอดออกจากชุดเลเซอร์ คุณอาจพบว่าการถอดแผ่นระบายความร้อนออกจากชุดประกอบนั้นง่ายกว่าก่อนที่จะพยายามแยกไดโอด หากคุณมีสายรัดข้อมือป้องกันไฟฟ้าสถิต ให้ใช้ขณะถอดไดโอด
- จัดการไดโอดด้วยความระมัดระวัง ยิ่งถ้าเป็นไดโอดแบบเปิดเผย คุณอาจต้องการภาชนะป้องกันไฟฟ้าสถิตย์เพื่อใส่ไดโอดจนกว่าคุณจะประกอบเลเซอร์ได้
ขั้นตอนที่ 3 รับเลนส์โฟกัส
คุณจะต้องส่งลำแสงของไดโอดผ่านเลนส์โฟกัสเพื่อใช้เป็นเลเซอร์ คุณสามารถทำสิ่งนี้ได้สองวิธี:
- ใช้แว่นขยายเป็นตัวโฟกัส คุณจะต้องเคลื่อนกระจกไปรอบๆ เพื่อหาจุดที่เหมาะสมในการผลิตลำแสงเลเซอร์ และคุณจะต้องทำเช่นนี้ทุกครั้งที่ใช้เลเซอร์
- หาเลเซอร์ไดโอดกำลังต่ำ เช่น 5 มิลลิวัตต์ ส่วนประกอบหลอดเลนส์ และเปลี่ยนไดโอดตัวเขียนดีวีดีเป็นไดโอดของชุดประกอบ
ขั้นตอนที่ 4 รับหรือประกอบวงจรไดรเวอร์
ขั้นตอนที่ 5. เชื่อมต่อไดโอดกับวงจรขับ
คุณเชื่อมต่อพินบวกกับลีดบวกจากวงจรขับและพินลบกับลีดลบ ตำแหน่งพินจะแตกต่างกันไปตามว่าคุณกำลังทำงานกับไดโอดตัวเขียน DVD สีแดงหรือไดโอดตัวเขียน Blu-Ray สีน้ำเงิน
- จับไดโอดโดยให้หมุดชี้มาที่คุณ หมุนเพื่อให้หมุดทำเป็นรูปสามเหลี่ยมที่ชี้ไปทางขวา บนไดโอดทั้งสอง พินที่ด้านบนคือพินบวก
- บนไดโอดตัวเขียนดีวีดีสีแดง พินที่อยู่ตรงกลางสุดซึ่งประกอบเป็นยอดของสามเหลี่ยมคือพินเชิงลบ
- บนไดโอดตัวเขียน Blu-Ray สีน้ำเงิน พินด้านล่างคือพินเชิงลบ
ขั้นตอนที่ 6. เชื่อมต่อแหล่งพลังงานกับวงจรขับ
ขั้นตอนที่ 7. ปรับเลนส์ให้โฟกัสลำแสงเลเซอร์
เคล็ดลับ
- ยิ่งคุณมีสมาธิกับลำแสงเลเซอร์น้อยเท่าใด ลำแสงเลเซอร์ก็จะยิ่งทรงพลังมากขึ้นเท่านั้น แต่จะมีผลเฉพาะในระยะทางที่คุณโฟกัสเท่านั้น หากคุณโฟกัสลำแสงที่ระยะ 1 ม. ก็จะได้ผลที่ 1 ม. เท่านั้น เมื่อไม่ใช้เลเซอร์ ให้ยกเลิกการโฟกัสเลนส์จนกว่าลำแสงที่ผลิตจะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกปิงปอง
- เพื่อเป็นการปกป้องเลเซอร์ที่ประกอบขึ้นแล้ว คุณจะต้องเก็บมันไว้ในบางกรณี เช่น ไฟฉาย LED หรือที่ใส่แบตเตอรี่ ขึ้นอยู่กับว่าวงจรขับของคุณมีขนาดเล็กเพียงใด
คำเตือน
- ห้ามฉายแสงเลเซอร์บนพื้นผิวสะท้อนแสง เลเซอร์เป็นลำแสงที่สามารถสะท้อนแสงได้เหมือนกับลำแสงที่ไม่ได้โฟกัส แต่จะมีผลที่ตามมามากกว่าเท่านั้น
- สวมแว่นตาสำหรับความยาวคลื่นของลำแสงเลเซอร์ที่คุณใช้งานอยู่เสมอ (ในกรณีนี้คือความยาวคลื่นของเลเซอร์ไดโอด) แว่นตาเลเซอร์อยู่ในสีเสริมของลำแสง: สีเขียวสำหรับเลเซอร์สีแดง 650 นาโนเมตร, สีส้ม-แดงสำหรับเลเซอร์สีน้ำเงิน 405 นาโนเมตร อย่าเปลี่ยนหน้ากากเชื่อม กระจกรมควัน หรือแว่นกันแดดสำหรับแว่นตาเลเซอร์
- อย่ามองเข้าไปในลำแสงเลเซอร์หรือส่องเข้าไปในดวงตาของผู้อื่น เลเซอร์ Class IIIb ซึ่งเป็นเลเซอร์ชนิดหนึ่งที่อธิบายไว้ในบทความนี้ สามารถสร้างความเสียหายให้กับดวงตาได้ แม้จะสวมแว่นตาเลเซอร์ก็ตาม นอกจากนี้ยังผิดกฎหมายที่จะชี้เลเซอร์ชนิดนี้โดยไม่เลือกปฏิบัติ
