Львиную долю изобретений человечество сделало, наблюдая за естественными природными процессами и явлениями. Но по мере развития технологий стали появляться разработки, базирующиеся сугубо на теоретических исследованиях. К таким относится и лазерный аппарат, который за время своего существования обрел массу разновидностей и модификаций. В домашнем хозяйстве данное устройство может быть полезно как элемент дальномера, дистанционная указка или часть проекторной системы. Но как сделать домашний лазер, не располагая при этом производственными мощностями и высокоточными технологиями? На самом деле его принципиальное устройство достаточно простое, хотя некоторые компоненты придется взять из готовой аппаратуры.
Устройство и принцип действия самодельного лазера
Традиционно считается, что рабочим элементом – своего рода источником света лазера, выступает рубиновый камень. Но в целях оптимизации и удешевления конструкции даже профессиональные лазеры все чаще обходятся без данного стержня. Точнее, его заменяют на альтернативные излучатели, причем не обязательно твердотельные. В данном случае можно использовать раствор с красителями. Как самому сделать лазер такого типа? Потребуется лампа, которая будет освещать смесь, испуская луч небольшой толщины порядка 5 мм. Также в конструкции будет предусматриваться оптическая система для настройки и фокусировки светового потока.
Но и это не все. Лазер будет активизироваться от световой вспышки триггера. Его конструкцию сформирует комбинация элементов из кварцевого стекла, электродов и металлической медно-стальной основы. Электроды нужно будет присоединить к выводам конденсатора, емкость которого должна составлять порядка 15 мкФ с потенциалом заряда в 3 кВт. По мере падения давления до необходимой величины, конденсатор будет разряжаться и произойдет лазерная вспышка.
Основа устройства
Главный элемент самодельного лазера – трубка-усилитель. Как уже говорилось, в этом качестве будет использоваться кварцевое стекло диаметром до 5 мм. На торцах трубки необходимо предусмотреть крышки с плоскими окошками – также из кварца. Устройство размещается между двумя зеркалами, образуя центр оптической системы. Теперь другой вопрос – как сделать лазер, органично дополненный триггером? Для него используется еще одна трубка из кварца, которую следует размещать параллельно первой. Оба цилиндра необходимо устанавливать в отражательном эллиптическом зеркале.
Отражаясь от зеркала эллиптической формы, вспышка триггера обеспечит концентрацию луча на усилительной трубке. Чтобы эта схема работала, важно корректно разместить усилитель с триггером в фокусах отражателя. Рекомендуется использовать зеркала с покрытием из алюминия или серебра. Диаметр их должен составлять примерно 10 мм. В процессе излучения одно из зеркал будет обеспечивать полное отражение света, а второе – чуть больше половины потока. Сегмент луча, который будет проходить через второе зеркало, сформирует лазерный луч.
Устройство отражателей
Функцию отражателя выполнит тонкостенная алюминиевая трубка с диаметром 2,5 и длиной 8 см. Важно, чтобы ее внутренние поверхности были тщательно отшлифованы. Далее, уже в качестве заготовочного элемента трубку необходимо аккуратно деформировать, чтобы ее сечение обрело форму эллипса. Как сделать лазер своими руками с таким отражателем? Корректировать форму можно в тисках, а фиксировать отражатель рекомендуется металлическим хомутом небольшого размера. Крупная ось детали должна быть установлена параллельно относительно плоскости основы. В дальнейшем триггер и усилитель будут интегрированы в фокусы эллипса с промежутком примерно в 12 мм. Причем оси трубок должны точно совпадать с фокусами алюминиевого отражателя. Следует заранее просчитать возможности устройства ячеек или пазов для закрепления плоских зеркал, а также их регулировки. Чтобы обеспечить возможность настройки угла контакта зеркала с лучом, будет нелишним предусмотреть и установочные метизы с пружинами.
Устройство зеркал
Полупрозрачные зеркала направляются покрытой поверхностью лицом к первой кварцевой трубке-усилителю. Проблема может возникнуть только в изготовлении зеркальных элементов с нужными характеристиками. Как сделать лазер в домашних условиях на основе посеребренного зеркала? Изначально берется стеклянная пластинка, поверхность которой тщательно обезжиривается. Одна сторона изделия покрывается нитрокраской, после чего проводится реакция серебрения. И на этом этапе важно учесть один нюанс. Традиционное серебрение приводит к тому, что поверхность полностью покрывается тонирующим слоем. В данном случае этого следует избежать, так как зеркало должно быть полупрозрачным. Степень покрытия определяется временем задержки заготовки в подготовленном реакционном растворе серебра. Как правило, оптимальный интервал выводится экспериментальным путем, так как многое будет зависеть от индивидуальных факторов процесса.
Красители для лазера
Устройство может задействовать несколько красителей, но для первого раза при создании простейшей конструкции можно ограничиться родамином. Это краска оранжевого цвета, которая позволит охватить спектр от желто-зеленого до красного оттенка. Приготовить родаминовый раствор поможет метиловый спирт. Примерно 45 мг родамина разбавляется с ним в небольшой емкости. Как сделать лазер с другими оттенками луча? По той же схеме путем разбавления красителей с метиловым спиртом изготавливается подходящая смесь. К примеру, голубой луч получается из диэтиламинометил-кумарина, а флуоресцеин натрия дает ядовито-салатный оттенок. Готовый раствор красителя должен протекать через трубку-усилитель на скорости не менее 4 л/ч.
Настройка и подготовка лазера к работе
После того как лазер будет готов, необходимо его настроить. Собственно, регулируется лишь один параметр – угол между зеркалами и трубкой. Чтобы аппарат работал, плоскость отражения должна ориентироваться перпендикулярно относительно усилителя и параллельно зеркалу в противоположной ячейке фокуса. Также следует позаботиться о питании устройства. Как сделать лазер так, чтобы он работал как можно дольше в автономном режиме? Для этого нужно смонтировать специальный блок с питающим элементом для триггера. Система будет работать через конденсатор и проводку с минимальным уровнем сопротивления. Как показывает практика, оптимальным вариантом линии энергоснабжения становится шина с медными проводниками сечением 10х1 мм.
Как сделать мощный лазер?
Высокопроизводительные лазерные аппараты до 300 мВт можно сделать даже на базе обычного дисковода. Для него потребуются конденсаторы на 100 мФ и 100 пФ, светодиодные лампы, резисторы и непосредственно привод DVD-RW, скорость записи которого составляет не менее 16х. За питание будут отвечать аккумуляторы ААА. Как сделать лазер из дисковода? Вся рабочая оснастка будет базироваться на драйвере – электротехнической плате, к которой нужно будет паять комплектующие. В качестве лазерного источника нужно использовать специальный диод, но напрямую его подключать к системе энергоснабжения нельзя. Такие диоды питаются током, а не напряжением. Также в систему включается коллиматор. Это своего рода оптический модуль, который выполнит функцию преобразователя тонкого луча.
Заключение
При всей пользе лазерных устройств, использовать их следует только при крайней необходимости, поскольку они небезопасны в техническом и электрохимическом отношении. Как сделать лазер с максимально безопасной рабочей основой? Собственно, описанный способ изготовления аппарата на красителях является наименее опасным с точки зрения вредного излучения по причине малой мощности. Но и в этом случае можно повысить его безопасность путем интеграции дополнительных защитных фильтров. Как минимум это решение убережет глаза пользователя и тех, кто будет находиться в зоне применения устройства.
