A palavra "laser" é um acrônimo para "amplificação de luz por emissão estimulada de radiação". O primeiro laser, usando um cilindro de rubi revestido de prata como ressonador, foi desenvolvido em 1960 no Hughes Research Laboratories da Califórnia. Hoje, os lasers são usados para fins que vão desde a medição até a leitura de dados codificados, e existem várias maneiras de fazer um laser, dependendo do seu orçamento e habilidades.
Passos
Parte 1 de 2: Compreendendo como funciona um laser
Etapa 1. Forneça uma fonte de energia
Os lasers funcionam, ou “lase”, estimulando os elétrons a emitir luz de um determinado comprimento de onda. (Esse processo foi proposto pela primeira vez em 1917 por Albert Einstein.) Para que os elétrons emitam luz, eles devem primeiro absorver energia para impulsioná-los a uma órbita mais alta e, em seguida, descarregar essa energia como luz ao retornar à sua órbita original. Essas fontes de energia são conhecidas como "bombas".
- Lasers pequenos, como os de aparelhos de CD e DVD e ponteiros de laser, usam circuitos eletrônicos para fornecer corrente elétrica aos diodos, que funcionam como bomba.
- Lasers de dióxido de carbono são bombeados com descargas elétricas para excitar seus elétrons.
- Os lasers Excimer obtêm sua energia de reações químicas.
- Lasers construídos em torno de cristais ou vidros usam fontes de luz fortes, como lâmpadas de arco ou flash.
Etapa 2. Canalize a energia por meio de um meio de ganho
Um meio de ganho, ou meio de laser ativo, amplifica o poder da luz emitida pelos elétrons estimulados. A mídia de ganho pode ser qualquer um dos seguintes itens:
- Semicondutores feitos de materiais como arseneto de gálio, arsenieto de alumínio e gálio ou arsenieto de gálio e índio.
- Cristais como o cilindro de rubi usado no laser do Hughes Laboratories. Safira e granada também têm sido usadas, assim como fibras de vidro óptico. Esses vidros e cristais são tratados com íons de elementos de terras raras
- Cerâmicas, que também foram tratadas com íons de terras raras.
- Líquidos, geralmente corantes, embora um laser infravermelho tenha sido produzido usando um gim-tônica como meio de ganho. A sobremesa de gelatina (Jell-O) também tem sido usada com sucesso como meio de ganho.
- Gases, como dióxido de carbono, nitrogênio, vapor de mercúrio ou uma mistura de hélio-neon.
- Reações químicas.
- Feixes de elétrons.
- Materiais nucleares. Um laser de urânio foi produzido pela primeira vez em novembro de 1960, seis meses após o primeiro laser de rubi.
Etapa 3. Configure espelhos para conter a luz
Esses espelhos, ou ressonadores, mantêm a luz dentro da câmara do laser até que ela atinja o nível de energia desejado para liberação, seja por meio de uma pequena abertura em um dos espelhos ou por meio de uma lente.
- A configuração mais simples do ressonador, o ressonador linear, usa dois espelhos colocados em lados opostos da câmara do laser. Ele produz um único feixe de saída.
- Uma configuração mais complicada, o ressonador de anel, usa três ou mais espelhos. Pode-se criar um único feixe, com a ajuda de um isolador óptico, ou múltiplos feixes.
Etapa 4. Use uma lente de foco para direcionar a luz através do meio de ganho
Junto com os espelhos, a lente ajuda a concentrar e direcionar a luz para que o meio de ganho receba o máximo possível.
Parte 2 de 2: Construindo um Laser
Método um: construir um laser a partir de um kit
Etapa 1. Encontre um revendedor
Você pode ir a uma loja de eletrônicos ou pesquisar online por "kit de laser", "módulo de laser" ou "diodo de laser". Seu kit de laser deve incluir o seguinte:
- Um circuito de driver. (Às vezes, é vendido separadamente dos outros componentes.) Procure um circuito de driver que permite ajustar a corrente.
- Um diodo laser.
- Uma lente ajustável de vidro ou plástico. Normalmente, o diodo e a lente são embalados juntos em um pequeno tubo. (Esses componentes às vezes são vendidos separadamente do circuito do driver.)
Etapa 2. Monte o circuito do driver
Muitos kits de laser exigem que você monte o circuito do driver. Esses kits incluem uma placa de circuito e peças relacionadas e exigem que você os solde juntos, seguindo o esquema anexo. Outros kits podem já ter o circuito montado.
- Você também pode projetar seu próprio circuito de driver, se tiver as habilidades eletrônicas para fazê-lo. O circuito do driver LM317 fornece um bom modelo para projetar o seu próprio. Certifique-se de usar um circuito resistor-capacitor (RC) para proteger a saída de energia de picos.
- Depois de montar o circuito do driver, você pode testá-lo conectando-o a um diodo emissor de luz (LED). Se o LED não acender imediatamente, ajuste o potenciômetro. Se isso não resolver o problema, verifique novamente o circuito para ver se tudo está conectado corretamente.
Etapa 3. Conecte o circuito do driver ao diodo
Se você tiver um multímetro digital, pode conectá-lo ao circuito para monitorar a corrente que o diodo está recebendo. A maioria dos diodos pode acomodar uma faixa de 30 a 250 miliamperes (mA), enquanto uma faixa de 100 a 150 mA produzirá um feixe suficientemente poderoso.
Enquanto um feixe mais poderoso do diodo produzirá um feixe mais poderoso, a corrente adicional necessária para gerar esse feixe queimará o diodo mais rapidamente
Etapa 4. Conecte a fonte de alimentação (bateria) ao circuito do driver
O diodo agora deve brilhar intensamente.
Etapa 5. Ajuste a lente para focar o feixe de laser
Se você está mirando em uma parede, ajuste até que um ponto bonito e brilhante apareça.
Depois de ajustar a lente até aqui, coloque um fósforo alinhado com o feixe e ajuste a lente até ver o cabeçote do fósforo começar a soltar fumaça. Você também pode tentar estourar balões ou fazer buracos no papel
Método dois: construir um laser com um diodo encontrado
Etapa 1. Obtenha um gravador de DVD ou Blu-Ray antigo
Procure uma unidade com velocidade de gravação de 16x ou mais rápida. Essas unidades têm diodos com uma potência de 150 miliwatts (mW) ou melhor.
- Um gravador de DVD possui um diodo vermelho com comprimento de onda de 650 nanômetros (nm).
- Um gravador Blu-Ray possui um diodo azul com comprimento de onda de 405 nm.
- O gravador de DVD precisa ser funcional o suficiente para gravar discos, embora não necessariamente com êxito. (Em outras palavras, seu diodo precisa ser funcional.)
- Não substitua um leitor de DVD, gravador de CD ou leitor de CD pelo gravador de DVD. Um leitor de DVD tem um diodo vermelho, mas não é tão poderoso quanto um gravador de DVD. O diodo do gravador de CD é poderoso o suficiente, mas emite luz na faixa do infravermelho, tentando você a procurar um feixe que você não pode ver.
Etapa 2. Remova o diodo dele
Vire o carro. Você verá quatro ou mais parafusos que precisará desapertar antes de separar o inversor e coletar o diodo.
- Depois de separar a unidade, você verá um par de trilhos de metal presos no lugar com parafusos. Eles suportam a montagem do laser. Ao desapertar os trilhos, você pode removê-los e retirar o conjunto do laser.
- O diodo será menor do que um centavo. Possui três pinos de metal e pode ser envolto em uma capa de metal, com ou sem janela de proteção transparente, ou pode ficar exposto.
- Você terá que arrancar o diodo do conjunto do laser. Você pode achar mais fácil remover o dissipador de calor do conjunto antes de tentar extrair o diodo. Se você tiver uma pulseira antiestática, use-a enquanto remove o diodo.
- Manuseie o diodo com cuidado, ainda mais se for um diodo exposto. Você pode querer ter um recipiente antiestático para colocar o diodo até que você possa montar o seu laser.
Etapa 3. Obtenha uma lente de foco
Você terá que passar o feixe do diodo através de uma lente de foco para usá-lo como um laser. Você pode fazer isso de duas maneiras:
- Use uma lupa como foco. Você terá que mover o vidro para encontrar o local certo para produzir um feixe de laser, e você terá que fazer isso toda vez que usar o laser.
- Obtenha um diodo laser de baixa potência, como 5 mW, conjunto de tubo de lente e substitua o diodo do gravador de DVD pelo diodo do conjunto.
Etapa 4. Obtenha ou monte um circuito de driver
Etapa 5. Conecte o diodo ao circuito do driver
Você conecta o pino positivo ao fio positivo do circuito do acionador e o pino negativo ao fio negativo. A localização do pino difere dependendo se você está trabalhando com um diodo de gravador de DVD vermelho ou um diodo de gravador de Blu-Ray azul.
- Segure o diodo com os pinos apontando para você, girados de forma que as pontas dos alfinetes formem um triângulo que aponta para a direita. Em ambos os diodos, o pino na parte superior é o pino positivo.
- No diodo vermelho do gravador de DVD, o pino mais central, que forma o vértice do triângulo, é o pino negativo.
- No diodo gravador Blu-Ray azul, o pino inferior é o pino negativo.
Etapa 6. Conecte a fonte de alimentação ao circuito do driver
Etapa 7. Ajuste a lente para focar o feixe de laser
Pontas
- Quanto menor você concentrar o feixe de laser, mais poderoso ele será, mas só será eficaz na distância em que você o focalizar. Se você focalizar o feixe a uma distância de 1 m, ele só será eficaz a 1 m. Quando não estiver usando o laser, desfoque sua lente até que o feixe que ele produz tenha o diâmetro de uma bola de pingue-pongue.
- Para proteger o laser montado, você vai querer mantê-lo em algum tipo de estojo, como uma lanterna LED ou suporte de bateria, dependendo do tamanho do circuito do driver.
Avisos
- Não aponte o laser em uma superfície reflexiva. Um laser é um feixe de luz e pode ser refletido da mesma forma que um feixe de luz sem foco, só que com consequências maiores.
- Sempre use óculos de proteção classificados para o comprimento de onda do feixe do laser com o qual você está trabalhando (neste caso, o comprimento de onda do diodo laser). Os óculos de laser têm a cor complementar do feixe: verde para um laser vermelho de 650 nm, laranja-vermelho para um laser azul de 405 nm. Não substitua uma máscara de soldagem, vidro fumê ou óculos de sol por óculos de laser.
- Não olhe diretamente para o feixe de laser ou direcione-o para os olhos de outra pessoa. Os lasers da classe IIIb, o tipo de laser descrito neste artigo, podem causar danos aos olhos, mesmo com o uso de óculos de proteção contra laser. Também é ilegal apontar lasers desse tipo indiscriminadamente.
