свіжі записи
лазерні проектори
Як зробити лазер і що для цього потрібно знати
Я захотів зібрати в одній темі відповіді на всі питання, які виникають у новачків, так як багато задають одних і тих же питань і навідріз відмовляються юзати пошук. Постараюся пояснити все поверхнево, не вдаючись у деталі, на зрозумілій мові. Згодом буду додавати і інші матеріали.
Повна назва сучасних напівпровідникових лазерів: «напівпровідникові інжекційні гетеролазери». Сюди входять:
- лазерні діоди і лінійки на їх основі, в тому числі з фотодіодами зворотного зв'язку, імпульсного або безперервного режиму роботи з висновком випромінювання безпосередньо, або через волокно, або через інтегратор;
- випромінювачі лазерів імпульсного режиму роботи, що представляють собою імпульсний трансформатор струму з лазерним діодом у вторинній обмотці;
- власне лазери, що представляють собою інтегральний драйвер, навантаженням якого є лазерний діод.
Для імпульсного режиму роботи - це генератор імпульсів струму накачування. Для безперервного режиму роботи - це генератор постійного струму. Лазерний діод має вольт-амперну характеристику діодного типу, але «побудований" не на звичайному p-n переході, як перші гомо-лазери, а на гетероперехідах, які виконують функції емітерів для носіїв заряду, одночасно локализуя їх в активній області і оптичного хвилеводу для випромінювання. Як це працює: Ток накачування створює инверсную населеності носіїв заряду в енергетичних зонах напівпровідникового матеріалу активної області: електронів - в зоні провідності; дірок - у валентній зоні. Процес їх рекомбінації починається спонтанно, можливо з однією єдиною пари. Але фотон, що народився при цьому, багаторазово проходить через оптичний резонатор, утворений дзеркалами активної області, буквально обрушуючи електрони в валентну зону, де і відбувається рекомбінація, яка носить лавинний характер, коли все рекомбинируют пари одночасно, тобто з одного фазою, народжують фотони. Ці фотони також багаторазово проходять через оптичний резонатор, створюючи таким чином позитивний зворотний зв'язок, що є неодмінною умовою генерації. По суті лазери правильніше називати оптичними квантовими генераторами, тому що вони не посилюють світло (light amplification ...), а генерують його. Посиленням світла займаються суперлюмінесцентние світлодіоди. Лазерні структури, з яких надалі виготовляються лазерні кристали, вирощують різними методами епітаксії, як правило на підкладках n-типу. Профіль майбутніх кристалів формується різними методами: - фотолитографией; - пиролизом; - протонної бомбардуванням. Омміческіе контакти і припої наносяться на епітаксійних пластину ще до її поділу на кристали. Дзеркала оптичних резонаторів НЕ шліфують і не полірують, а отримують методом сколювання по площинах природного сколювання, які є в будь-якому монокристалле. Для того, щоб дзеркала були строго перпендикулярні до верствам лазерної структури, монокристал орієнтують перед різкою на підкладки по кристалографічних напрямах за допомогою рентгенівських променів. Випромінювання з заднього дзеркала якщо і використовується, то для фотодіода зворотного зв'язку. В інших випадках на нього напилюють відображають покриття. Для полегшення виходу випромінювання з переднього дзеркала на нього напилюють просвітлюючі плівки. Типи корпусів лазерних діодів можна подивитися ТУТ Червоні (довжина хвилі близько 650нм) і інфрачервоні (ІЧ) (780нм) діоди можна дістати з пишучих DVD приводів. Так само можна використовувати і для запису CD приводи або DVD Combo (в них є тільки потужний ІК). Список приводів містять відповідний для конструювання лазера можна подивитися ТУТ У таблиці далеко не всі приводи, які підійдуть. Зверніть увагу на колонку №4 в таблиці там вказана швидкість запису і ток яким потрібно живити діоди, ніж ці показники вище, тим яскравіше буде світити діод (вище потужність). Знову ж таки, якщо ви дістали ЛД з приводу, якого немає в списку, орієнтуйтеся приблизно так: для діода з дисковода зі швидкістю запису 16х бажано не подавати більше 250-260мА, для 18х - 300-350мА, 20-22х - 400-500мА, і будь ласка опублікуйте цей привід у відповідній темі. Як правильно витягти діод з приводу знайдете ТУТ. Фіолетовий (405нм) діод ви знайдете в Blue-Ray приводах. Інфрачервоні 808нм діоди ви можете придбати в магазині (їх як правило використовують в зелених лазерах для накачування склейки кристалів). Лазери з іншими довжинами хвиль випромінювання побудовані за технологією DPSS. Що розшифровується як Твердотільний Лазер з діодним накачуванням, тобто потрібну довжину хвилі випромінює активний елемент, який в свою чергу накачується ЛД. Жовтих лазерних діодів поки не зустрічалося, зелені в природі існують, але до сих пір ціни на них досить високі. Приклад. Як працює зелений (532нм) DPSS лазер: У складі установки знаходяться такі компоненти, як ІК ЛД 808нм, кристал ванадату ітрію, кристал KTP, «спеціальні» дзеркала. Кристали знаходяться в «єдиному» резонаторі, тобто між дзеркалами з різною пропускає і відбивну здатність для різних довжин хвиль. ІК випромінювання з довжиною хвилі 808нм від потужного ЛД, проходячи через дзеркало резонатора, викликає генерацію випромінювання з довжиною хвилі 1064нм в кристалі ванадату ітрію легованого іонами неодиму. У свою чергу це випромінювання, проходячи через кристал КТР, подвоюється, проходить через вихідний дзеркало і ми бачимо зелений лазерний промінь. Жовте, синє, блакитне випромінювання отримують приблизно також, але з іншими кристалами і дзеркалами. ККД перетворення оптичної потужності такого методу становить до 20%. Тобто для того, щоб отримати зелений лазер 100 милливатт потрібно 500 мВт ІК діода. Слід висновок, що в лазері ручці просто не може функціонувати зелень більше 100-120 мВт .Не балії при покупці! До недавнього часу потужні сині лазери були побудовані таким же способом, поки в справу не втрутилася компанія CASIO з новими проекторами А140 і подібними, де знаходяться діоди 445нм 1000 МВт.
Ну діод у нас вже є, далі збираємо драйвер.
Лазерний діод не світить прямим пучком, він світить конусом і його треба фокусувати, а фокусувати потрібно коллиматором, як на мене ідеальний вибір модулі AIXIZ, відразу отримуєте і коліматор і примітивне охолодження в одному флаконі. Але також можна використовувати лінзи з DVD для фокусування на невеликій відстані. На перших порах можна самим зробити стаціонарний модуль. Якщо ж ви зібралися робити монстра 1Вт і більш, потрібно подумати про охолодження. Давайте порахуємо: Напруга 4.2 В, Струм близько 1.1 А: 4.2 х 1.1 = 4.6 Вт, а промінь