Laserosutite tüübid
Varasemad laserosutite mudelid kasutasid heelium-neoon (HeNe) gaasilasereid ja kiirgasid kiirgust 633 nm vahemikus. Nende võimsus ei ületanud 1 mW ning need olid väga mahukad ja kallid. Tänapäeval kasutatakse laserosutites tavaliselt odavamaid punaseid dioode lainepikkusega 650–670 nm. Veidi kallimates osutites kasutatakse oranžikaspunaseid dioode lainepikkusega λ=635 nm, mis muudab need silmale heledamaks, kuna inimsilm näeb valgust λ=635 nm paremini kui valgust λ=670 nm. Toodetakse ka teist värvi laserosutit; Näiteks roheline osuti λ=532 nm on hea alternatiiv punasele kursorile λ=635 nm, kuna inimsilm on rohelise valguse suhtes punasega võrreldes ligikaudu kordades tundlikum. Hiljuti on müügile ilmunud kollakasoranžid osutid λ=593,5 nm ja sinised laserosutajad λ=473 nm.
Punased laserosutajad
Kõige tavalisem laserosuti tüüp. Nendes osutites kasutatakse kollimaatoriga laserdioode. Võimsus varieerub ligikaudu ühest millivatist kuni vatini. Võtmehoidja kujuteguriga väikese võimsusega osutid saavad toite väikestest nupupatareidest ja maksavad 2012. aasta aprilli seisuga umbes 1–5 USA dollarit. Võimsad punased osutid (lainepikkus 650-660 nm), mille võimsus on mitusada millivatti kuni vatt, mis on võimelised süütama kiirgust hästi neelavaid materjale, maksavad umbes 50-500 dollarit.
Harvemad punased laserviidid kasutavad dioodiga pumbatavat pooljuhtlaserit. Dioodpumbaga tahkislaser, DPSS) ja töötavad lainepikkusel 671 nm. Need erinevad laserdioodosutitest ümmarguse kiire ristlõikega (tavalise laserosuti puhul on laserdioodresonaatori astigmatismi tõttu kiir lame).
Rohelised laserosutajad (510-530nm)
Esiteks pumbatakse võimas (tavaliselt 200-1000 mW) infrapuna laserdiood λ = 808 nm neodüümiga legeeritud ütriumortovanadaadi kristalli (Nd:YVO 4), kus kiirgus muundatakse 1064 nm-ks. Seejärel, läbides kaaliumtitanüülfosfaadi (KTiOPO 4, lühend KTP) kristalli, kahekordistub kiirguse sagedus (1064 nm → 532 nm) ja saadakse nähtav roheline valgus. Rohelise kiirguse tekitamise ja väljundi tagavad peeglid, millest üks peegeldab täielikult kiirgust lainepikkustega 1064 ja 532 nm ning laseb täielikult läbi pumba kiirgust lainepikkusel 808 nm ning teine peegeldab täielikult kiirgust lainepikkusel 1064 nm, kuid läbib täielikult 532 nm. Pumba kiirgus peegeldub samuti osaliselt.
Enamikus kaasaegsetes rohelistes laserosutites on ütriumvanadaat ja KTP kristallid koos resonaatorpeeglitega ühendatud nn mikrokiibiks - kahe kristalli liimimiseks, mille servadele on paigutatud peeglid. Laserkiirguse tekitamiseks piisab pumba laserdioodi kiirguse fokuseerimisest Nd:YVO 4 kristalli sees.
Kontuuri efektiivsus sõltub tugevalt pumba võimsusest ja võib ulatuda kuni 20%. Lisaks rohelisele valgusele kiirgab selline laser infrapunases valguses märkimisväärset võimsust lainepikkustel 808 ja 1064 nm, mistõttu on sellistesse osutitesse vaja paigaldada infrapunafilter (IR filter), et eemaldada infrapuna jääkkiirgust ja vältida nägemise kahjustamist. Roheliste osutite odavates versioonides ei pruugita sellist filtrit paigaldada, isegi 1–5 mW võimsusega osuti kujutab endast tõsist ohtu nägemisele, kuna IR-kiirguse võimsus võib ulatuda kümnete millivattideni. 1064 nm kiirgus on fokusseeritud peaaegu sama hästi kui roheline ja kujutab endast ohtu, kui see satub silma isegi pikkade vahemaade tagant, samas kui 808 nm pumbakiirgus on väga fokuseerimata ega koondu piki kiirt, kujutades endast ohtu kuni mitme meetri kaugusele.
Märkimist väärib roheliste laserite suur energiakulu – voolutarve ulatub sadadesse milliampidesse. Kuna tootmise ja kahekordistamise kasutegur kasvab pumba võimsusega kiiresti, on väljundvõimsuse suurendamiseks 5-lt 100 mW-le vaja voolutarbimist vaid ligikaudu kahekordistada.
Rohelise laserkursori väiksus ei võimalda paigaldada laserdioodi ja aktiivkandja temperatuuri stabiliseerimissüsteemi. Temperatuuril on eriti tugev mõju laserdioodi kiiratavale lainepikkusele, mis viib selle kõrvalekaldumiseni neodüümi neeldumisjoone maksimumist ja väljundvõimsuse languseni. See toob kaasa asjaolu, et sellised osutid töötavad temperatuuri muutumisel ebastabiilselt. See puudus on osaliselt kõrvaldatud laserväljundi kiirgusvõimsuse stabiliseerimisega. Selleks paigaldatakse väljundisse kiirjaotur (selle rolli täidab IR-filter, millelt peegeldub osa kiirgusest) ja fotodiood ning sisestatakse negatiivne tagasiside. Selle lahenduse puuduseks on laserdioodi rikke võimalus olulise temperatuurihälbega, mille korral väljundvõimsuse langust kompenseeriv stabiliseerimissüsteem on sunnitud selle kaudu voolu märkimisväärselt suurendama.
Sinised laserosutajad (473 nm)
Need laserosutajad ilmusid 2006. aastal ja neil on sarnane tööpõhimõte roheliste laserosutitega. 473 nm valgust toodetakse tavaliselt 946 nm laservalguse sageduse kahekordistamisel. 946 nm saamiseks kasutatakse üneodüümlisanditega (Nd:YAG).
Sinised laserosutajad (445 nm)
Nendes laserosutites kiirgab valgust võimas 1-5 W sinine laserdiood. Enamik neist osutitest kuulub laseri ohuklassi 4 ning kujutavad endast väga tõsist ohtu silmadele ja nahale nii otseselt kui ka pinnalt hajuva kiirguse näol.
Sinised osutid on muutunud üha laiemaks tänu võimsate laserdioodide seeriatootmisele, peamiselt kompaktsete LED-projektorite jaoks, näiteks Casio Slim.
Lillad laserosutajad (405 nm)
Lillades osutites olevat valgust genereerib laserdiood, mis kiirgab kiirt lainepikkusega 405 nm. Neid lasereid kasutatakse Blu-ray-plaadimängijates. Lainepikkus 405 nm on tajutava vahemiku piiril
Laserkiirguse kestus
Kestus määratakse laseri disaini järgi. Eristada saab järgmisi tüüpilisi kiirguse jaotumise viise ajas:
Pidev režiim;
Impulssrežiim, impulsi kestus määratakse pumba lambi välgu kestusega, tüüpiline kestus Dfl ~ 10-3 s;
Resonaatori Q-lülitusrežiim (kiirgusimpulsi kestuse määrab üle laseri läve pumpamise liig ning Q-teguri sisselülitamise kiirus ja kiirus, tüüpiline kestus jääb vahemikku 10-9 - 10-8 s, see on kiirguse kestuse nn nanosekundiline vahemik);
Sünkroniseerimisrežiim ja pikisuunalised režiimid resonaatoris (kiirgusimpulsi kestus Dfl ~ 10-11 s - kiirguse kestuste pikosekundiline vahemik);
Kiirgusimpulsside sunnitud lühendamise erinevad režiimid (Dfl ~ 10-12 s).
Kiirgusvõimsuse tihedus
Laserkiirgust saab koondada suure võimsustihedusega kitsaks kiireks.
Kiirgusvõimsuse tihedus Ps määratakse laserkiire ristlõike läbiva kiirgusvõimsuse ja ristlõikepindala suhtega ja selle mõõde on W cm-2.
Vastavalt sellele määratakse kiirgusenergia tihedus Ws laserkiire ristlõike läbiva energia suhtega ristlõikepindalasse ja selle mõõde on J cm-2
Laserkiire võimsustihedus saavutab suured väärtused, kuna lisandub tohutu hulga üksikute aatomite koherentsete kiirguste energia, mis saabuvad samas faasis valitud ruumipunkti.
Optilise läätsesüsteemi abil saab koherentse laserkiirguse fokuseerida väikesele alale, mis on võrreldav objekti pinna lainepikkusega.
Laserkiirguse võimsustihedus selles kohas jõuab tohutute väärtusteni. Saidi keskel on võimsustihedus:
kus P on laserkiirguse väljundvõimsus;
D on optilise süsteemi läätse läbimõõt;
l - lainepikkus;
f on optilise süsteemi fookuskaugus.
Tohutu võimsustihedusega laserkiirgus, mis mõjutab erinevaid materjale, hävitab ja isegi aurustab neid fokusseeritud kiirguse piirkonnas. Samal ajal tekib laserkiirguse langemise piirkonnas materjali pinnale sadade tuhandete megapaskalite suurune kerge rõhk.
Selle tulemusena märgime, et fokusseerides laserkiirguse kohale, mille läbimõõt on ligikaudu võrdne kiirguse lainepikkusega, on võimalik saada valgusrõhk 106 MPa, aga ka tohutu kiirgusvõimsuse tihedus, mis ulatub 1014-ni. 1016 W.cm-2, samas kui temperatuur kuni mitu miljonit kelvinit.
Optilise kvantresonaatori plokkskeem
Laser koosneb kolmest põhiosast: aktiivne meedium, pumbaseade ja optiline õõnsus. Mõnikord lisatakse ka termostabilisaator.
Joonis 3 – Laseri plokkskeem
1) Aktiivne sööde.
Stimuleeritud emissioonist tingitud resonantsneeldumiseks ja võimendamiseks on vajalik, et laine läbiks materjali, mille aatomid või aatomisüsteemid on "häälestatud" soovitud sagedusele. Teisisõnu, materjali aatomite energiatasemete erinevus E2 - E1 peab olema võrdne elektromagnetlaine sagedusega, mis on korrutatud Plancki konstandiga: E2 - E1 = hn. Veelgi enam, selleks, et stimuleeritud emissioon võidab neeldumise üle, peab ülemisel energiatasemel olema rohkem aatomeid kui alumisel. Tavaliselt seda ei juhtu. Veelgi enam, mis tahes aatomite süsteem, mis on jäetud piisavalt pikaks ajaks omaette, satub madalal temperatuuril oma keskkonnaga tasakaalu, s.t. jõuab madalaima energiaga olekusse. Kõrgendatud temperatuuridel ergastatakse osa süsteemi aatomeid soojusliikumisest. Lõpmatult kõrgel temperatuuril oleksid kõik kvantolekud võrdselt täidetud. Kuid kuna temperatuur on alati piiratud, on valdav osa aatomitest kõige madalamas olekus ja mida kõrgemad olekud, seda vähem täidetud on. Kui absoluuttemperatuuril T on kõige madalamas olekus n0 aatomit, siis ergastatud olekus olevate aatomite arv, mille energia ületab kõige madalama oleku energiat koguse E võrra, on antud Boltzmanni jaotusega: n=n0e -E/kT, kus k on Boltzmanni konstant. Kuna tasakaalutingimustes on madalamates olekutes alati rohkem aatomeid kui kõrgemates, siis sellistes tingimustes domineerib alati pigem neeldumine kui stimuleeritud emissioonist tingitud võimendus. Teatud ergastatud olekus olevate aatomite ülejääki saab luua ja säilitada ainult nende kunstliku ülekandmisega sellesse olekusse ja kiiremini, kui nad termilise tasakaalu taastuvad. Süsteem, milles ergastatud aatomeid on liiga palju, kaldub saavutama termilist tasakaalu ja seda tuleb hoida tasakaalust väljas, luues selles selliseid aatomeid.
2) Resonaator.
Optiline resonaator on spetsiaalselt sobitatud kahe peegli süsteem, mis on valitud selliselt, et spontaansete üleminekute tõttu resonaatoris tekkiv nõrk stimuleeritud emissioon võimendub mitmekordselt, läbides peeglite vahele paigutatud aktiivse keskkonna. Peeglitevahelise kiirguse korduva peegelduse tõttu toimub aktiivse keskkonna pikenemine resonaatori telje suunas, mis määrab laserkiirguse suure suunatavuse. Keerulisemad laserid kasutavad õõnsuse moodustamiseks nelja või enamat peeglit. Nende peeglite valmistamise ja paigaldamise kvaliteet on lasersüsteemi kvaliteedi jaoks ülioluline. Samuti saab lasersüsteemi paigaldada lisaseadmeid erinevate efektide saavutamiseks, nagu pöörlevad peeglid, modulaatorid, filtrid ja neeldurid. Nende kasutamine võimaldab muuta laserkiirguse parameetreid, näiteks lainepikkust, impulsi kestust jne.
Resonaator on laseri töölainepikkuse ja ka muude omaduste peamine määrav tegur. Erinevaid töövedelikke, millele laserit saab ehitada, on sadu või isegi tuhandeid. Töövedelikku “pumbatakse”, et saavutada elektronpopulatsiooni inversiooni efekt, mis põhjustab footonite stimuleeritud emissiooni ja optilise võimenduse efekti. Laserites kasutatakse järgmisi töövedelikke.
Vedelik, näiteks värvilaserites, koosneb orgaanilisest lahustist, nagu metanool, etanool või etüleenglükool, milles on lahustatud keemilised värvained, nagu kumariin või rodamiin. Värvimolekulide konfiguratsioon määrab töölainepikkuse.
Gaasid nagu süsinikdioksiid, argoon, krüptoon või segud, näiteks heelium-neoonlaserites. Selliseid lasereid pumbatakse enamasti elektrilahendusega.
Tahked ained nagu kristallid ja klaas. Tahke materjal on tavaliselt legeeritud (aktiveeritud), lisades väikeses koguses kroomi, neodüümi, erbiumi või titaani ioone. Tüüpilised kasutatavad kristallid on alumiiniumgranaat (YAG), ütriumliitiumfluoriid (YLF), safiir (alumiiniumoksiid) ja silikaatklaas. Levinumad valikud on Nd:YAG, titaansafiir, kroomisafiir (tuntud ka kui rubiin), kroomiga legeeritud str(Cr:LiSAF), Er:YLF ja Nd:klaas (neodüümklaas). Tahkislasereid pumbatakse tavaliselt välklambi või muu laseriga.
Pooljuhid. Materjal, milles elektronide üleminekuga energiatasemete vahel võib kaasneda kiirgus. Pooljuhtlaserid on väga kompaktsed ja pumbatakse elektrivooluga, võimaldades neid kasutada tarbeseadmetes, näiteks CD-mängijates.
3) Pumpamisseade.
Pumba allikas varustab süsteemi energiaga. See võib olla elektriline säde, välklamp, kaarlamp, mõni muu laser, keemiline reaktsioon või isegi lõhkeaine. Kasutatava pumpamisseadme tüüp sõltub otseselt kasutatavast töövedelikust ja määrab ka süsteemi energiavarustuse meetodi. Näiteks heelium-neoonlaserid kasutavad heelium-neoon gaasisegus elektrilahendusi ja neodüümiga legeeritud ütriumalumiiniumgranaadil põhinevad laserid (Nd:YAG laserid) kasutavad ksenoonvälklampi fokuseeritud valgust ja eksimerlaserid kasutavad keemilised reaktsioonid.
Te kõik armastate lasereid. Ma tean, ma olen nendest rohkem kinnisideeks kui sina. Ja kui kellelegi see ei meeldi, siis ta pole lihtsalt näinud sädelevate tolmuosakeste tantsu ega seda, kuidas pimestav pisike valgus vineerist läbi närib.
Kõik sai alguse Noore Tehniku artiklist 1991. aastal värvilaseri loomisest - siis oli lihtsal koolilapsel lihtsalt ebareaalne disaini korrata... Nüüd on laseritega õnneks olukord lihtsam - neid saab rikkis seadmetest välja võttes saab osta valmis, saab osadest kokku panna... Täna tuleb juttu laseritest, mis on reaalsusele kõige lähedasemad, aga ka nende rakendusviisidest. Aga ennekõike ohutusest ja ohust.
Miks laserid on ohtlikud
Probleem on selles, et paralleelne laserkiir fokusseeritakse silma poolt võrkkesta punktile. Ja kui paberi süütamiseks kulub 200 kraadi, siis piisab vaid 50-st, et võrkkest kahjustada, et veri hüübiks. Võid punktiga lüüa veresoont ja blokeerida, võid sattuda pimealasse, kus närvid üle kogu silma lähevad ajju, saab “pikslite” rea ära põletada... Ja siis kahjustatud võrkkest võib hakata maha kooruma ja see on tee täieliku ja pöördumatu nägemise kadumiseni. Ja kõige ebameeldivam on see, et alguses ei märka kahjustusi: seal pole valuretseptoreid, aju lõpetab kahjustatud piirkondades objektid (nii-öelda surnud pikslid ümber kaardistab) ja alles siis, kui kahjustatud piirkond muutub suureks. piisavalt märkate, et esemed kaovad sinna sattudes. Te ei näe oma vaateväljas ühtegi musta ala – siin-seal pole lihtsalt midagi, kuid see pole märgatav. Esimestel etappidel saab kahjustusi näha ainult silmaarst.Laserite ohtlikkust arvestatakse selle järgi, kas need võivad kahjustusi tekitada enne, kui silm reflektoorselt pilgutab – ja 5 mW võimsust nähtava kiirguse jaoks ei peeta liiga ohtlikuks. Seetõttu on infrapunalaserid äärmiselt ohtlikud (ja osaliselt ka violetsed laserid – neid on lihtsalt väga raske näha) – võite saada viga ja te ei näe kunagi, et laser paistab otse teie silma.
Seetõttu kordan, parem on vältida lasereid, mis on võimsamad kui 5 mW ja mis tahes infrapunalasereid.
Samuti ärge kunagi ja mitte mingil juhul vaadake laseri "väljapääsu". Kui teile tundub, et "midagi ei tööta" või "millegipärast nõrk", vaadake läbi veebikaamera / suuna-ja-pildistage kaamera (mitte DSLR-i!). See võimaldab teil näha ka IR-kiirgust.
Muidugi on olemas kaitseprillid, kuid seal on palju peensusi. Näiteks DX veebilehel on roheliste laserite vastu prillid, kuid need edastavad IR-kiirgust ja vastupidi suurendavad ohtu. Nii et ole ettevaatlik.
PS. Noh, ma muidugi eristasin end kunagi - põletasin kogemata laseriga habeme ära ;-)
650nm - punane
See on võib-olla kõige levinum laseritüüp Internetis ja kõik sellepärast, et igal DVD-RW-l on üks, mille võimsus on 150–250 mW (mida suurem salvestuskiirus, seda suurem). 650 nm juures pole silma tundlikkus kuigi hea, sest kuigi 100-200 mW juures on täpp silmipimestavalt hele, on kiirt päeval vaid vaevu näha (öösel on see muidugi paremini näha). Alates 20-50 mW-st hakkab selline laser "põlema" - kuid ainult siis, kui selle fookust saab muuta, et fokusseerida koht tillukesse punkti. 200 mW juures põleb väga kiiresti, aga jällegi on vaja fookust. Pallid, papp, hall paber...
Neid saab osta valmis kujul (näiteks esimesel fotol on punane). Samuti müüvad nad “hulgi” väikseid lasereid – päris pisikesi, kuigi neil on kõik nagu täiskasvanul – toitesüsteem, reguleeritav fookus – robotite ja automaatika jaoks vajalik.
Ja mis kõige tähtsam, selliseid lasereid saab DVD-RW-lt ettevaatlikult eemaldada (aga pidage meeles, et seal on ka infrapuna diood, sellega peate olema äärmiselt ettevaatlik, sellest allpool). (Muide, teeninduskeskustes on kuhjaga garantiiväliseid DVD-RW-sid - võtsin neid 20 tükki, rohkem ei saanud tuua). Laserdioodid surevad väga kiiresti ülekuumenemise ja maksimaalse valgusvoo ületamise korral koheselt. Nimivoolu ületamine poole võrra (eeldusel, et valgusvoogu ei ületata) vähendab kasutusiga 100-1000 korda (seega olge "ülekiirendamisega" ettevaatlik).
Toide: seal on 3 peamist vooluahelat: kõige primitiivsem, takistiga, voolu stabilisaatoriga (LM317, 1117 puhul) ja kõige arenenum - kasutades tagasisidet läbi fotodioodi.
Tavalistes tehase laserosutites kasutatakse tavaliselt 3. skeemi - see annab maksimaalse väljundvõimsuse stabiilsuse ja maksimaalse dioodi kasutusea.
Teist skeemi on lihtne rakendada ja see tagab hea stabiilsuse, eriti kui jätta väike jõuvaru (~10-30%). Täpselt seda soovitaksin teha - lineaarne stabilisaator on üks populaarsemaid osi ja igas raadiopoes, isegi kõige väiksemas, on LM317 või 1117 analoogid.
Eelmises artiklis kirjeldatud lihtsaim takistiga ahel on veidi lihtsam, kuid sellega on dioodi lihtne tappa. Fakt on see, et sel juhul sõltub laserdioodi läbiv vool/võimsus suuresti temperatuurist. Kui näiteks 20C juures saate voolu 50mA ja diood läbi ei põle ja siis töö ajal diood soojeneb temperatuurini 80C, siis vool suureneb (need on nii salakavalad, need pooljuhid) ja olles jõudnud, ütleme, et 120mA hakkab diood paistma ainult musta valgusega. Need. Sellist skeemi saab siiski kasutada, kui jätta vähemalt kolme- kuni neljakordne võimsusvaru.
Ja lõpuks peaksite vooluringi siluma tavalise punase LED-iga ja jootma laserdioodi kõige lõpus. Jahutus on kohustuslik! Juhtmete peal olev diood põleb koheselt läbi! Samuti ärge pühkige ega puudutage laserite optikat kätega (vähemalt >5mW) - kõik kahjustused "põlevad läbi", nii et vajadusel puhume puhuriga ja kõik.
Ja siin näeb laserdiood välja töötamise ajal. Mõlgid näitavad, kui lähedal ma selle plastikust kinnituselt eemaldades ebaõnnestumisele olin. Ka see foto ei olnud minu jaoks kerge. 
532nm – roheline
Neil on keeruline struktuur – need on niinimetatud DPSS-laserid: Esimene laser, infrapuna 808 nm juures, paistab Nd:YVO4 kristalli – saadakse laserkiirgus lainepikkusel 1064 nm. See tabab "sageduse kahekordistaja" kristalli - nn. KTP ja saame 532 nm. Kõiki neid kristalle pole lihtne kasvatada, mistõttu olid DPSS-laserid pikka aega pagana kallid. Kuid tänu meie hiina kamraadide raskele tööle on need nüüdseks muutunud üsna soodsaks – alates 7 dollarist tükk. Igal juhul on tegemist mehaaniliselt keerukate seadmetega, nad kardavad kukkumisi ja järske temperatuurimuutusi. Ole ettevaatlik.
Roheliste laserite peamine eelis on see, et 532nm on väga lähedal silma maksimaalsele tundlikkusele ning nii täpp kui ka kiir ise on hästi nähtavad. Ma ütleks, et 5mW roheline laser paistab eredamalt kui 200mW punane laser (esimesel fotol on 5mW roheline, 200mW punane ja 200mW lilla). Seetõttu ma ei soovitaks osta rohelist laserit, mis on võimsam kui 5 mW: esimene roheline, mille ostsin, oli 150 mW ja see on tõeline jama - ilma prillideta ei saa sellega midagi teha, isegi peegelduv valgus pimestab ja lahkub ebameeldiv tunne.
Rohelistel laseritel on ka suur oht: laserist väljub 808 ja eriti 1064 nm infrapunakiirgust ning enamasti on seda rohkem kui rohelist. Mõnel laseril on infrapunafilter, kuid enamikul alla 100-dollarilistel rohelistel laseritel pole. Need. Laseri silma "kahjustav" võime on palju suurem, kui tundub - ja see on veel üks põhjus, miks mitte osta rohelist laserit, mis on võimsam kui 5 mW.
Muidugi on võimalik roheliste laseritega põletada, aga jällegi on vaja võimsust 50 mW + kui külgmine infrapunakiir “aitab” sinu lähedal, siis kaugusega muutub see kiiresti “fookusest välja”. Ja arvestades, kui pimestav see on, ei tule sellest midagi lõbusat.
405 nm - violetne
See on rohkem nagu ultraviolettkiirguse lähedal. Enamik dioode kiirgab otse 405 nm. Nende probleem on selles, et silma tundlikkus 405nm juures on umbes 0,01%, st. 200 mW laseri täpp tundub küll tilluke, aga tegelikult on see neetult ohtlik ja pimestavalt ere - kahjustab võrkkesta kogu 200 mW ulatuses. Teine probleem on see, et inimsilm on harjunud teravustama "rohelise" valguse all ja 405 nm punkt jääb alati fookusest välja - see pole eriti meeldiv tunne. Kuid sellel on ka hea külg - paljud objektid fluorestseerivad, näiteks paber, ereda sinise valgusega, mis on ainus asi, mis päästab need laserid massilise üldsuse unustuse eest. Aga jällegi, need pole nii lõbusad. Kuigi rakmed on 200 mW, ole terve, laseri punkti teravustamise raskuse tõttu on see keerulisem kui punastega. Samuti on fotoresistid tundlikud 405 nm suhtes ja igaüks, kes nendega töötab, saab aru, miks seda vaja võib minna ;-)780nm - infrapuna
Sellised laserid on CD-RW-l ja teise dioodina DVD-RW-l. Probleem on selles, et inimsilm ei näe kiirt ja seetõttu on sellised laserid väga ohtlikud. Võite võrkkesta põletada ja seda mitte märgata. Ainus viis nendega töötamiseks on kasutada ilma infrapunafiltrita kaamerat (näiteks veebikaamerates on seda lihtne hankida) – siis on näha nii kiir kui ka koht. IR lasereid saab kasutada ilmselt ainult isetehtud laser “masinates” ma ei soovitaks nendega jamada.Samuti leidub laserprinterites infrapunalasereid koos skaneerimisahelaga - 4- või 6-küljeline pöörlev peegel + optika.
10µm – infrapuna, CO2
See on tööstuses kõige populaarsem laseritüüp. Selle peamised eelised on madal hind (torud alates $ 100-200), suur võimsus (100 W - rutiinne), kõrge efektiivsus. Nad lõikasid metalli ja vineeri. Graveerida jne. Kui soovid lasermasinat ise valmistada, siis Hiinast (alibaba.com) saad osta valmis vajaliku võimsusega torusid ning kokku panna neile vaid jahutus- ja toitesüsteemi. Spetsiaalsed meistrid valmistavad aga torusid ka kodus, kuigi see on väga keeruline (probleem on peeglites ja optikas - 10-μm klaas ei lase kiirgust läbi - siia sobib ainult ränist, germaaniumist ja mõnest soolast valmistatud optika).Laserite rakendused
Kasutatakse peamiselt esitlusteks, kasside/koertega mängimiseks (5mW, roheline/punane), tähtkujudele osutavate astronoomide jaoks (roheline 5mW ja rohkem). Omatehtud masinad - töötavad õhukestel mustadel pindadel alates 200 mW. CO2 laseriga saab lõigata peaaegu kõike. Trükkplaati on lihtsalt keeruline lõigata - vask peegeldab väga hästi kiirgust, mis on pikem kui 350 nm (sellepärast kasutatakse tootmises, kui väga soovite, kalleid 355 nm DPSS lasereid). Noh, tavaline meelelahutus YouTube'is - õhupallide hüppamine, paberi ja papi lõikamine - kõik 20-50 mW laserid, eeldusel, et on võimalik punkti teravustada.Tõsisema poole pealt - relvade sihtmärgid (rohelised), saab kodus teha hologramme (selleks on pooljuhtlaserid enam kui piisavad), UV-tundlikust plastikust saab printida 3D-objekte, ilma mallita säritada fotoresisti, saate selle kuu peal nurgareflektorile särama panna ja 3 sekundi pärast näete vastust, saate ehitada 10 Mbit lasersideliini... Loovuse võimalused on piiramatud
Seega, kui sa veel mõtled, millist laserit osta, siis võta 5mW roheline :-) (no ja 200mW punane, kui tahad põletada)
Küsimused/arvamused/kommentaarid - mine stuudiosse!
Sildid:
- laser
- dvd-rw
- äärmuslik
Kitsas valgusvihus kasutatakse tavaliselt kaksikkumerat kollimaatoriläätse. Kiire kvaliteetse teravustamise korral (mida saab teha iseseisvalt, pingutades objektiivi kinnitusmutrit) saab aga osutit kasutada laserkiirega katsete läbiviimiseks (näiteks häirete uurimiseks). Levinumate laserosutite võimsus on 0,1-50 mW, müügil on ka võimsamad kuni 2000 mW. Enamikus neist ei ole laserdiood suletud, mistõttu tuleb need lahti võtta äärmise ettevaatusega. Aja jooksul avatud laserdiood "põleb läbi", mistõttu selle võimsus väheneb. Aja jooksul lakkab selline osuti aku tasemest olenemata praktiliselt enam säramast. Roheliste laserosutitel on keeruline struktuur ja need meenutavad disainilt rohkem tõelisi lasereid.
Laser pointer
Laserosutite tüübid
Varasemad laserosutite mudelid kasutasid heelium-neoon (HeNe) gaasilasereid ja kiirgasid kiirgust 633 nm vahemikus. Nende võimsus ei ületanud 1 mW ja need olid väga kallid. Tänapäeval kasutatakse laserosutites tavaliselt odavamaid punaseid dioode lainepikkusega 650–670 nm. Veidi kallimates osutites kasutatakse oranžikaspunaseid dioode lainepikkusega λ=635 nm, mis muudab need silmale heledamaks, kuna inimsilm näeb valgust λ=635 nm paremini kui valgust λ=670 nm. Toodetakse ka teist värvi laserosutit; Näiteks roheline osuti λ=532 nm on hea alternatiiv punasele, mille λ=635 nm, kuna inimsilm on rohelise valguse suhtes punasega võrreldes umbes 6 korda tundlikum. Viimasel ajal on populaarsust kogunud kollakasoranžid osutid λ=593,5 nm ja sinised laserosutajad λ=473 nm.
Punased laserosutajad
Kõige tavalisem laserosuti tüüp. Nendes osutites kasutatakse kollimaatoriga laserdioode. Võimsus varieerub ligikaudu ühest millivatist kuni vatini. Võtmehoidja kujuteguriga väikese võimsusega viiteid toidavad väikesed tahvelarvuti patareid ja maksavad täna (2012. aasta aprillis) umbes 1 dollar. Võimsad punased osutid on hinna ja võimsuse suhte poolest ühed odavamad. Seega 200 mW võimsusega fokuseeritav laserpointer, mis on võimeline süütama hästi kiirgust neelavaid materjale (tikud, elektrilint, tume plastik jne), maksab umbes 20-30 dollarit. Lainepikkus on umbes 650 nm.
Harvemad punased laserviidid kasutavad dioodpumbaga tahkislaserit (DPSS) ja töötavad lainepikkusel 671 nm.
Rohelised laserosutajad
Roheline laserpointer seade, DPSS tüüp, lainepikkus 532nm.
Öisesse taevasse suunatud 100mW laserkursori kiir.
Rohelisi laserpointereid hakati müüma 2000. aastal. Kõige tavalisem dioodiga pumbatud tahkislaser (DPSS). Rohelisi laserdioode ei toodeta, seega kasutatakse teistsugust vooluringi. Seade on tavapärastest punastest osutitest palju keerulisem ja roheline tuli saadakse üsna tülikal viisil.
Esiteks pumbatakse neodüümiga legeeritud ütriumortovanadaadi kristalli (Nd:YVO 4) võimsa (tavaliselt >100 mW) infrapuna laserdioodiga, mille λ=808 nm, kus kiirgus muundatakse 1064 nm-ks. Seejärel, läbides kaaliumtitanüülfosfaadi (KTiOPO 4, lühend KTP) kristalli, kahekordistub kiirgussagedus (1064 nm → 532 nm) ja saadakse nähtav roheline valgus. Ahela kasutegur on umbes 20%, millest suurem osa tuleb 808 ja 1064 nm IR kombinatsioonist. Võimsatele osutitele >50 mW tuleb paigaldada infrapunafilter (IR filter), et eemaldada infrapuna jääkkiirgust ja vältida nägemise kahjustamist. Märkimist väärib ka roheliste laserite suur energiakulu – enamik kasutab kahte AA/AAA/CR123 patareid.
473 nm (türkiissinine)
Need laserosutajad ilmusid 2006. aastal ja neil on sarnane tööpõhimõte roheliste laserosutitega. 473 nm valgust toodetakse tavaliselt 946 nm laservalguse sageduse kahekordistamisel. 946 nm saamiseks kasutatakse ütriumalumiiniumgranaadi kristalli neodüümlisanditega (Nd:YAG).
445 nm (sinine)
Nendes laserosutites kiirgab valgust võimas sinine laserdiood. Enamik neist osutitest kuulub laseri ohuklassi 4 ja kujutavad endast väga tõsist ohtu silmadele ja nahale. Need hakkasid aktiivselt levima seoses Casio prožektorite väljalaskmisega, mis kasutavad tavaliste lampide asemel võimsaid laserdioode.
Lillad laserosutajad
Lillades osutites olevat valgust genereerib laserdiood, mis kiirgab kiirt lainepikkusega 405 nm. Lainepikkus 405 nm on inimese nägemisega tajutava vahemiku piiril ja seetõttu näib selliste osutite laserkiirgus hämar. Osuti valgus paneb aga mõned objektid, millele see on suunatud, fluorestseerima, mis on silma jaoks heledam kui laseri enda heledus.
Lillad laserosutid ilmusid vahetult pärast Blu-ray-draivide tulekut, seoses 405 nm laserdioodide masstootmise alustamisega.
Kollased laserosutajad
Kollaste laserosutitega kasutatakse DPSS-laserit, mis kiirgab korraga kahte joont: 1064 nm ja 1342 nm. See kiirgus siseneb mittelineaarsesse kristalli, mis neelab nendelt kahelt joonelt footoneid ja kiirgab 593,5 nm footoneid (1064 ja 1342 nm footonite koguenergia võrdub 593,5 nm footoni energiaga). Selliste kollaste laserite efektiivsus on umbes 1%.
Laserosutite kasutamine
Ohutus
Laserkiirgus on ohtlik, kui see satub silma.
Tavalised laserosutajad on võimsusega 1-5 mW ja kuuluvad ohuklassi 2 - 3A ning võivad kujutada endast ohtu, kui kiir on suunatud inimese silma piisavalt pikaks ajaks või läbi optiliste seadmete. Laserosutajad võimsusega 50-300 mW kuuluvad klassi 3B ja on võimelised tekitama tõsiseid kahjustusi silma võrkkestale isegi lühiajaliselt otsese laserkiire, aga ka peegelduva või hajusalt peegelduva laserikiirega.
Parimal juhul on laserosutajad ainult ärritavad. Kuid tagajärjed on ohtlikud, kui kiir tabab kellegi silma või on suunatud juhile või piloodile ja võib nende tähelepanu kõrvale juhtida või isegi pimestada. Kui see toob kaasa õnnetuse, toob see kaasa kriminaalvastutuse.
Üha arvukad "laserintsidendid" põhjustavad Venemaal, Kanadas, USA-s ja Ühendkuningriigis nõudmisi laserosutite piiramiseks või keelamiseks. Juba Uus-Lõuna-Walesis on trahv laserosuti omamise eest ja "laserrünnaku" eest - kuni 14-aastane vanglakaristus.
Samuti on oluline arvestada, et enamikul odavatel Hiina laseritel, mis töötavad pumba põhimõttel (st rohelised, kollased ja oranžid), ei ole säästlikkuse huvides IR-filtrit ning sellised laserid kujutavad endast tegelikult suuremat ohtu silmadele kui teatasid tootjad.
Märkmed
Lingid
- Laser Pointer Safety veebisait Sisaldab ohutusandmeid
Alates tahkislaserite loomisest kuni tänapäevani on nende kiirguse võimsus pidevalt kasvanud. Kui aga esimestel aastatel olid kasvukiirused kõigi peamiste tahkislaserite tüüpide puhul ligikaudu ühesugused, siis viimasel ajal on rubiin- ja granaatlaserite kiirgusvõimsuse kasvukiirus märgatavalt vähenenud võrreldes neodüümiga. klaasist laserid.
Laseri emissioon on tingitud stimuleeritud emissioonist, mille tulemusena footonite emissioon on osaliselt sünkroniseeritud. Sünkroniseerimisastet ja igal ajal emiteeritud kvantide arvu iseloomustavad statistilised parameetrid, nagu keskmine emiteeritud footonite arv ja keskmine emissiooni intensiivsus. Seetõttu osutub laserkiirguse võimsusspekter enam-vähem kitsaks ja selle autokorrelatsioonifunktsioon käitub nagu sinusoidse võnkegeneraatori autokorrelatsioonifunktsioon, mille väljundsignaal on faasilt ja amplituudilt ebastabiilne.
See on peamiselt seletatav asjaoluga, et vastuvõetavate parameetritega gaasilasereid toodab kodu- ja välistööstus ning telegraafioperaatorid saavad neid praktiliselt kasutada. Nendel laseritel on aga piiratud arv diskreetseid lainepikkusi, mis sobivad ühevärviliste ja värviliste holograafiliste kujutiste jäädvustamiseks. Lainepikkuse valiku ei määra mitte ainult laserkiirguse võimsus sellel lainepikkusel, vaid ka salvestus- ja taasesituse lainepikkuste maksimaalse sobitamise võimalus vaataja subjektiivse taju jaoks optimaalse pildi loomise seisukohast.
Joonisel fig. 147, b näitab selle mõõtmismeetodi rakendamisel andurite paigutamise võimalusi. Kasutades mõõtmisel ühte andurit, on soovitav asetada see difraktsioonimustri kohale, mis vastab punktile A. Ühe anduri kasutamise korral mõjutab aga mõõtmistulemust tugevalt laserkiirguse võimsuse ebastabiilsus ja intensiivsuse ebaühtlane jaotus tala ristlõikes, mis väljendub mõõdetava toote külgsuunalise nihkega.
Nende omadusi käsitletakse eespool. Kaubanduslikult toodetud tüüpide arv ulatub kümnetesse. Nende kiirguse lainepikkuste vahemik hõlmab UV-, VI- ja IR-spektrivahemikke. Laserite kiirgusvõimsus jääb vahemikku 0 1 mW kuni 10 W.
Mikrofluorestsents kasutab laserergastust, millel on loomulikult eelised tavaliste valgusallikatega ergastamisel. Laserkiirguse kõrge koherentsus ja suunatavus võimaldab saavutada ülikõrgeid kiirgusvõimsustihedusi. Tabelis Joonis 8.2 võrdleb erinevate allikatega saavutatud võimsustihedusi. Laservalgustus on kõige intensiivsem ning laserite suure võimsustiheduse tõttu on mikrofluorestsentsanalüüsil mitmeid eeliseid.
Enamikku neist on aga uuritud lahustes ja üksikkristallidel on tehtud vaid üksikuid üksikasjalikke uuringuid polarisatsioonimõõtmistega. Olukord on täielikult muutunud pidevlaine laseri tulekuga, mille kollimeeritud, polariseeritud ja praktiliselt monokromaatiline kiirgus sobib ideaalselt isegi väikeste üksikkristallide Ramani spektroskoopiaks. Kohe pärast Ramani efekti avastamist sai selgeks kristallide Ramani anisotroopia mõõtmise tähtsus vibratsioonide omistamisel. Sellised uuringud said aga rutiinseks muutuda alles pärast laserite kasutamist kiirgusallikana. Kiirkollimatsioon on olulisem kui laservõimsus ja viimane on sageli väiksem kui heade Toronto-tüüpi lampide võimsus, mille kasutamine stimuleeris Ramani spektroskoopia arengut 50ndatel ja 60ndate alguses.
Valgusvoo suurendamises peaaegu samaaegselt osalevate aatomite arvu suurendamiseks on vaja generatsiooni algust edasi lükata, et koguneda võimalikult palju ergastatud aatomeid, tekitades ümberpööratud populatsiooni, mille jaoks on vaja tõsta laseri generatsiooni. künnist ja vähendada kvaliteeditegurit. Näiteks võib peeglite paralleelsus olla häiritud, mis vähendab järsult süsteemi kvaliteeditegurit. Kui sellises olukorras käivitatakse pumpamine, siis isegi tasemepopulatsiooni olulise inversiooni korral genereerimine ei alga, kuna generatsiooni künnis on kõrge. Peegli pööramine teise peegliga paralleelsesse asendisse suurendab süsteemi kvaliteeditegurit ja alandab seeläbi laseristamise läve. Seetõttu suureneb laserkiirguse võimsus oluliselt. Seda lasergeneratsiooni juhtimise meetodit nimetatakse Q-switched meetodiks.
See võimalus realiseerub praktikas laseri Q-teguri ümberlülitamisega. Seda tehakse järgmiselt. Kujutage ette, et üks laseriõõne peeglitest on eemaldatud. Laserit pumbatakse valgustuse abil ja ülemise taseme populatsioon saavutab maksimumväärtuse, kuid stimuleeritud emissiooni veel pole. Sel ajal, kui populatsioon on endiselt tagurpidi, liigutatakse varem eemaldatud peegel kiiresti oma kohale. Sel juhul tekib stimuleeritud emissioon, ülemise taseme populatsioon väheneb kiiresti ja ilmub hiiglaslik impulss, mille kestus on vaid 10–8 sekundit. Kui impulss kiirgab 25 J energiat, on laseri kiirgusvõimsus 2 5 - 109 W – väga muljetavaldav väärtus, mis on ligikaudu võrdne suure elektrijaama võimsusega. Tõsi, elektrijaam töötab sellel võimsustasemel aastaringselt, mitte 10 - - 8 s. Esimestel lasermudelitel liigutati peegleid mehaaniliselt, kuid nüüd tehakse seda elektrooptiliselt Kerri või Pockelsi elemendi abil.