Добрый вечер!

На днях я задумался, какое же это удивительное изобретение лазер… Только подумайте, энергия способная проплавить пластик сосредоточена в луче и устремляется в бесконечность! Луч, который исходит из твоих рук и достает до облаков! До тех, что кажутся недоступными для людей… Ну а чего стоят взгляды прохожих! Про одногруппников и коллег по работе и речи нет, они в шоке когда видят как острый луч резво вырезает кружочки из черного пакета! Решил я рассказать Вам о характеристиках лазера, а именно о характеристиках лазерной указки на полупроводниковом лазере. Так уж завелось, что люди любят сравнивать и выяснять у кого больше, лучше, дороже… а по каким параметрам лазеры сравнивать? И тут пошел маркетинг… 99% людей при выборе лазера ведутся на мощность! Она интересует их в первую очередь! Как же они ошибаются… Хотя примерно так же, как и люди которые гонятся за мегапикселями .

На самом деле мощность далеко не идеальный параметр, по которому стоит упорядочивать лазерные указки. Перечислю параметры, которые важны конечному пользователю: Мощность, надежность,толщина луча (апертура),расходимость луча, габариты, защита от перегрева, стабильность излучаемой мощности, удобство питания, механическая прочность. Не мало параметров, правда? А теперь о каждом помаленьку…

Мощность -Мощность светового потока. так ли она важна? Несомненно! Чем мощнее, тем лучше! Однако лампочка на 100Вт излучает гораздо больше световой мощности, но не прожигает ничего… В общем смысл: мощность нужна как можно больше, но при условии что остальные параметры тоже на высоте.

Надежность: Ну тут вроде все ясно, чем дольше проработает и чем больше «защит от дурака» тем лучше. Это к слову о китайских указках, которые продают в сети интернет. Почитайте отзывы людей и поймете, что если лазер проработает неделю, это уже удача.

Толщина луча: Казалось бы, что в ней такого? А вот что! Если распределить 300мВт мощности лазерного излучения на площадь 1квадратный метр, то его почти не будет видно! Ни о каких эффектах плавления, горения и речи нет! Короче, для того, чтобы плавить, резать, зажигать необходима достаточная плотность излучения. её можно увеличить двумя способами, либо увеличивать мощность, либо уменьшать площадь, на которую воздействуем. Если 300мВт мощности сосредоточить на круглой площадке диаметром 3мм (точка обычной китайской указки на 1мВт), то максимум можно проплавлять пакеты, и то долго! Пластик не плавится, спички не зажигаются… Но если поставить хорошую оптику и сделать луч в два раза тоньше, то плотность возрастает в 4 раза! Тут и пластик плавится, и спички зажигаются.

Расходимость луча: Так уж сложилось что нет ничего идеального, и луч лазера постепенно становится шире и шире… Уже через пару десятков метров диаметр луча достигает 1 см! Расходимость зависит от толщины луча. чем тоньше луч, тем быстрее он расходится. Однако даже тонкий луч достает до облаков и на них видно маленькую точку.

Габариты: Все стремятся к минимуму размеров и массы без проигрыша в остальных параметрах..

Защита от перегрева: Лазер достаточно мощный и ощутимо греется. Без охлаждения за пару секунд он перегревается. Установив радиатор побольше и обеспечив хороший контакт можно с уверенностью сказать что лазер не выйдет из строя от того, что забыли его выключить.

Стабильность излучаемой мощности: Вот тут интересно) Видели яркие лозунги в интернете? 100мВт, 200мВт, 300мВт? А на деле раза в два меньше… Дело в том, что при использовании примитивных драйверов мощность лазера сильно зависит от состояния батареек. Я погулял по сайтам производителей батареек и видел графики разряда батареек, так вот когда батарейка новая, на ней 1.5Вольта, но уже через секунду напряжение падает до 1.2-1.3Вольт! И так достаточно долгое время, после чего напряжение начинает стремительно падать-батарея разряжена. Ну так вот, эта мощность приводится для напряжения питания 4.5В, а в реальной жизни после включения лазер сначала моргнет полной мощностью, а потом выйдет на режим в пол мощности… Вот такие результаты… Чтобы такого не было, нужно применять интеллектуальные драйверы, которы стабилизируют ток лазера вне зависимости от состояния батареек. Но они дороги и в китайцами не используются.

Удобство питания: Видел в сети лазер, питается от двух CR2 литиевых батареек, вроде хорошо, да? маленькие, легкие… вот только каково отдать за каждую батарейку 100 рублей? Через час она сядет, и что? снова 200р выкидывать? Да и далеко не в каждом магазине можно найти эти редкие батарейки. Другое дело стандартные ААА и АА батарейки и аккумуляторы. дешёвые и распространенные.

Механическая прочность: Очень обидно смотреть на обломки лазера, который выпал из рук на асфальт… Чем прочнее лазер, тем больше вероятность что он выживет в экстремальных условиях. Я занимаюсь продажей лазеров, поэтому для меня крайне важны все эти параметры. И вот чего я достиг в этой области:

Нормально? «Голова» выточена на токарном станке из алюминия, лазер точно не перегреется ! Остальная часть взята от фонарика.

Драйвер: Вот тут я постарался и разработал отличный драйвер! он независимо от источника питания поддерживает выходную мощность на уровне 300мВт! То есть не нужно беспокоиться, что при замене батареек на аккумуляторы упадет мощность. Да и эффект первых трех секунд тут устранен, мощность всегда 300мВт пока батарейки не сядут. Кстати контролируется еще и температура! Известны случаи когда лазер сгорал от холода. На холоде возрастает КПД и лазер выходит из строя. Мой драйвер следит за температурой и при охлаждении постепенно снижает ток через диод. Испытывал до 0 градусов, все работает! Сразу предупрежу, нигде в сети описаний этого драйвера нет и просить меня чтоб я дал схему бесполезно.

Оптика: Предлагаю покупателям два варианта, либо толстый луч (~3мм) или тонкий (~1мм). Кому нужно для световых эффектов, тот берет с толстым, потому что расходится меньше. А для прожигания, зажигания и наблюдения луча покупают с тонким лучом. Лазер с тонким зажигает спички, плавит пластик, коробку от ДВД диска за несколько секунд насквозь! Все это можно посмотреть на видео в конце статьи.

Питание: Для питания лазера используется 3ААА элемента (аккумуляторы или батарейки) независимо от этого гарантируется полная мощность. при питании от батареек полная мощность примерно полчаса, потом постепенно снижается. От аккумуляторов (ввиду их большей емкости) время работы на полную раза в 4 больше. Такой лазер я продаю за 3500р, доставка почтой. Кого заинтересовал обращаться на [email protected] Вот обещанные фото и видео!

Демонстрация лазера.

Что такое лазер и кто его изобрел?

Мы настолько привыкли к слову лазер, что многие и не догадываются, что это на самом деле аббревиатура. Слово "лазер" или "laser" состоит из начальных букв на английском языке: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - в переводе на русский "усиление света с помощью стимулированного испускания излучения".

Историей доказано, что изобретателями лазера считаются два русский ученых Басов и Прохоров. Они в 1958 году смогли создать первый в мире лазер, за что получили нобелевскую премию в 1964 году. Еще одним из изобретателей считается американец Таунс, чьи проработки использовал Прохоров при создании лазера. Таунс также получил нобелевскую премию. Однако американцы смогли первыми наладить серийный выпуск,в основе которого был рубин. Фирма которая начала серийное производство называлась Хьюз Эйркрафт. Хотя еще ранее, Альберт Эйнштейн в 1916 году предсказал саму теорию возможности индуцирования внешним электромагнитным полем излучения атомов, на которой и стали работать все лазеры в будущем.

Основные виды лазерных указок.
Красная лазерная указка - является начальной из семейства указок, так как имеет небольшую мощность. Начинается от 5 mw до 500 mw . Идеально подходит для презентаций, лекций и демонстраций в небольших помещениях. Дальность свечения от 30 метров до 3 км, в зависимости от мощности лазера. Если ваш ребенок просит купить лазерную указку, это станет отличным выбором, так как она является абсолютно безопасной .

Синяя лазерная указка - является самой мощной в семействе лазеров. Мощность лазера 10000mw. Трудно назвать предназначение этого лазера, так как его луч очень мощный и способен прожигать пластик, ткани, выжигать дерево. Дальность луча до 30 км. Такой лазер следует использовать только лицам старше 18 лет, способен оставить ожог или нанести вред вашему здоровью. Следует использовать только с специальными очками.

Пример синих лазерных указок:

Есть много других цветов лазера: такие как фиолетовые, оранжевые или розовые. Такие лазеры не получили массового применения в повседневной жизни, поэтому мы не стали подробно их описывать. Вот пожалуй и все что мы смогли вам рассказать о лазерах. Если вы хотите дополнить наш рассказ, оставьте ваш комментарий внизу.

Полный ассортимент представлен на нашем сайте .

Ла́зерная ука́зка - портативный квантово-оптический генератор когерентных и монохроматических электромагнитных волн видимого диапазона в виде узконаправленного луча. В большинстве случаев изготавливается на основе красного лазерного диода , который излучает в диапазоне 635-670 нм, и коллиматора - двояковыпуклой линзы для организации узконаправленного луча. Сходное устройство имеют более редкие синие и фиолетовые указки и пока (2016) ещё более редкие зелёные. До начала-середины 2010-х годов зелёные лазерные указки имели сложное строение и представляли собой твердотельный лазер с накачкой инфракрасным лазерным диодом и последующим нелинейным элементом для удвоения частоты.

Наиболее распространены красные лазерные указки мощностью до 1-20 мВт, несколько реже встречаются указки до 100-200 мВт . Наиболее мощные серийно производимые указки: зелёные до 1Вт и синие - до 5 Вт, зелёные до 2 вт.

• Лазерная указка

Сначала мощным (обычно 200-1000мВт ) инфракрасным лазерным диодом с λ=808 нм накачивается кристалл ортованадата иттрия, легированный неодимом (Nd:YVO 4), где излучение преобразуется в 1064 нм. Потом, проходя через кристалл титанила-фосфата калия (KTiOPO 4 , сокращённо KTP), частота излучения удваивается (1064 нм → 532нм) и получается видимый зелёный свет. Генерация и вывод зелёного излучения обеспечиваются зеркалами, одно из которых полностью отражает излучение с длиной волны 1064 и 532 нм и полностью пропускает излучение накачки 808 нм, а другое полностью отражает излучение 1064 нм, но полностью пропускает 532 нм. Частично отражается и излучение накачки.

В большинстве современных зелёных лазерных указок кристаллы ванадата иттрия и KTP вместе с зеркалами резонатора объединены в так называемый «микрочип» - склейку из двух кристаллов с напылёнными на грани зеркалами. Для генерации лазерного излучения достаточно сфокусировать внутри кристалла Nd:YVO 4 излучение лазерного диода накачки.

КПД схемы сильно зависит от мощности накачки и может достигать не более 20 %. Кроме зелёного света такой лазер излучает значительную мощность в ИК на длинах волн 808 и 1064 нм, поэтому в таких указках обязательно нужно устанавливать инфракрасный фильтр (IR-фильтр ), чтобы убрать остатки ИК-излучения и избежать повреждения зрения. В недорогих вариантах зелёных указок такой фильтр могут не устанавливать, в таком случае даже указка с мощностью 1-5 мВт представляет серьёзную опасность для зрения, так как мощность ИК-излучения может достигать десятков милливатт. Излучение 1064 нм сфокусировано почти так же хорошо, как и зелёное и представляет опасность при попадании в глаз даже на большой дистанции, тогда как излучение накачки 808 нм сильно расфокусировано и не сконцентрировано вдоль луча, представляя опасность на расстоянии до нескольких метров.

Стоит отметить высокое энергопотребление зелёных лазеров - потребляемый ток достигает сотен миллиампер. Так как эффективность генерации и удвоения с ростом мощности накачки быстро возрастает, увеличение выходной мощности с 5 до 100 мВт требует повышения потребляемого тока лишь примерно в два раза.

Малые размеры зелёной лазерной указки не позволяют установить в них систему стабилизации температуры лазерного диода и активных сред. Особенно сильное влияние температура оказывает на длину волны, излучаемую лазерным диодом, что приводит к уходу её с максимума линии поглощения неодима и падению выходной мощности. Это приводит к тому, что такие указки нестабильно работают при изменении температуры. Частично этот недостаток устраняется путём стабилизации мощности излучения на выходе лазера. Для этого на выходе устанавливают светоделитель (роль которого исполняет ИК-фильтр, от которого отражается часть излучения) и фотодиод, и вводят отрицательную обратную связь. Недостатком такого решения является возможность выхода из строя лазерного диода при значительном отклонении температуры, при котором система стабилизации, компенсируя падение выходной мощности, вынуждена значительно поднять ток через него.

Голубые лазерные указки (473 нм)

Данные лазерные указки появились в 2006 году и имеют схожий с зелёными лазерными указками принцип работы. 473 нм свет обычно получают путём удвоения частоты 946 нм лазерного излучения. Для получения 946 нм используется кристалл алюмо-иттриевого граната с добавками неодима (Nd:YAG).

Синие лазерные указки (445 нм)

В этих лазерных указках свет излучается мощным синим лазерным диодом в 1-5 Вт. Большинство подобных указок относится к 4-му классу лазерной опасности и представляет очень серьёзную опасность для глаз и кожи как непосредственно, так и в виде рассеянного поверхностью излучения.

Активное распространение синие указки получили в связи с серийным выпуском мощных лазерных диодов, в основном для компактных LED-проекторов, например Casio Slim .

Фиолетовые лазерные указки (405нм)

Свет в фиолетовых указках генерируется лазерным диодом, излучающим луч с длиной волны 405 нм. Эти лазеры используются в проигрывателях для записи Blu-ray Disc . Длина волны 405 нм находится на границе диапазона, воспринимаемого человеческим зрением и поэтому лазерное излучение таких указок кажется тусклым. Однако, свет указки вызывает флюоресценцию некоторых предметов, на которые он направлен, яркость которой для глаза выше, чем яркость самого лазера. Даже самые маломощные из них чрезвычайно опасны для кожи и глаз.

Фиолетовые лазерные указки появились сразу после появления Blu-ray -приводов, в связи с началом массового производства лазерных диодов на 405 нм.

Использование лазерных указок

• Лазерные указки обычно используются в образовательных учреждениях и на бизнес-презентациях вместо обычных указок. Бывают встроены в ПДУ проекторов или компьютерные ПДУ для презентаций. Красные лазерные указки могут использоваться в помещениях и вечером на открытых пространствах. Зелёные лазерные указки могут использоваться в тех же условиях, но они, в отличие от красных, хорошо видны на улице днём и на дальних расстояниях. Единственным недостатком лазерных указок при указывании на цель являются рывки точки, так как человеческая рука не может долго находиться в неподвижном состоянии из-за тремора .
• Световое пятно, образуемое лазерной указкой, привлекает кошек , собак и других домашних животных, вызывая сильное стремление поймать его, что нередко используется людьми в играх с этими домашними животными. Однако, зелёные лазерные указки из-за значительно большей яркости луча могут пугать животное. Не следует также забывать, что луч лазерной указки, направленный в глаза человека или животного, может повредить сетчатку .
• Зелёные лазерные указки могут использоваться для любительской астрономии. В безлунную ночь луч зелёной лазерной указки может использоваться для указывания на звезды и созвездия. Также лазерная указка может использоваться для юстировки телескопов и для исследования формы поверхностей зеркал телескопов (как теневым методом, так и интерферометрически).
• Точно установленная лазерная указка может использоваться как лазерный целеуказатель , чтобы нацелить огнестрельное или пневматическое оружие.
• Лазерные указки используют в своих конструкциях радиолюбители, в качестве элемента связи в пределах видимости.
• Красная указка со снятым коллиматором используется в любительской голографии . Это одно из немногих применений лазера в быту, где используется именно наиболее ценное свойство лазера, в корне отличающее его от светодиода - когерентность излучения. Не все лазерные указки обладают достаточной когерентностью, поэтому может потребоваться выбор подходящего экземпляра и подбор тока лазерного диода. Когерентность можно оценить в домашних условиях, например, наблюдая интерференцию с помощью плоскопараллельной стеклянной пластины толщиной 1-2 см.
• В лабораторной практике лазерная указка (особенно зелёная) является весьма полезным инструментом, имеющим множество применений - в частности, она может быть использована для обнаружения в жидкости, газе или любом прозрачном веществе (например, оптическом стекле) малого количества механических примесей или взвесей, незаметного невооружённому глазу. Зелёная, а в особенности, синяя или фиолетовая указки в сочетании с подходящим светофильтром, не пропускающим её излучение, позволяют визуально обнаружить слабую флюоресценцию, например, связанную с загрязнением поверхности органическими веществами.
• Лазерная указка, как источник узконаправленного когерентного света, может быть использована на школьных уроках физики для демонстрации наглядных опытов по оптике: отражение и преломление света, дифракция и интерференция, флюоресценция (с зелёной или синей указкой), световоды и тому подобное.

Безопасность

Лазерное излучение опасно при попадании в глаза.

Обычные лазерные указки имеют мощность 1-5 мВт и относятся к классу опасности 2 - 3А и могут представлять опасность, если направлять луч в человеческий глаз достаточно продолжительное время или через оптические приборы. Лазерные указки мощностью 50-300 мВт относятся к классу 3B и способны причинить сильные повреждения сетчатке глаза даже при кратковременном попадании прямого лазерного луча, а также зеркально или диффузно отражённого. Даже маломощные зеленые DPSS указки используют внутри гораздо более мощные ИК-лазеры и зачастую не обеспечивают достаточной фильтрации ИК-излучения. Подобное излучение невидимо и из-за этого более опасно для зрения человека и животных .

В лучшем случае лазерные указки оказывают только раздражающее воздействие. Но последствия будут опасными, если луч попадает в чей-то глаз или направлен в водителя или пилота и может отвлечь их или даже ослепить . В ряде стран это может повлечь за собой уголовную ответственность. Так, в 2015 г. житель США был приговорён к тюремному заключению на 21 месяц за кратковременное ослепление лётчика полицейского вертолёта лазерной указкой . В 2017 году в Германии за аналогичные действия 22-летний житель Германии был осужден на полтора года тюрьмы .

Всё более многочисленные «лазерные инциденты» вызывают в России, Канаде, США и Великобритании требования ограничить или запретить лазерные указки. Уже сейчас в Новом Южном Уэльсе предусмотрен штраф за обладание лазерной указкой, а за «лазерное нападение» - срок лишения свободы до 14 лет.

Использование лазерных указок запрещено правилами безопасности на футбольных стадионах ФИФА . Одним из примеров применения этого запрета стал штраф в 50000

Не секрет, что каждому из нас в детстве хотелось иметь такое устройство, как лазерная установка, которая могла бы разрезать металлические уплотнения и прожигать стены. В современном мире эта мечта легко воплощается в реальность, поскольку теперь можно соорудить лазер с возможностью резки различных материалов.

Разумеется, в домашних условиях невозможно изготовить настолько мощную лазерную установку, которая будет прорезать железо или дерево. Но при помощи самодельного устройства можно резать бумагу, полиэтиленовое уплотнение или тонкий пластик.

Лазерным устройством можно выжигать различные узоры на листах фанеры или на дереве. Оно может использоваться в качестве подсветки объектов, расположенных в удаленной местности. Область его применения может быть как развлекательной, так и полезной в строительных и монтажных работах, не говоря о реализации творческого потенциала в сфере гравировки по дереву или оргстеклу.

Режущий лазер

Инструменты и принадлежности, которые потребуются для того, чтобы изготовить лазер своими руками:

Рисунок 1. Схема лазерного светодиода.

• неисправный DVD-RW привод с рабочим лазерным диодом;
• лазерная указка или портативный коллиматор;
• паяльник и мелкие провода;
• резистор на 1 Ом (2 шт.);
• конденсаторы на 0,1 мкФ и 100 мкФ;
• аккумуляторы типа ААА (3 шт.);
• маленькие инструменты типа отвертки, ножика и напильника.

Этих материалов будет вполне достаточно для предстоящих работ.

Итак, для лазерного устройства в первую очередь необходимо подобрать DVD-RW привод с поломкой механического характера, поскольку оптические диоды должны быть в исправности. Если у вас отсутствует износившийся привод, придется приобрести его у людей, которые продают его на запчасти.

При покупке следует учитывать, что большинство приводов от производителя Samsung являются непригодными для изготовления режущего лазера. Дело в том, что эта компания выпускает DVD-приводы с диодами, которые не защищены от наружного воздействия. Отсутствие специального корпуса означает, что лазерный диод подвержен тепловым нагрузкам и загрязнению. Его можно повредить легким прикосновением руки.

Рисунок 2. Лазер из DVD-RW привода.

Оптимальным вариантом для лазера будет привод от производителя LG. Каждая модель оснащается кристаллом с различной степенью мощности. Этот показатель определяется скоростью записывания двухслойных DVD-дисков. Крайне важно, чтобы привод был именно записывающим, поскольку в нем содержится инфракрасный излучатель, который нужен для изготовления лазера. Обычный не подойдет, так как он предназначен только для считывания информации.

DVD-RW со скоростью записи 16Х оснащен красным кристаллом мощностью 180-200 мВт. Привод со скоростью 20Х содержит диод мощностью 250-270 мВт. Высокоскоростные записывающие устройства типа 22Х оборудуются лазерной оптикой, мощность которой достигает 300 мВт.

Вернуться к оглавлению

Разборка DVD-RW привода

Этот процесс должен проделываться с тщательной осторожностью, поскольку внутренние детали имеют хрупкую структуру, их легко повредить. Демонтировав корпус, вы сразу заметите необходимую деталь, она выглядит в виде небольшого стеклышка, расположенного внутри передвижной каретки. Его основание и нужно извлечь, оно отображено на рис.1. Этот элемент содержит оптическую линзу и два диода.

На этом этапе сразу следует предупредить, что лазерный луч является крайне опасным для человеческого зрения.

При прямом попадании в хрусталик он повреждает нервные окончания и человек может остаться слепым.

Лазерный луч обладает ослепляющим свойством даже на расстоянии 100 м, поэтому важно следить за тем, куда вы его направляете. Помните, что вы несете ответственность за здоровье окружающих, пока такое устройство находится в ваших руках!

Рисунок 3. Микросхема LM-317.

Перед тем как приступить к работе, необходимо знать, что лазерный диод можно повредить не только неосторожным обращением, но и перепадами напряжения. Это может случиться за считанные секунды, поэтому диоды работают на основе постоянного источника электричества. При повышении напряжения светодиод в устройстве превышает свою норму яркости, вследствие чего разрушается резонатор. Таким образом, диод теряет свою способность к нагреву, он становится обычным фонариком.

На кристалл воздействует и температура вокруг него, при ее падении производительность лазера возрастает при неизменном напряжении. Если она превысит стандартную норму, резонатор разрушается по схожему принципу. Реже диод повреждается под воздействием резких перепадов, которые обуславливаются частыми включениями и выключениями устройства в течение короткого периода.

После извлечения кристалла необходимо моментально перевязать его окончания оголенными проводами. Это нужно для создания соединения между его выходами напряжения. К этим выходам нужно припаять малый конденсатор на 0,1 мкФ с отрицательной полярностью и на 100 мкФ с положительной. После этой процедуры можно снять намотанные провода. Это поможет защитить лазерный диод от переходных процессов и статического электричества.

Вернуться к оглавлению

Питание

Перед созданием элемента питания для диода необходимо учесть, что он должен подпитываться от 3V и расходует до 200-400 мА в зависимости от скорости записывающего устройства. Следует избегать подсоединения кристалла к аккумуляторам напрямую, поскольку это не простая лампа. Он может испортиться даже под воздействием обычных батареек. Лазерный диод является автономным элементом, который подпитывается электричеством через регулирующий резистор.

Система питания может быть налажена тремя способами с различной степенью сложности. Каждый из них предполагает подпитку от постоянного источника напряжения (аккумуляторы).

Первый метод предполагает регуляцию электричеством при помощи резистора. Внутреннее сопротивление устройства измеряется путем определения напряжения во время прохода через диод. Для приводов со скоростью записи 16Х вполне достаточно будет 200 мА. При повышении этого показателя существует вероятность испортить кристалл, поэтому стоит придерживаться максимального значения в 300 мА. В качестве источника питания рекомендуется воспользоваться телефонным аккумулятором или пальчиковыми батарейками типа ААА.

Преимуществами этой схемы питания являются простота и надежность. Среди недостатков можно отметить дискомфорт при регулярной подзарядке аккумулятора от телефона и сложность размещения батареек в устройстве. Кроме того, трудно определить нужный момент для подзарядки источника питания.

Рисунок 4. Микросхема LM-2621.

Если вы используете три пальчиковых батарейки, эту схему можно легко обустроить в лазерной указке китайского производства. Готовая конструкция отображена на рис.2, два резистора на 1 Ом в последовательности и два конденсатора.

Для второго метода применяется микросхема LM-317. Этот способ обустройства системы питания намного сложнее предыдущего, он больше подойдет для стационарного типа лазерных установок. Схема основывается на изготовлении специального драйвера, который представляет собой небольшую плату. Она предназначена для ограничения электротока и создания необходимой мощности.

Цепь подключения микросхемы LM-317 отображена на рис.3. Для нее потребуются такие элементы, как переменный резистор на 100 Ом, 2 резистора на 10 Ом, диод серии 1Н4001 и конденсатор на 100 мкФ.

Драйвер на основе данной схемы поддерживает электрическую мощность (7V) вне зависимости от источника питания и окружающей температуры. Несмотря на сложность устройства эта схема считается простейшей для сборки в домашних условиях.

Третий метод является наиболее портативным, что делает его самым предпочтительным из всех. Он обеспечивает питание от двух батареек ААА, поддерживая постоянный уровень напряжения, подаваемого на лазерный диод. Система удерживает мощность даже при низком уровне заряда в аккумуляторах.

При полной разрядке батарейки схема перестанет функционировать, а через диод будет проходить небольшое напряжение, которое будет характеризоваться слабым свечением лазерного луча. Этот тип подачи питания является самым экономичным, его коэффициент полезности действия равняется 90%.

Для реализации такой системы питания понадобится микросхема LM-2621, которая размещена в корпусе размером 3×3 мм. Поэтому вы можете столкнуться с определенными трудностями в период припаивания деталей. Конечная величина платы зависит от ваших умений и сноровки, поскольку детали можно расположить даже на плате 2×2 см. Готовая плата отображена на рис.4.

Дроссель можно взять от обычного блока питания для стационарного компьютера. На него наматывается проволока с сечением 0,5 мм с количеством оборотов до 15 витков, как это показано на рисунке. Дроссельный диаметр изнутри составит 2,5 мм.

Для платы подойдет любой диод Шоттки со значением 3 А. К примеру, 1N5821, SB360, SR360 и MBRS340T3. Мощность, поступающая к диоду, настраивается резистором. В процессе настройки рекомендуется соединить его с переменным резистором на 100 Ом. При проверке работоспособности лучше всего использовать изношенный или ненужный лазерный диод. Показатель мощности тока остается таким же, как и на предыдущей схеме.

Подобрав наиболее подходящий метод, можно модернизировать его, если у вас есть необходимые для этого навыки. Лазерный диод нужно размещать на миниатюрном радиаторе, чтобы он не перегревался при повышении напряжения. По завершении сборки системы питания нужно позаботиться об установке оптического стекла.

Лазерные указки первоначально появились в широкой продаже для замены обычных деревянных указок. Основное их назначение продолжает оставаться прежним - указание на настенных досках, картах, плакатах, картинах. Однако большинство реализуемых в широкой продаже указок используются вовсю не по прямому назначению. Их покупают как игрушки, чем активно пользуются маркетологи и производители. Они предлагают сотни различных моделей, причем их мощность в сотни раз превосходит необходимые для указывания на доске значения.

Устройство и принцип действия лазерных указок

Все современные лазерные указки от самых маломощных до самых мощных - полупроводниковые лазеры. Газовые лазеры не применяются. Полупроводниковые лазеры имеют простое устройство, им не требуются сложные блоки питания, но их теоретически невозможно построить на большую мощность. Она ограниченна несколькими ваттами. Для бытовых указок этого более чем достаточно. Лазерный луч в один ватт с хорошей собирающей оптикой будет уверенно виден на расстоянии до 10 км.

Полупроводниковые лазеры имеют очень схожее устройство со светодиодами. Свет генерируется в резонансных структурах. Для понимания процесса их можно представить в виде антенн, которые собираются в решетку из многих одинаковых элементов. Этот принцип используется в телевизионных антеннах (много одинаковых элементов установлены друг за другом на траверсе) и в радиолокаторах. В лазерах роль «антенн» играют кристаллические структуры полупроводников. При подаче тока электроны превращаются в фотоны и начинается процесс монохромного оптического излучения.

Длина волны света лазера очень невелика — от 0,2 до одного микрометра, поэтому излучающие ячейки в кристалле полупроводника имеют наноскопический размер. Кристалл обеспечивает строго одинаковое формирование решетки при большом числе ячеек. Именно поэтому длина волны лазера строго определена и не может быть изменена после его производства.

Питание, драйверы, батарейки и аккумуляторы

Лазерный диод может питаться напрямую от батареи только при очень малой мощности. Для диодов от 50 милливатт требуется специализированный блок питания. Главная его функция - стабилизация напряжения. Даже изменение на 0,1 вольт может резко сократить срок службы лазерного диода.

Тип блока питания определяет мощность лазерной указки. Он всегда делается с запасом мощности. Кстати, блок питания является одним из самых простых и дешевых элементов указки. Типовой вариант - простой драйвер питания на круглой плате поперек корпуса. Точно так же делаются блоки питания светодиодных фонариков или, наоборот, повышающие преобразователи, например, для компактных люминесцентных ламп. Из аккумуляторов используются 18650, 16340, 32650. Батарейки - обычные АА, ААА, С и D. В указках-брелках часто встречаются часовые батарейки.

Типовые модели, форм-факторы и мощность

Нижний предел мощности лазерных указок - 1-5 милливатт. Самая мощная лазерная указка - 10-20 Ватт. Лазерным указкам доступно только три цвета: красный, синий и зеленый. Иногда встречаются желтые модели, но они очень дороги, это экзотические изделия. Как средний вариант есть еще и зеленовато-голубые лазеры. Лучше всего использовать именно зеленые лазеры — green laser. Их длина волны максимально близка к пику чувствительности сетчатки глаза человека.

На основе green laser есть популярная лазерная указка для презентаций в виде ручки. Есть модели, которые встроены в обычную ручку. Большая мощность от таких изделий не требуется, наоборот, она будет мешать и вредить зрению, делая световой зайчик слишком ярким.

Выбор лазерных указок: на что обратить внимание

• Мощность - ключевой критерий. Она обозначается в милливаттах и прямо влияет на цену. Выше мощность - выше цена и общая сложность изделия. У более мощных лазерных диодов меньше срок службы. Они интенсивно нагреваются во время работы, и их световая отдача быстрее падает;
• Питание. Сменные аккумуляторы - лучший вариант. Лазерные указки с питанием от часовых батареек совершенно не подходят для продолжительной эксплуатации. Другой хороший вариант - унифицированные батарейки АА и ААА. Они подходят для нечастого применения. Если лазер берется в качестве редко используемой игрушки, то пальчиковые батарейки - лучший вариант. Аккумуляторы оправданны только при частом применении, либо, если у вас есть другое устройство, которое работает на таких же аккумуляторах. Тогда их можно будет быстро переставить;
• Корпус и теплоотвод. Литой алюминиевый корпус - лучший теплоотвод. Жестяной и пластиковый корпус применим только для маломощных моделей.

Если лазерная указка приобретается не для презентаций, а в качестве интересного сувенира или игрушки, то большая мощность будет полезной. Чем больше мощность, тем более интересной становится лазерная указка. Ее указатель будет виден с большего расстояния.

Очень важен режим регулируемой мощности. Это позволит лазерному диоду работать в более щадящем режиме, и он послужит дольше. Также регулируемая мощность добавляет новые функции, например, для кота нужно ставить самый слабомощный режим. Кошки хорошо реагируют на красный и зеленый лазер. Меры предосторожности здесь такие же как и с людьми. Глаз кошачьих точно также незащищен от лазеров, как и человеческий.

Какие возможности открывает мощный лазер?

• Сигнализация на дальние расстояния. Мощный лазер может заменить собой пиротехнические сигнальные средства. Особенно он эффективен в горной местности при хорошей видимости из населенных пунктов;
• Проведение измерений больших расстояний. Например, лазерной указкой green laser на 10 Вт можно провести замер кривизны земной поверхности;
• Использование мощного лазера в качестве источника света для стробоскопов и других развлекательных приборов. Оптические насадки для деления луча, высвечивания различных фигур и надписей выпускаются в бесчисленном многообразии. В них всегда можно найти самые неожиданные варианты;
• Лазерный тир с прожиганием шариков лазером. Устройство работает лишь на небольшом расстоянии;
• Лазерная ограда на большие расстояния. Фотореле, самодельные лидары, оптические станции связи и другие приборы.

Мощным лазером можно подсвечивать облака, что является эффективным средством сигнализации. При хорошем стечении обстоятельств такой сигнал даже более заметный, чем осветительная ракета. В приборах мощные лазеры работают в импульсном режиме.

Отдельное направление связано с использованием мощных лазерных указов для гравировки. На это годятся только самые мощные модели свыше 10 Вт. Гравировка возможна на мягких материалах, например, на древесине.

Меры предосторожности при обращении с лазерной указкой

Любой, даже самый маломощный лазер крайне опасен для зрения, поэтому первое и главное правило безопасности при обращении с лазерной указкой - не направлять ее в глаза. Зеленый green laser наиболее опасен для зрения.

Запрещено использовать указки в аэропортах и на автомобильных дорогах. Там яркий световой зайчик (даже если никого не ослепляет) все равно может создать аварийную ситуацию. Водитель или пилот может быть ослеплен лазерной указкой с большого расстояния. Для мощных лазеров это расстояние превышает один километр. Это нужно учитывать для безопасного обращения. В комплекте с мощными лазерными указками идут защитные очки. Их требуется надевать согласно инструкции.

Перспективные разработки лазерных указок

Полупроводниковые лазеры уже сейчас обладают очень высоким КПД. Тем не менее, основное направление дальнейших разработок - повышение КПД путем подбора состава и технологии производства. Мощный лазер довольно интенсивно нагревается, что говорит о том, что его КПД далек от идеального. КПД лазеров растет примерно одинаково со светодиодами. Там схожая технология производства. И то, и другое - полупроводниковые источники света.

Другие разработки ведутся в получении новых цветов лазерных указок. Как ни странно, но эта техническая задача тоже не решена. Зеленый green laser и красный уже стал слишком привычным. Очень интересным было бы появление лазерных указок других цветов, однако полупроводники для получения желтых и оранжевых лазеров по-прежнему очень дороги. Ведутся разработки по их удешевлению.