Le terme "laser" signifie en fait "amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement". Le premier laser, qui utilisait un cylindre de rubis recouvert d'argent comme résonateur, a été développé en 1960 aux Hughes Research Laboratories en Californie. Aujourd'hui, les lasers sont utilisés pour une variété de choses, de la mesure à la lecture de données cryptées, et il existe plusieurs façons de fabriquer des lasers, en fonction du budget et des capacités.
Étape
Partie 1 sur 2: Comprendre le fonctionnement des lasers
Étape 1. Fournir une source d'énergie
Les lasers fonctionnent, ou "lasers", en stimulant les électrons pour émettre de la lumière d'une certaine longueur d'onde. (Le processus a été suggéré pour la première fois en 1917 par Albert Einstein.) Pour émettre de la lumière, les électrons doivent d'abord absorber de l'énergie afin d'être propulsés sur une orbite plus élevée, puis libérer cette énergie sous forme de lumière en retournant sur leur orbite d'origine. Cette source d'énergie est appelée « pompe ».
- Les petits lasers, tels que ceux des lecteurs CD et DVD et des pointeurs laser, utilisent un circuit électrique pour fournir du courant électrique à une diode, qui agit comme une pompe.
- Le laser à dioxyde de carbone est pompé par un courant électrique pour stimuler les électrons.
- Les lasers à excimère tirent leur énergie de réactions chimiques.
- Les lasers en cristal ou en verre utilisent une source lumineuse puissante telle qu'une lampe à arc ou une lampe flash.
Étape 2. Canalisez l'énergie à travers le milieu amplificateur
Le milieu amplificateur, ou milieu laser actif, amplifie l'énergie libérée par le faisceau grâce aux électrons stimulés. Le milieu de renforcement peut être l'un des suivants:
- Semi-conducteurs constitués de matériaux tels que l'arséniure de gallium, l'arséniure de gallium d'aluminium ou l'arséniure de gallium d'indium.
- Le cristal en forme de cylindre de rubis utilisé dans le premier laser fabriqué par Hughes Laboratories. Des saphirs et des grenades, ainsi que des fibres de verre optique, ont également été utilisés. Le verre et les cristaux sont traités avec des ions de métaux des terres rares.
- Céramiques, qui sont également prétraitées avec des ions de métaux des terres rares.
- Liquides, généralement des colorants, bien que les lasers infrarouges soient produits en utilisant un gin tonic comme milieu d'amplification. La gélatine dessert (Jell-O) a également été utilisée avec succès comme milieu fortifiant.
- Gaz, tels que le dioxyde de carbone, l'azote, les vapeurs de mercure ou un mélange hélium-néon.
- Réaction chimique.
- Projecteur à électrons.
- Matière nucléaire. Le premier laser à l'uranium a été créé en novembre 1960, six mois après la création du premier laser à rubis.
Étape 3. Ajustez les miroirs pour s'adapter à la lumière
Le miroir, ou résonateur, retient le faisceau dans la chambre laser jusqu'à ce qu'il atteigne le niveau d'énergie souhaité pour la décharge, soit à travers une petite ouverture dans l'un des miroirs, soit à travers une lentille.
- La configuration de résonateur la plus simple, le résonateur linéaire, utilise deux miroirs placés l'un en face de l'autre dans la chambre laser. Ce réglage produit un seul faisceau de lumière.
- Un arrangement plus compliqué, le résonateur en anneau, utilise trois miroirs ou plus. Cette disposition peut produire un faisceau unique, à l'aide d'un isolateur optique, ou un faisceau double.
Étape 4. Utilisez une lentille de focalisation pour diriger le faisceau à travers le milieu amplificateur
Avec le miroir, la lentille aide à focaliser et à diriger la lumière afin que le milieu amplificateur reçoive le plus de lumière possible.
Partie 2 sur 2: Fabrication de lasers
Première méthode: fabriquer un laser à partir d'un appareil laser
Étape 1. Trouvez un magasin qui vend des appareils laser
Vous pouvez vous rendre dans un magasin d'électricité ou rechercher sur Internet un « appareil laser », un « module laser » ou une « diode laser ». Le dispositif laser doit inclure:
- circuit de commande. (Cette pièce est parfois vendue séparément des autres composants.) Recherchez un circuit de contrôle qui vous permettra de réguler l'ampérage.
- Diodes laser.
- Lentille, en verre ou en plastique, qui peut être ajustée. Habituellement, la diode et la lentille sont emballées ensemble dans un petit tube. (Ces composants sont parfois vendus séparément du circuit du contrôleur.)
Étape 2. Assemblez le circuit du contrôleur
De nombreux appareils laser nécessitent que vous construisiez votre propre circuit de contrôleur. Ce type d'appareil comprend une carte de circuit imprimé et des pièces connexes, et vous devez les souder ensemble, selon le schéma fourni avec l'appareil. Cependant, il existe également d'autres appareils dotés d'un circuit de commande intégré.
- Vous pouvez également concevoir vous-même le circuit du contrôleur, si vous avez l'expertise en électronique pour le faire. Le circuit du contrôleur LM317 est un excellent modèle pour concevoir votre propre circuit. Assurez-vous d'utiliser un circuit résistance-condensateur afin que l'énergie générée ne rayonne pas d'impulsions excessives.
- Après avoir construit le circuit du contrôleur, testez-le en le connectant à une diode électroluminescente (DEL). Si la LED ne s'allume pas immédiatement, réglez le potentiomètre. Si le problème persiste, vérifiez le circuit et assurez-vous que toutes les pièces sont correctement connectées.
Étape 3. Connectez le circuit du contrôleur avec la diode
Si vous avez un multimètre numérique, connectez-le au circuit pour surveiller le courant reçu par la diode. La plupart des diodes peuvent s'adapter à une plage de 30 à 250 milliampères (mA), tandis qu'une plage de 100 à 150 mA produira un faisceau assez puissant.
Bien qu'un faisceau plus fort de la diode produise un laser plus puissant, le courant supplémentaire requis pour créer le faisceau brûlera et endommagera la diode plus rapidement
Étape 4. Connectez la source d'alimentation (batterie) au circuit du contrôleur
La diode devrait briller maintenant.
Étape 5. Ajustez la lentille pour focaliser le faisceau laser
Si vous souhaitez mettre en valeur un mur, ajustez-le jusqu'à ce qu'un joli point lumineux apparaisse.
Après avoir correctement réglé la lentille, placez une allumette dans le trajet laser et ajustez la lentille jusqu'à ce que la tête de l'allumette commence à fumer. Vous pouvez également essayer de gonfler des ballons ou de percer des trous dans le papier avec un laser
Deuxième méthode: fabriquer des lasers à partir de diodes usagées
Étape 1. Obtenez un graveur DVD ou Blu-Ray d'occasion
Recherchez une unité avec une vitesse d'écriture de 16x ou plus rapide. L'unité a une diode avec une puissance de sortie de 150 milliwatts (mW) ou plus.
- Le graveur de DVD a une diode rouge avec une longueur d'onde de 650 nanomètres (nm).
- Le graveur Blu-Ray a une diode bleue avec une longueur d'onde de 405 nm.
- Le graveur de DVD doit être suffisamment capable pour graver des disques, même s'il n'a pas besoin d'être efficace. (En d'autres termes, la diode devrait toujours fonctionner).
- N'utilisez pas de lecteur de DVD, de graveur de CD ou de lecteur de CD pour remplacer le graveur de DVD. Les lecteurs de DVD ont des diodes rouges, mais pas aussi puissantes que les graveurs de DVD. Les diodes du graveur de CD sont assez puissantes, mais émettent de la lumière dans la plage infrarouge, vous devez donc rechercher des faisceaux que vous ne pouvez pas voir.
Étape 2. Retirez la diode du graveur DVD/Blu-Ray
Retournez l'appareil. Il y a quatre vis ou plus qui doivent être retirées avant que l'appareil puisse être ouvert et que la diode puisse être retirée.
- Une fois l'appareil ouvert, il y aura une paire de cadres métalliques maintenus en place par des vis. Le cadre contient les composants laser. Après avoir retiré les vis, vous pouvez retirer le cadre et retirer les composants laser.
- Les diodes sont plus petites que les pièces de monnaie. La diode a trois pattes métalliques et peut être enfermée dans une couche métallique, avec ou sans fenêtre de protection transparente, ou elle peut être ouverte.
- Vous devez prendre la diode du composant laser. Pour faciliter les choses, retirez d'abord le dissipateur de chaleur du composant laser avant d'essayer de retirer la diode. Si vous avez un bracelet antistatique, portez-le lorsque vous ramassez la diode.
- Manipulez la diode avec précaution, encore plus s'il s'agit d'une diode ouverte. Préparez un boîtier antistatique pour stocker les diodes jusqu'à ce que vous soyez prêt à fabriquer le laser.
Étape 3. Procurez-vous un objectif de mise au point
Le faisceau de la diode doit traverser la lentille de focalisation pour produire un laser. Vous pouvez le faire de l'une des deux manières suivantes:
- Utilisez une loupe comme point de mire. Déplacez la loupe jusqu'à ce que vous trouviez le bon endroit pour produire le faisceau laser, et cela doit être fait chaque fois que vous souhaitez utiliser le laser.
- Procurez-vous un kit de tube d'objectif avec une diode laser de faible puissance, telle que 5 mW, et remplacez la diode par une diode provenant d'un graveur de DVD.
Étape 4. Obtenez ou construisez un circuit de contrôleur
Étape 5. Connectez la diode au circuit du contrôleur
Connectez le fil positif de la diode au fil positif du circuit du contrôleur et le fil négatif au fil négatif. L'emplacement des broches des diodes varie selon que vous utilisez une diode rouge d'un graveur DVD ou une diode bleue d'un graveur Blu-Ray.
- Tenez la diode avec les pattes face à vous, en la faisant pivoter de façon à ce que les bases des pattes forment un triangle pointant vers la droite. Sur les deux diodes, la branche supérieure est la branche positive.
- Sur la diode rouge du graveur DVD, la patte du milieu, qui forme le sommet du triangle, est la patte négative.
- Sur la diode bleue du graveur Blu-Ray, la branche inférieure est la branche négative.
Étape 6. Connectez la source d'alimentation au circuit du contrôleur
Étape 7. Ajustez la lentille pour focaliser le faisceau laser
Des astuces
- Plus vous focalisez le faisceau laser, plus le laser sera puissant, mais il ne sera efficace qu'à cette distance focale. S'il est focalisé à une distance de 1 m, le laser n'est efficace qu'à une distance de 1 m. Lorsque vous ne souhaitez pas utiliser le laser, dispersez le foyer de la lentille jusqu'à ce que le faisceau laser ait à peu près le diamètre d'une balle de ping-pong.
- Pour protéger votre appareil laser, rangez-le dans un réceptacle, tel qu'une lampe de poche LED ou un support de batterie, en fonction de la taille de votre circuit de contrôleur.
Avertissement
- Ne dirigez pas le laser vers une surface qui réfléchit la lumière. Les lasers sont des faisceaux de lumière et peuvent être réfléchis comme des faisceaux non focalisés, mais avec des conséquences plus importantes.
- Portez toujours des lunettes de protection spécifiques à la longueur d'onde du faisceau laser avec lequel vous travaillez (dans ce cas, la longueur d'onde de la diode laser). Les lunettes laser sont fabriquées dans des couleurs qui équilibrent la couleur du faisceau laser: vert pour le laser rouge 650 nm, rouge-orange pour le laser bleu 405 nm. N'utilisez pas de casques de soudage, de lunettes nervurées ou de lunettes de soleil à la place des lunettes laser.
- Ne regardez pas dans la source du faisceau laser et ne dirigez pas le laser vers les yeux des personnes. Les lasers de classe IIIb, le type de laser abordé dans cet article, peuvent endommager l'œil, même avec l'utilisation de lunettes laser. Faire briller un rayon laser sans discernement est également une violation de la loi.
