Настоящий лазер – Мощный лазер своими руками за один вечер / Habr

Содержание

инструкция по изготовлению лазерной указки

Лазерная указка — полезный предмет, предназначение которого зависит от мощности. Если она не очень велика, то луч можно наводить на удаленные предметы. В этом случае указка может играть роль игрушки и использоваться для развлечения. Она же может нести и практическую пользу, помогая человеку показывать на тот объект, о котором он говорит. Используя подручные предметы, можно изготовить лазер своими руками.

Кратко об устройстве

Лазер был изобретен в результате проверки теоретических предположений ученых, занимающихся еще только начавшей тогда зарождаться квантовой физикой. Принцип, положенный в основу лазерной указки, был предсказан Эйнштейном еще вначале XX в. Недаром это приспособление так называется — «указка».

Более мощные лазеры используются для выжигания. Указка дает возможность реализовать творческий потенциал

, например, с их помощью можно выгравировать на дереве или на оргстекле красивый качественный узор. Самые мощные лазеры могут разрезать металл, поэтому они применяются в строительных и ремонтных работах.

Принцип действия лазерной указки

По принципу действия лазер представляет собой генератор фотонов. Суть явления, которое лежит в его основе, состоит в том, что на атом оказывает воздействие энергия в виде фотона. В результате этот атом излучает следующий фотон, который движется в том же направлении, что и предыдущий. Эти фотоны имеют одну и ту же фазу и поляризацию. Разумеется, излучаемый свет в этом случае усиливается. Такое явление может произойти только в отсутствии термодинамического равновесия. Чтобы создать индуцированное излучение, применяют разные способы: химические, электрические, газовые и другие.

Само слово «лазер» возникло не на пустом месте. Оно образовалось в результате сокращения слов, описывающих суть процесса. На английском полное название этого процесса звучит так: «light amplification by stimulated emission of radiation», что на русский переводится как «усиление света посредством вынужденного излучения». Если говорить по-научному, то

лазерная указка — это оптический квантовый генератор.

Подготовка к изготовлению

Как говорилось выше, можно сделать лазер своими руками в домашних условиях. Для этого следует подготовить следующие инструменты, а также простые предметы, которые практически всегда имеются в домашнем обиходе:

отвертку;
нож;
паяльник;
напильник;
вышедший из строя DVD-привод с исправным лазерным диодом;
маломощную лазерную указку;
2 резистора на 1 Ом;
3 аккумулятора типа AAA;
конденсаторы на 100 мкФ и на 0,1 мкФ.

Этих материалов хватит, чтобы выполнить все работы по изготовлению как простого, так и мощного лазера своими руками.

Самостоятельная сборка лазера

Потребуется найти дисковод. Главное, чтобы его лазерный диод был исправен. Конечно, дома такого предмета может и не быть. В этом случае его можно приобрести у тех, у кого он есть. Зачастую люди выбрасывают оптические приводы, даже если их лазерный диод еще работает или продают их.

Выбирая привод для изготовления лазерного устройства, нужно обращать внимание на фирму, в которой он был выпущен. Главное, чтобы этой фирмой не была Samsung: приводы от этого производителя оснащены диодами, которые не имеют защиту от наружного воздействия. Следовательно, такие диоды быстро загрязняются и подвергаются тепловым нагрузкам. Они могут быть повреждены даже в результате легкого прикосновения.

Лучше всего для изготовления лазера подходят приводы от компании LG: каждая их модель оснащается мощным кристаллом.

Важно, чтобы привод при использовании по прямому назначению мог не только считывать, но и записывать информацию на диск. В записывающих принтерах есть инфракрасный излучатель, необходимый для сборки лазерного устройства.

Работа заключена в следующих действиях:

Разборка DVD-привода. Это нужно делать максимально осторожно, так как находящиеся внутри детали очень хрупкие.
После разборки корпуса без труда можно заметить нужный компонент. Он представляет собой маленькое стеклышко, находящееся в передвижной каретке. В нем находятся пара диодов и линза. Луч способен навредить зрению, поэтому ни в коем случае нельзя направлять его в глаза, даже если он находится на расстоянии 100 м.

Как только кристалл будет извлечен, нужно сразу же перевязать его концы проводами без изоляции. В результате образуются два выхода напряжения. К одному из них необходимо с помощью паяльника присоединить малый конденсатор, имеющий полярность «-«. К другому выходу также с помощью паяльника прикрепляется второй из заготовленных ранее конденсаторов. Его полярность «+».
Питаться лазерная установка должна током напряжением 3 В и силой около 300 мА. Можно использовать три простых пальчиковых батарейки или аккумулятор мобильного телефона. Если скорость записи разобранного привода была небольшой, то и сила тока тоже может быть небольшой, например, всего 200 мА. Если же скорость была больше, то и силу тока следует увеличить.
Коллиматор можно изготовить из оптической линзы. Ее можно взять из простейшей лазерной указки китайского производства.

Готовая лазерная указка, сделанная своими руками, может с легкостью разрезать целлофановые пакеты и моментально взрывать воздушные шары. Если же навести этот самодельный прибор на деревянную поверхность, то луч сию же минуту прожжет ее. При использовании необходимо соблюдать меры осторожности.

tokar.guru

Самодельный мощный лазер. Как самому сделать настоящий лазер из старых деталей.

Вам хочется ощутить мощность настоящего лазера, но ничего из продающегося в магазинах не может утолить эту жажду. Лазерные указки? Да они просто светят, и от них совершенно нет толка, зато их можно переделать в полноценный лазер!

Для создания настоящего «боевого» лазера нам понадобятся: лазерная указка (ее легко можно купить в магазине безделушек или найти в пыльном шкафу), фонарик с AA батарейками. И (главное) — сломанный пишущий CD/DVD-RW привод с рабочим лазером (можно найти на барахолке или на радио рынке), несколько проводов, различные отвертки и паяльник. Хорошо если это будет фирменный «резак», и лучше – профессиональный. Но подойдет и обычный.

Итак приступим.

Извлечение лазера из привода. Этот этап довольно простой, но требует много терпения и аккуратности. Несмотря на большое обилие приводов, их общая структура практически одинакова. Главное чтобы у вас был пишущий вариант. Потому что лазер в пишущем дисководе предназначен для записи. А запись, как известно осуществляется путем испарения тонкого слоя металла с поверхности диска. В режиме чтения лазер работает «в полсилы» и только подсвечивает поверхность.

Открутив внешние крепежи, вы увидите каретку с лазером, двигающуюся в двух направлениях. Ее нужно аккуратно раскрутить, здесь вас ожидает множество шурупов и разъемов, которые нужно плавно снять. Нам нужен диод красного цвета, который осуществляет прожиг дисков. Чтобы его извлечь, воспользуйтесь паяльником и аккуратно уберите шурупы. Помните, что самая важная часть для создания лазера не терпит встряхиваний и ударов, будьте внимательны при извлечении и работе с лазерным диодом.

Вот в наших руках оказывается сердце будущего «настоящего» лазера. Теперь надо подумать куда его пристроить и как его питать. Лазерный «пишущий» диод требует куда больше энергии, чем просто диод от лазерной указки. Тут есть несколько вариантов.

Замена диода в указке. Чтобы лазер был действительно мощным, нужно вынуть из указки старый диод и заменить его аналогом из CD/DVD-RW привода. Раскручиваем указку на две части, в верхней части расположена уже ненужная нам деталь. Вынимаем, ровно устанавливаем новый диод и для уверенности закрепляем клеевой основой. Чтобы извлечь старый диод, возможно, придется воспользоваться ножом и потрясти указку.

Новый корпус. Для удобства использования лазера, возможности его питания, а также создания более внушительного вида, будем использовать корпус от фонарика. Устанавливаем верхнюю часть усовершенствованной лазерной указки в корпус фонаря и подводим питание от AA батареек к диоду. Следите за полярностью питания. Стекло из фонаря и части указки желательно удалить, ведь оно будет препятствовать прямому ходу луча лазера.

Подготовка к использованию. Внимательно проверьте прочность крепления лазера, правильную полярность проводов, а также ровное расположение лазера.

Теперь все, лазер готов! Мощности должно хватить для прожига бумаги, пленок, воздушных шаров, а также для розжига спичек. Вариантов использования может быть много, все зависит от вашей изобретательности.

Внимание! Помните, что теперь в ваших руках оружие, которое не стоит направлять в сторону животных и людей, оно действительно опасно и может причинить вред особенно при попадании луча на сетчатку глаза. Тем более не давайте устройство детям.

Разумеется, этот лазер может быть не только игрушкой. Им можно оснастить измерительные приборы (строительный уровень, нивелир), сделать из него мощный целеуказатель (прицел) для пневматического или огнестрельного оружия, использовать в охранных системах и т.п.

Кожевников Владислав

Самара, Россия

delaysam.ru

Все о Лазерах / Habr

Вы все любите лазеры. Я то знаю, я от них тащусь больше вашего. А если кто не любит – то он просто не видел танец сверкающих пылинок или как ослепи- тельный крошечный огонек прогрызает фанеру

А началось все со статьи из Юного техника за 91-й год о создании лазера на красителях – тогда повторить конструкцию для простого школьника было просто нереально… Сейчас к счастью с лазерами ситуация проще – их можно доставать из сломанной техники, их можно покупать готовые, их можно собирать из деталей… О наиболее приближенных к реальности лазерах и пойдет сегодня речь, а также о способах их применения. Но в первую очередь о безопасности и опасности.

Почему лазеры опасны

Проблема в том, что параллельный луч лазера фокусируется глазом в точку на сетчатке. И если для зажигания бумаги надо 200 градусов, для повреждения сетчатки достаточно всего 50, чтобы кровь свернулась. Вы можете точкой попасть в кровеносный сосуд и закупорить его, можете попасть в слепое пятно, где нервы со всего глаза идут в мозг, можете выжечь линию «пикселей»… А потом поврежденная сетчатка может начать отслаиваться, и это уже путь к полной и необратимой потере зрения. И самое неприятное –вы не заметите по началу никаких повреждений: болевых рецепторов там нет, мозг достраивает предметы в поврежденных областях (так сказать ремапинг битых пикселей), и лишь когда поврежденная область становится достаточно большой вы можете заметить, что предметы пропадают при попадании в неё. Никаких черных областей в поле зрения вы не увидите – просто кое-где не будет ничего, но это ничего и не заметно. Увидеть повреждения на первых стадиях может только офтальмолог.

Опасность лазеров считается исходя из того, может ли он нанести повреждения до того как глаз рефлекторно моргнет – и считается не слишком опасной мощность в 5мВт для видимого излучения. Потому инфракрасные лазеры крайне опасны (ну и отчасти фиолетовые – их просто очень плохо видно) – вы можете получить повреждения, и так и не увидеть, что вам прямо в глаз светит лазер.

Потому, повторюсь, лучше избегать лазеров мощнее 5мВт и любых инфракрасных лазеров.

Также, никогда и ни при каких условиях не смотрите «в выход» лазера. Если вам кажется что «что-то не работает» или «как-то слабовато» — смотрите через вебкамеру/мыльницу (только не через зеркалку!). Это также позволит увидеть ИК излучение.

Есть конечно защитные очки, но тут много тонкостей. Например на сайте DX есть очки против зеленого лазера, но они пропускают ИК излучение- и наоборот увеличивают опасность. Так что будьте осторожны.

PS. Ну и я конечно отличился один раз – нечаянно себе бороду лазером подпалил 😉

650нм – красный

Это пожалуй наиболее распространенный на просторах интернета тип лазера, а все потому, что в каждом DVD-RW есть такой, мощностью 150-250мВт (чем больше скорость записи – тем выше). На 650нм чувствительность глаза не очень, потому хоть точка и ослепительно яркая на 100-200мВт, луч днем лишь едва видно (ночью видно конечно лучше). Начиная с 20-50мВт такой лазер начинает «жечь» — но только в том случае, если можно менять его фокус, чтобы сфокусировать пятно в крошечную точечку. На 200 мВт жгет очень резво, но опять же нужен фокус. Шарики, картон, серая бумага…

Покупать их можно готовые (например такой на первом фото красный). Там же продаются мелкие лазерчики «оптом» — настоящие малютки, хотя у них все по взрослому – система питания, настраиваемый фокус — то что нужно для роботов, автоматики.

И главное – такие лазеры можно аккуратно доставать из DVD-RW (но помните, что там еще инфракрасный диод есть, с ним нужно крайне аккуратно, об этом ниже). (Кстати, в сервис-центрах бывает негарантийные DVD-RW кучами лежат — я себе унес 20 штук, больше не донести было). Лазерные диоды очень быстро дохнут от перегрева, от превышения максимального светового потока – мгновенно. Превышение номинального тока вдвое (при условии не превышения светового потока) сокращает срок службы в 100-1000 раз (так что аккуратнее с «разгоном»).

Питание: есть 3 основных схемы: примитивнейшая, с резистором, со стабилизатором тока (на LM317, 1117), и самый высший пилотаж – с использованием обратной связи через фотодиод.

В нормальных заводских лазерных указках применяется обычно 3-я схема – она дает максимальную стабильность выходной мощности и максимальный срок службы диода.

Вторая схема – проста в реализации, и обеспечивает хорошую стабильность, особенно если оставлять небольшой запас по мощности (~10-30%). Именно её я бы и рекомендовал делать – линейный стабилизатор – одна из наиболее популярных деталей, и в любом, даже самом мелком радиомагазине есть аналоги LM317 или 1117.

Самая простая схема с резистором описанная в предыдущей статье – лишь чуть-чуть проще, но с ней убить диод элементарно. Дело в том, что в таком случае ток/мощность через лазерный диод будет сильно зависеть от температуры. Если например при 20C у вас получился ток 50мА и диод не сгорает, а потом во время работы диод нагреется до 80С, ток возрастет (такие они коварные, эти полупроводники), и достигнув допустим 120мА диод начинает светить уже только черным светом. Т.е. такую схему все-таки можно использовать, если оставить по меньшей мере трех-четырехкратный запас по мощности.

И на последок, отлаживать схему стоит с обычным красным светодиодом, а припаивать лазерный диод в самом конце. Охлаждение обязательно! Диод «на проводочках» сгорит моментально! Также не протирайте и не трогайте руками оптику лазеров (по крайней мере >5мВт) — любое повреждение будет «выгорать», так что продуваем грушей если нужно и все.

А вот как выглядит лазерный диод вблизи в работе. По вмятинам видно, как близок я был к провалу, доставая его из пластикового крепления. Это фото также не далось мне легко

532нм – зеленый

Устроены они сложно – это так называемые DPSS лазеры: Первый лазер, инфракрасный на 808nm, светит в кристалл Nd:YVO4 – получается лазерное излучение на 1064нм. Оно попадает на кристалл «удвоителя частоты» — т.н. KTP, и получаем 532нм. Кристаллы все эти вырастить непросто, потому долгое время DPSS лазеры были чертовски дороги. Но благодаря ударному труду китайских товарищей, теперь они стали всполне доступны — от 7$ штука. В любом случае, механически это сложные устройства, боятся падений, резких перепадов температур. Будьте бережными.

Основной плюс зеленых лазеров – 532нм очень близко к максимальной чувствительности глаза, и как точка, так и сам луч очень хорошо видны. Я бы сказал, 5мВт зеленый лазер светит ярче, чем 200мВт красный (на первой фото как раз 5мВт зеленый, 200мВт красный и 200мВт фиолетовый). Потому, я бы не рекомендовал покупать зеленый лазер мощнее чем 5мВт: первый зеленый я купил на 150мВт и это настоящая жесть – с ним ничего нельзя сделать без очков, даже отраженный свет слепит, и оставляет неприятные ощущения.

Также у зеленых лазеров есть и большая опасность: 808 и особенно 1064нм инфракрасное излучение выходит из лазера, и в большинстве случаев его больше чем зеленого. В некоторых лазерах есть инфракрасный фильтр, но в большинстве зеленых лазеров до 100$ его нет. Т.е. «поражающая» способность лазера для глаза намного больше, чем кажется — и это еще одна причина не покупать зеленый лазер мощнее чем 5 мВт.

Жечь зелеными лазерами конечно можно, но нужны мощности опять же от 50мВт + если вблизи побочный инфракрасный луч будет «помогать», то с расстоянием он быстро станет «не в фокусе». А учитывая как он слепит – ничего веселого не выйдет.

405нм – фиолетовый

Это уже скорее ближний ультрафиолет. Большинство диодов – излучают 405нм напрямую. Проблема с ними в том, что глаз имеет чувствительность на 405нм около 0.01%, т.е. пятнышко 200мВт лазера кажется дохленьким, а на самом деле оно чертовски опасное и ослепительно-яркое – сетчатку повреждает на все 200мВт. Другая проблема – глаз человека привык фокусироваться «под зеленый» свет, и 405нм пятно всегда будет не в фокусе – не очень приятное ощущение. Но есть и хорошая сторона – многие предметы флуоресцируют, например бумага – ярким голубым светом, только это и спасает эти лазеры от забвения массовой публики. Но опять же, с ними не так весело. Хоть 200мВт жгут будь здоров, из-за сложности фокусировки лазера в точку это сложнее чем с красными. Также, к 405нм чувствительны фоторезисты, и кто с ними работает, может придумать зачем это может понадобиться 😉

780нм – инфракрасный

Такие лазеры в CD-RW и как второй диод в DVD-RW. Проблема в том, что глаз человека луч не видит, и потому такие лазеры очень опасны. Можно сжечь себе сетчатку и не заметить этого. Единственный способ работать с ними – использовать камеру без инфракрасного фильтра (в веб камерах её легко достать например) – тогда и луч, и пятно будет видно. ИК лазеры применять пожалуй можно только в самодельных лазерных «станочках», баловаться с ними я бы крайне не рекомендовал.

Также ИК лазеры есть в лазерных принтерах вместе со схемой развертки — 4-х или 6-и гранное вращающееся зеркало + оптика.

10мкм – инфракрасный, CO2

Это наиболее популярный в промышленности тип лазера. Основные его достоинства – низкая цена(трубки от 100-200$), высокая мощность (100W — рутина), высокий КПД. Ими режут металл, фанеру. Гравируют и проч. Если самому хочется сделать лазерный станок – то в Китае(alibaba.com) можно купить готовые трубки нужной мощности и собрать к ним только систему охлаждения и питания. Впрочем, особые умельцы делают и трубки дома, хоть это очень сложно (проблема в зеркалах и оптике – стекло 10мкм излучение не пропускает – тут подходит только оптика из кремния, германия и некоторых солей).

Применения лазеров

В основном – используют на презентациях, играют с кошками/собаками (5мвт, зеленый/красный), астрономы указывают на созвездия (зеленый 5мВт и выше). Самодельные станки – работают от 200мВт по тонким черным поверхностям. CO2 лазерами режут почти все, что угодно. Вот только печатную плату резать трудно – медь очень хорошо отражает излучение длиннее 350нм (потому на производстве, если очень хочется – применяют дорогущие 355nm DPSS лазеры). Ну и стандартное развлечение на YouTube – лопание шариков, нарезка бумаги и картона – любые лазеры от 20-50мВт при условии возможности фокусировки в точку.

Из более серьёзного — целеуказатели для оружия(зеленый), можно дома делать голограммы (полупроводниковых лазеров для этого более чем достаточно), можно из пластика, чувствительного к УФ печатать 3Д-объекты, можно экспонировать фоторезист без шаблона, можно посветить на уголковый отражатель на луне, и через 3 секунды увидеть ответ, можно построить лазерную линию связи на 10Мбит… Простор для творчества неограничен

Так что, если вы еще думаете, какой-бы купить лазер – берите 5мВт зеленый 🙂 (ну и 200мВт красный, если хочется жечь)

Вопросы/мнения/комментарии – в студию!

habr.com

как сделать лазер в домашних условиях из подручных деталей

Можно ли, и как сделать лазер дома, своими руками? Кто из мужского населения, не важно, мальчишки или взрослые, не мечтал уже однажды о том, чтобы собрать свой личный «лазерный меч», как у героев «джедаев» в кино? Вспомните лазерные указки, которые уже достаточно давно вышли из моды, их мощность, разумеется, вряд кого-либо может впечатлить. Но это, конечно, ещё не значит, что они Вам не могут сослужить напоследок службу. Разумеется, настоящего, лазерного меча из них не получится, но вот некоторой мощности лазер, вполне может получиться. Для того, чтобы сделать лазер в домашних условиях , Вам понадобятся следующие предметы и инструменты:

лазерная указка
паяльник, провода
привод из двд с рабочим лазером (купить дешёвенький поломанный ДВД несложно на рынке, если дома такой не найдётся)
фонарик (небольшой, с двумя пальчиковыми батарейками)

Теперь можно приступать к работе В самом начале Вам нужно будет как-то достать лазерный диод из двд-привода. Это достаточно долгий и кропотливый процесс, который потребует времени и терпения. Вскрыв своё ДВД, Вам будет несложно найти каретку, двигающуюся по двум направляющим шинам. Очень аккуратно раскрутите каретку. На Вашем пути при этом окажется немало мелких шурупов, которые нужно снимать не спеша, так как лазерный диод очень чувствителен к ударам и тряске. Поэтому после того, как Вы наконец извлечёте его из корпуса каретки, держите его очень бережно и аккуратно. На втором этапе происходит замена родного диода в лазерной указке на только что извлечённый Вами диод из привода ДВД. Это требуется сделать, чтобы лазер стал мощнее. Проблема в том, что в указке используется маломощный диод лазера, в то время как лазер в ДВД-приводе будет классом повыше. Лазерная указка обычно раскрутичивается на две половинки, из которых лазерный диод установлен именно в верхней. Вам потребуется достать её родной лазерный диод, а также излучатель. После этого туда надо установить лазерный диод из двд-привода. Лучше всего будет посадить его на клеевую основу, чтобы он прочно там держался. Теперь, на третьем этапе, нужно будет вставить теперь уже усовершенствованную часть указки в обычный фонарик с подходящим по размеру корпусом. Верхняя часть фонарика при этом будет служить в качестве замены для удалённого из указки рассеивателя. Теперь питание от батареек фонарика нужно подвести к диоду, таким образом, запитается Ваш лазер. Стекло из фонарика следует при этом удалить, потому что оно иначе встанет на пути луча лазера, преломляя и рассеивая его. Окончательно проверьте прочность Вашей «лазерной установки», соединения питания, и, конечно же, полярность, наличие батареек в рабочем состоянии и плотность скрепления отдельных частей фонаря. Теперь можно сказать, что всё готово и, если Вы всё сделали правильно, то Ваш лазер способен зажечь спичку, прожечь полиэтиленовый пакет или даже бумагу. Всегда стоит помнить, что такой лазер может представлять собой реальную угрозу здоровью людей. Поэтому будьте очень внимательны крайне аккуратны. Никогда не позволяйте детям играть с таким лазером — он не является игрушкой. Дети имеют обыкновение смотреть в «фонарик» — и в этом случае это любопытство может иметь очень плачевные последствия, за которые Вы себя сами потом никогда не простите!

Многие знают о возможностях лазерных технологий и об их пользе. Они используются не только в промышленности, но и в косметологии, медицине, быту, искусстве и другие отраслях человеческой жизни. Однако не всем известно, как сделать лазер в домашних условиях. А ведь его можно соорудить из подручных материалов. Для этого понадобится нерабочий привод для чтения DVD-дисков, зажигалка или фонарик.

Перед тем в домашних условиях, необходимо собрать все нужные элементы. Прежде всего, нужно разобрать DVD-привод. Для этого выкручиваются все шурупы, которые держат верхнюю и нижнюю крышку устройства. Далее отсоединяется основной шлейф и откручивается плата. Защита диодов и оптики должна быть взломана. Следующим шагом станет извлечение диода, для чего обычно используются плоскогубцы. Для того чтобы статическое электричество не повредило диод, его ножки необходимо обвязать проволокой. Вынимать диод нужно осторожно, чтобы не поломать ножки.

Далее, перед тем как сделать лазер в домашних условиях, нужно изготовить драйвер для лазера, который представлен небольшой схемой, регулирующей питание диода. Дело в том, что если питание выставлено неправильно, то диод может быстро выйти из строя. В качестве источника питания можно применять пальчиковые аккумуляторы или же аккумулятор от мобильного телефона.

Перед тем как сделать лазер в домашних условиях, нужно учесть тот факт, что прожигающий эффект обеспечивается оптикой. Если ее нет, то лазер будет просто светить. В качестве оптики можно использовать специальную линзу из того же привода, из которого брался диод. Чтобы правильно выставить фокус, необходимо применить лазерную указку.

Для того чтобы соорудить обычный карманный лазер, можно испо

levevg.ru

Лазерная указка — Википедия

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. Зелёные лазерные указки имеют сложное строение и представляют 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: зеленые до 1Вт и синие — до 3 Вт.

Лазерная указка

Лазерная указка
Лазерная указка
Лазерная точка

Типы лазерных указок[править]

Ранние модели лазерных указок использовали гелий-неоновые (HeNe) газовые лазеры и излучали в диапазоне 633 нм. Они имели мощность не более 1 мВт и были очень громоздкими и дорогими. Сейчас лазерные указки, как правило, используют менее дорогие красные диоды с длиной волны 650—670 нм. Указки чуть подороже используют оранжево-красные диоды с λ=635 нм, которые делают их более яркими для глаз, так как человеческий глаз видит свет с λ=635 нм лучше, чем свет с λ=670 нм. Производятся и лазерные указки других цветов; например, зеленая указка с λ=532 нм — хорошая альтернатива красной с λ=635 нм, поскольку человеческий глаз приблизительно в несколько раз чувствительнее к зелёному свету по сравнению с красным. В последнее время появились в продаже жёлто-оранжевые указки с λ=593,5 нм и синие лазерные указки с λ=473 нм.

Красные лазерные указки[править]

Самый распространенный тип лазерных указок. В этих указках используется лазерные диоды с коллиматором. Мощность варьируется приблизительно от одного милливатта до ватта. Маломощные указки в форм-факторе брелока питаются от маленьких батареек-«таблеток» и на апрель 2012 года стоят порядка 1-5 долларов США. Мощные красные указки (длина волны 650 — 660 нм) мощностью от нескольких сотен милливатт до ватта, способные зажигать хорошо поглощающие излучение материалы, стоят порядка 50-500$.

Более редкие красные лазерные указки используют твердотельный лазер с диодной накачкой (англ. Diode-pumped solid-state laser, DPSS) и работают на длине волны 671 нм. Отличаются от указок на лазерном диоде круглым сечением луча (у обычной лазерной указки луч уплощен вследствие астигматизма резонатора лазерного диода).

Зеленые лазерные указки (532нм)[править]

Луч лазерной указки 100мВт, направленный в ночное небо.

Зеленые лазерные указки начали продаваться в 2000 году. Самый распространенный тип твердотельных с диодной накачкой (DPSS) лазеров. Лазерные диоды зелёного цвета до недавнего времени не производились, поэтому используется сложная оптическая схема, которая значительно усложняет и удорожает изделия.

Сначала мощным (обычно 200-1000мВт ^[1]) инфракрасным лазерным диодом с λ=808 нм накачивается кристалл ортованадата иттрия, легированный неодимом (Nd:YVO₄), где излучение преобразуется в 1064 нм. Потом, проходя через кристалл титанила-фосфата калия (KTiOPO₄, сокр. KTP), частота излучения удваивается (1064 нм → 532нм) и получается видимый зелёный свет. Генерация и вывод зеленого 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 зеленых лазерных указок кристаллы ванадата иттрия и KTP вместе с зеркалами резонатора объединены в так называемый «микрочип» — склейку из двух кристаллов с напыленными на грани зеркалами. Для генерации лазерного излучения достаточно сфокусировать внутри кристалла Nd:YVO₄ излучение лазерного диода накачки.

КПД схемы сильно зависит от мощности накачки и может достигать не более 20 %. Кроме зеленого 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^[2]), чтобы убрать остатки ИК-излучения и избежать повреждения зрения. В недорогих вариантах зеленых указок такой фильтр могут не устанавливать, в таком случае даже указка с мощностью 1-5 мВт представляет серьезную опасность для зрения, так как мощность ИК-излучения может достигать десятков милливатт. Излучение 1064 нм сфокусировано почти так же хорошо, как и зеленое 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 приводит к повышению потребляемого тока лишь примерно в два раза.

Малые размеры зеленой 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 путем 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.

473 нм (бирюзовый цвет)[править]

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

445 нм (синий цвет)[править]

В этих лазерных указках свет излучается мощным синим лазерным диодом в 1-3 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^[3].

Фиолетовые лазерные указки (405нм)[править]

Свет в фиолетовых указках генерируется лазерным диодом, излучающим луч с длиной волны 405 нм. 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.

Жёлтые лазерные указки[править]

В жёлтых лазерных указках используется DPSS лазер, излучающий одновременно две линии: 1064 нм и 1342 нм. Это излучение попадает в нелинейный кристалл, который поглощает фотоны этих двух линий и излучает фотоны 593,5 нм (суммарная энергия 1064 и 1342 нм фотонов равна энергии фотона 593,5 нм). КПД таких жёлтых лазеров составляет около 1 %.

Использование лазерных указок[править]

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. Зеленые лазерные указки могут использоваться в тех же условиях, но они, в отличие от красных, хорошо видны на улице днем 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, зеленые 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 зеленая) 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 невооруженному глазу. Зеленая, 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 зеленой или синей указкой), световоды и т.п.

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.

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. Это может повлечь за собой уголовную ответственность.

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^[4]. Одним из примеров применения этого запрета стал штраф в 50000 швейцарских франков, наложенный на Алжирскую федерацию футбола за направление болельщиками лазерной указки на вратаря сборной России Игоря Акинфеева и другие нарушения в матче Алжир — Россия на ЧМ-2014^[5].

Обухов С. Лазерная указка // Квант : журнал. — 2000. —. —.