Схема лазерной указки. Лазерные указки: устройство, применение и безопасность

ПОВЫШЕНИЕ МОЩНОСТИ ЛАЗЕРНОЙ УКАЗКИ

   Весьма простой режущий лазер можно изготовить своими руками за пол часа. Такой лазер имеет мощность 250 милливатт (мощность главным образом зависит от типа лазерного диода, иногда попадаются с мощностью до 350 милливатт). Для изготовления такого лазера нам нужно две вещи — двд привод (пишущий дисковод) и красный лазер (игрушечный) из магазина.

   Такой лазер в магазине можно купить за пол доллара, нам от него нужен только корпус с оптикой. В комплекте с таким лазером есть 3 батарейки с емкостью 80 миллиампер и с напряжением 1,5 вольт каждая, то есть у нас есть рабочее напряжение 4,5 вольт. Итак разбираем дисковод, от него нам только нужен лазерный диод, хочу напомнить — для самодельного режущего лазера подойдут только пишущие дисководы CD или DVD, например от старых компьютеров. Мощность таких лазеров от 200 до 350 милливатт. Собираем простую схему из лазерного диода и комплектующих деталей. 

   ЛАЗЕРНЫЙ ДИОД — НЕ СВЕТОДИОД И ПОДКЛЮЧЕНИЕ НАПРЯМУЮ К ИСТОЧНИКУ НАПРЯЖЕНИЮ НЕДОПУСТИМО! 

   В схеме нужен токоограничительный резистор на 5 ом с мощностью 1-2 ватта. Далее пара конденсаторов и все готово!

   Питать также очень удобно от аккумулятора электронной сигареты с напряжением 3,6 вольт. У лазерного диода есть 3 вывода. Для точной проверки берем аккумулятор от мобильного телефона и сам лазерный диод. Минус аккумулятора подключаем напрямую к корпусу лазерного диода, плюс — через ограничительный резистор подаем на правый, затем на левый вывод и смотрим когда лазер засветится. 

   После проверки припаиваем провода, тут нужно быть предельно осторожны, поскольку лазерный диод очень боится статического тока и температуры, поэтому старайтесь паять быстро, держа диод руками во избежания статики. Затем диод помещаем в корпус, осталось только поиграть с оптикой для получения узконаправленного луча.

«Лазерная» указка: как она устроена, чем опасна и на что сгодится? | Техника и Интернет

Особенно охотно их распространяют за символическую цену на рынках, в метро и электропоездах, то есть там, где не требуется показывать свидетельство о сертификации устройства, даже если бы оно у продавцов и было. При этом указка с псевдолазером может быть применена не только по назначению, это довольно опасная игрушка.

Устройство со слабым по мощности лучом — всего 0,5−1 милливатт (мВт). Но даже этот лучик опасен для зрения человека и животного, если его направить в глаза фронтально. Дело не столько в мощности, сколько в самом луче, который необратимо повреждает отдельные клетки сетчатки глаза даже при кратковременной экспозиции.

Если направить такой луч на кожу, к примеру, на руки, ничего не случится. Неплохой вариант применения указки с лазерным диодом может быть реализован дома — для игры с котенком. Лазерный зайчик, почти как солнечный, забавляет братьев наших меньших, а динамика его смещения, когда указка в наших руках, придает игре нешуточный (для кошки) задор.

Устройство

Первичный источник светового потока — лазерный инфракрасный светодиод с непрерывным излучением. Генерируемый диодом луч с длиной волны (инфракрасного спектра) примерно 808 нм (нанометров) проходит сквозь линзу и попадает в кристалл из оксидов неодима, иттрия и ванадия, где преобразуется в излучение с длиной волны 1064 нм. Затем световой поток проходит сквозь калий-титаново-фосфорный кристалл, который преобразует до того невидимое человеческому глазу излучение в луч с длиной волны 532−670 нм. Далее — инфракрасный фильтр, концентрация потока в пучок посредством выходной линзы и… минигиперболоид инженера Гарина готов. Почти настоящий, не смертельный, но и не вполне безопасный. Детям отдавать в игру не советую, хотя бы из-за их любопытства и желания все экспериментально испытывать на себе, в частности на своем лице и глазах.

Дальность

Надежность китайской указки поистине сравнится с вечностью и зависит от ресурса лазерного диода, который составляет не менее 50 000 часов (наработки до отказа).

Продавцы лазерных указок любят приводить в пример их дальнобойность. Но что понимать под этим определением «лазерного» луча, который очень мало рассеивается, — дело туманное. Причем как в прямом, так и в переносном смысле, ведь в туман, дождь или снег, а также в яркую солнечную погоду лазерная подсветка на расстоянии более нескольких десятков метров практически не видна, а значит, теряется весь ее смысл.

Возьмем за основу расстояние, на котором можно заметить невооруженным глазом пятнышко на цели. В вечернее время лазерной «китайской» указкой такое пятнышко диаметром не более 20 см проецируется на стену дома в прямой видимости, на расстоянии 1,12 км. И даже с такого расстояния до источника излучения, смотреть на китайский лазер не комфортно. Хотя, скорее всего, никому не придет в голову светить себе в глаз, все же выводы о безопасности китайского «гаджета» делайте, пожалуйста, сами.

Предупрежденный — защищен.

Приемник луча от лазерной указки для дистанционного управления (К561ТМ2, IRF840)

Схема самодельного лазерного реле, которое управляется от лазерной указки, в схеме использованы К561ТМ2, IRF840. Во многих магазинах продаются лазерные указки.

Практически, это карманныйфонарик с полупроводниковым лазером вместо лампочки. Прямое назначение предмета -именно указка, лазер формирует узкий и мощный, яркий луч, «зайчик» от которого небольшой и очень заметный, даже ярким солнечным днем.

Другое назначение, — своеобразная игрушка, так как в комплекте идут насадки, позволяющие предавать «зайчику» самые разные формы, — цветы, сердца, звездочки… Но можно найти и еще одно назначение, -использовать лазерную указку в качестве пульта дистанционного управления.

Принципиальная схема

На рисунке 1 показана схема выключателя нагрузки, питающейся от электросети, как раз при помощи лазерной указки. Датчиком лазерного света здесь служит светодиод АЛ307БМ (Л.1). Как оказывается он достаточно хорошо реагирует на луч лазерной указки, резко уменьшая свое обратное сопротивление. К сожалению, не все светодиоды обладают таким свойством.

Впрочем, совсем не обязательно использовать в качестве фотоприемника именно светодиод, — можно его заменить, например, обычным фоторезистором.

Однако, чтобы фоторезистор не реагировал на окружающий солнечный или искусственный свет, нужно сильно снизить его чувствительность. В данной схеме, сильно понизив сопротивление R1, подобрав его значение экспериментально.

Рис. 1. Принципиальная схема самодельного лазерного реле для лазерной указки, построена на К561ТМ2, IRF840.

Рис. 2. Печатная плата для схемы лазерного приемника.

На микросхеме D1 сделан триггер, меняющий состояние каждый раз, как посветят указкой на светодиод HL1. В момент включения питания схемы его цепь C3 -R2 устанавливает в нулевое положение. Это нужно для того, чтобы в случае перебоев в электропитании выключатель автоматически устанавливался в выключенное состояние.

Так вот, когда на выходе триггера D1 (вывод 13) логический ноль, ключ на транзисторах VT1 и VT2 закрыт. Пока на светодиод HL1 не светят указкой, его обратное сопротивление очень высокое.

Поэтому на выводе 11 D1 есть напряжение нулевого логического уровня. При освещении светодиода HL1 лазерной указкой его обратное сопротивление резко снижается и становится значительно ниже сопротивления резистора R1. Напряжение на выводе 11 D1 повышается до логической единицы.

При этом триггер переходит в то состояние, которое есть на его выводе 9. А так как, вывод 9 соединен через резистор R3 с инверсным выходом D1, то триггер при каждом освещении светодиода HL1 лазерной указкой меняет свое состояние на противоположное. То есть, если на выводе 13 был нуль, то теперь будет единица. Ключ VT1-VT2 откроется и включает нагрузку.

Цепь R3-C2 устраняет ошибки в работе триггера, замедляя его работу. Логическая схема питается от электросети через выпрямитель на VD4 и параметрический стабилизатор R4-VD1. Диоды VD2, VD3 совместно с резистором R3 исключают сбои триггера из-за слишком большой емкости затворов ключевых транзисторов (зарядка этих емкостей создает импульс тока, перегружающий выход счетчика, из-за этого счетчик может обнулиться или установиться в произвольное состояние).

Детали и налаживание

При мощности нагрузки до 400W никаких радиаторов для VT1 и VT2 не требуется. Максимальная мощность нагрузки 1000W, но это уже с радиаторами. Стабилитрон Д814Д можно заменить другим на 10-15V, например, КС213Б, КС512А, или импортным. Желательно использовать стабилитрон Д814Д в металлическом корпусе или КС512А, так как на нем рассеивается значительная мощность.

Диод КД105Б можно заменить на КД 105, КД105Г, 1N4007 или другой выпрямительный диод средней мощности на напряжение не ниже 400V. Диоды КД521А можно заменить на КД521Б, КД522, КД503, КД510, 1N4148. Резистор R1 должен быть мощностью не менее 0,5W.

Налаживание сводится к установке чувствительности подбором сопротивления R1.

Савичев Д. А. РК-07-17.

Литература: 1. В. Гричко. — Лазерное дистанционное управление, Р-08-2006.

Линейный лазер из указки своими руками

В последнее время в продаже появились очень дешевые лазерные указки китайского производства. Они находят применение в самых различных областях радиолюбительского творчества. Однако, ввиду своего предельно упрощенного устройства, для питания от нормальных источников напряжения приходится прибегать к некоторым схемотехническим хитростям.
Рассмотрим схему самой обычной указки:

Как видно из рисунка она состоит из батареи на напряжение 4,5 вольта, выключателя, токоограничивающего резистора и лазерного диода. Как показала моя личная практика, при работе от собственных батареек указка не выходит из строя длительное время. При включении же от обычного источника это время уменьшается до 1-2 минут. Спалив десяток указок, я решил разобраться в чем тут дело. Перерыв кучу информации, я пришел к следующим выводам:

• лазерный диод боится статического электричества;
• лазерный диод боится микросекундных всплесков напряжения;
• лазерный диод ну очень боится превышения рабочего тока.

Попытаюсь подробнее объяснить как с этим бороться.

1. Заземляйте все и заземляйтесь сами. Если вы пользуетесь 220 вольтовым паяльником, то на время пайки лазера желательно паяльник отключать. Лучше пользоваться низковольтным паяльником. Также не помешает закорачивание выводов указки.
2. Любое, даже небольшое и кратковременное, превышение напряжения питания приводит к перегоранию лазерного диода. Используйте стабилизаторы напряжения и конденсаторы большой емкости в паре с керамическими конденсаторами небольшой емкости(керамические хорошо фильтруют высокочастотные всплески). Не плохо подключать параллельно лазерной указке стабилитрон на напряжение 4,5-4,7 вольта. Все это защищает от нежелательных выбросов напряжения.
3. С рабочим током ситуация следующая. Когда включается лазерный диод, он начинает греться. С повышением температуры увеличивается ток, протекающий через диод. При работе от «своих» батареек малой емкости с повышением тока сразу же падает напряжение, а с ним и ток. Поэтому с диодом не происходит ничего или почти ничего. Для питания от обычных источников нужно этот ток как-то стабилизировать. Здесь подходят схемы стабилизаторов тока, так называемые источники постоянного тока. Они держат ток нагрузки(в нашем случае лазера) на одном уровне. При уменьшении сопротивления диода снижается напряжение

Все эти рекомендации я постарался воплотить в следующей схеме:

Эту схему я использовал для домашнего лазерного шоу. Резистор R* нужно подобрать по току потребления лазера. Это делается следующим образом. Мультиметром замеряется ток потребления лазера от «своих» батареек. Затем по формуле R*=0.6/I1 (см.рис.) определяется сопротивление. Перед подключением лазера необходимо мультиметр установить на измерение тока и подключить вместо лазера. Мультиметр должен показать нужный ток. Только после этого можно подключать лазер.

Если нужно модулировать луч лазера, то можно использовать следующую схему:

В этом случае конденсатор 2200мкф нужно заменить на 470мкф или меньше, в зависимости от частоты модуляции.

На базу модулирующего транзистора через резистор 1к-2к подаются модулирующие импульсы положительной полярности(например, от TTL генератора на микросхеме К155ЛА3).

Транзисторы для стабилизатора и модулятора можно использовать любые кремниевые типа N-P-N

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.

Устройство

Первичный источник светового потока — лазерный инфракрасный светодиод с непрерывным излучением. Генерируемый диодом луч с длиной волны (инфракрасного спектра) примерно 808 нм (нанометров) проходит сквозь линзу и попадает в кристалл из оксидов неодима, иттрия и ванадия, где преобразуется в излучение с длиной волны 1064 нм. Затем световой поток проходит сквозь калий-титаново-фосфорный кристалл, который преобразует до того невидимое человеческому глазу излучение в луч с длиной волны 532−670 нм. Далее — инфракрасный фильтр, концентрация потока в пучок посредством выходной линзы и… минигиперболоид инженера Гарина готов. Почти настоящий, не смертельный, но и не вполне безопасный. Детям отдавать в игру не советую, хотя бы из-за их любопытства и желания все экспериментально испытывать на себе, в частности на своем лице и глазах.

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.

ЛУ: применение

• ЛУ часто пользуются образовательные учреждения, например для физических экспериментов, а также для презентаций;
• Световая точка, которую образует лазерный луч, привлекает внимание домашних животных. Особенно на них реагируют кошки и собаки, что зачастую приводит людей к играм с этими домашними питомцами;
• Зелеными ЛУ пользуются как в любительских, так и в профессиональных астрономических исследованиях. Зеленые ЛУ используются для определения направлений звезд и созвездий;
• ЛУ применяются в качестве лазерных целеуказателей, для точного прицеливания огнестрельного или пневматического оружия;
• ЛУ применяются радиолюбителями, как элемент связи в видимых границах;
• Красные ЛУ с отсоединенными коллиматорами пользуется при создании любительских голографий;
• Лабораторная практика пользуется ЛУ (особенно зелеными) для выявления в жидкостях, газах или любых прозрачных веществах в малых количествах примесей или взвесей механического происхождения, которые незаметны для невооруженного глаза.

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.

ЛУ красного цвета

Эти ЛУ являются самыми дешевыми и самыми распространенными. Работают от обычной батареи таблеточного типа, на базе красных лазерных диодов со спектром излучения 650-660 нм. Они оснащены драйверными платами, управляющими питанием. Для излучения в форме узкого луча используются выпуклые с обеих сторон линзы, называемые коллиматорами.

Красные ЛУ в основном маломощные до 1-100 мВт. Их характерной особенностью является то, что красные диоды довольно-таки скоро «прогорают», снижая интенсивность излучения, отчего большинство таких указок, спустя пару месяцев работы, начинают хуже светить, невзирая на заряд батареек.

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.

Принцип работы

Принцип работы лазера — довольно сложный процесс. Сам по себе лазер — это своеобразный квантовый генератор. Под действием фотона атом излучает другой фотон, который похож на первый, что приводит к усилению излучаемого потока света. Для изготовления индуцируемого излучения, можно использовать электрический, химический или газовый способ. Лазеры довольно широко применяются в бытовой технике. Например, в лазерном принтере, DVD-проигрывателях, лазерных уровнях. Для того чтобы лазер мог работать в качестве режущего элемента, необходимо луч пропустить через оптические линзы, которые, в свою очередь, усилят поток света.

Если говорить о мощных лазерах, которые в состоянии резать металл, драгоценные камни, то их невозможно изготовить в домашних условиях.

Причиной тому является очень сложное устройство усиления направленного потока с помощью линз, а также мощность самого диода, которая превышает в разы мощность диода, который используется в бытовой технике. Необходимо учитывать, что промышленные лазеры в результате работы рассеивают огромное количество энергии в виде тепла и требуют довольно хорошего охлаждения.

Лазерная указка в исполнительном устройстве

Лазерные указки, появившиеся в последнее время в продаже, предназначены, прежде всего, для преподавателей учебных заведений, чтобы пользоваться ими при объяснениях графических материалов. Однако такая указка может найти применение и в быту, скажем, для дистанционного управления работой электро- и радиоприборов. О том, как это осуществить, рассказывается в публикуемой статье. Лазерная указка, несмотря его внешнюю простоту, сравнительно сложное изделие. Она содержит полупроводниковый лазер, автоматику поддержания определенного тока протекающего через него, оптическую систему, батарею гальванических элементов напряжением 3…4,5 В, кнопку включения. Потребляемый лазером ток составляет 30… 50 мА. Хотя излучаемая указкой мощность (длина волны 630…650 нм) не превышает 5 мВт, за счет концентрации ее в узконаправленном луче потери на распространение невелики. Излучение лазера можно зафиксировать на большом расстоянии. Однако категорически не допускается направлять луч указки на глаза — это опасно. Указка может работать в охранных устройствах, светотелефонах, самодельных игрушках, устройствах отпугивания птиц и т. д. Пока же ограничимся рассказом о постройке автомата, способного по сигналу указки включать и выключать бытовые электро- и радиоприборы. Сама указка при этом никакой переделки не требует.

Автомат (рис. 1) содержит фотоприемник на фотодиоде VD1, компаратор напряжения на логических элементах DD1.1, DD1.2, генератор импульсов на элементах DD1.3, DD1.4, D-триггер DD2, два электронных ключа на транзисторах VT1, VT2, исполнительный элемент — электромагнитное реле К1 и блок питания. Блок питания выполнен по бестрансформаторной схеме с гасящим конденсатором Сб. Переменное напряжение выпрямляется диодами VD6, VD7, сглаживается конденсатором С5 и стабилизируется стабилитронами VD4, VD5. Питание на микросхемы поступает со стабилитрона VD4 через диод VD2 и сглаживающий конденсатор С 1.

Работает устройство так. В начальный момент времени, после подключения устройства к сети, высокий логический уровень через цепочку C4R7 поступает на вход R триггера и обнуляет его. На выходе триггера — низкий логический уровень, ключ на транзисторе VT2 закрыт, реле обесточено, нагрузка отключена от сети. На входе и выходе компаратора будет высокий логический уровень, а на входах элементов DD1.3, DD1.4 — низкий, генератор не работает. При этом на выходе элемента DD1.4 устанавливается высокий уровень, транзистор VT1 открывается и включает светодиод HL1. Как происходит переключение? Фотодиод VD1 освещают лазерным лучом, и напряжение на нем значительно уменьшается. Компаратор после разрядки конденсатора С2 срабатывает, и на его выходе появляется низкий уровень. На выводы элементов DD1.3, DD1.4 поступает высокий уровень, генератор начинает работать, светодиод мигает, свидетельствуя об освещении фотодиода. Если теперь выключить лазер или убрать луч в сторону от фотодиода, то напряжение на нем увеличится, компаратор установится в положение с высоким уровнем на выходе, и триггер переключится. На его выходе появится высокий логический уровень, транзистор VT2 откроется, реле сработает и замыкающимися контактами К1.1 подаст на нагрузку сетевое напряжение. В случае повторного кратковременного освещения фотодиода (пока не замигает светодиод) устройство переключится в исходное состояние и нагрузка обесточится. Благодаря использованию реле, к устройству допустимо подключать самую разнообразную радиоэлектронную аппаратуру: радиоприемники, телевизоры, видеомагнитофоны и т.д. с любыми блоками питания, а также электроприборы с электродвигателями, например вентиляторы.

Все детали устройства, кроме реле и диода VD3, размещают на печатной плате (рис. 2) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Она рассчитана на использование транзисторов КТ315А-КТ315Е, КТ312А-КТ312В, КТ3102А-КТ3102Д, микросхем серий К 176, К561, 564, любого светодиода из серии АЛ307 (желательно в пластмассовом корпусе). Диоды VD2, VD3 — любые выпрямительные, VD6, VD7 — КД102Б или аналогичные маломощные с максимально допустимым обратным напряжением не менее 400 В и током не менее 100 мА, стабилитроны — на напряжение стабилизации 8…10 В. Полярные конденсаторы- серий К50, К52, С6 — К73, остальные — КМ, КЛС, К 10. Подстроечный резистор R2 — СПЗ-19, постоянные — МЛТ, С2-33. Реле следует подобрать с напряжением срабатывания 12… 15 В при токе не более 30 мА, например, РЭС9 (паспорт РС4.524.200, РС4.524.201), его контакты должны выдерживать напряжение сети и ток, потребляемый нагрузкой. Несколько слов о реле РЭС9. По справочным данным его контакты рассчитаны на напряжение 115 В. Однако многолетняя практика использования реле в различных устройствах показала надежную работу контактов при сетевом напряжении 220 В. Конечно, можно остановить выбор на реле типов РКН, МКУ-48, но габариты конструкции значительно возрастут. Плату вместе с реле размещают в корпусе подходящих габаритов, выполненном из изоляционного материала. Фотодиод и светодиод располагают в отверстиях корпуса рядом, чтобы светодиод служил ориентиром и своими вспышками сигнализировал о попадании лазерного луча на фотодиод. Чтобы избежать помех и сбоев в работе, нужно так установить автомат, чтобы фотодиод был защищен от попадания на него света от осветительных приборов.

Налаживание устройства сводится к установке его чувствительности (подстроечным резистором R2), скорости реагирования на освещение лазером (подбором конденсатора С2), частоты мигания светодиода (грубо — подбором конденсатора СЗ, плавно — резистора R5). Автомат можно несколько упростить, исключив генератор. При этом левый по схеме вывод резистора R8 надо отсоединить от вывода 3 микросхемы DD1 и соединить с выводом 11. Элементы R5, СЗ удаляют, соединение между выводами 2 и 4 DD1 убирают, а неиспользованные входы элементов DD1.3, DD1.4 соединяют с общим проводом. В этом случае при попадании лучом лазера на фотодиод и срабатывании компаратора, светодиод будет гаснуть.

Возможен вариант более простого автомата (рис. 3), если в нем использовать чувствительные тринисторы 2У107А-2У107Е, которые открываются при небольшом (менее вольта) напряжении на управляющем электроде и малом (несколько микроампер) токе в его цепи. Его основой является триггер на тринисторах VS1.VS2, который питается, как и в предыдущей конструкции, от блока с гасящим конденсатором. Разберем работу автомата. После подключения его к сети оба тринистора будут закрыты, а реле обесточено. Если осветить фотодиод VD2 лазерным лучом, то за счет фотоэффекта на нем появится напряжение, которое поступит на управляющий электрод тринистора VS2, и он откроется. Реле сработает и включит нагрузку в сеть — об этом просигнализирует загоревшийся светодиод HL2. Начнет заряжаться конденсатор С1 (минус на правом по схеме выводе). Чтобы отключить нагрузку, освещают фотодиод VD1. При этом тринистор VS1 открывается, включая светодиод HL1. Тринистор VS2 закрывается, поскольку на его анод кратковременно поступает отрицательное напряжение с конденсатора С1. Реле обесточивается, светодиод HL2 гаснет, нагрузка отключается от сети. Если теперь снова осветить фотодиод VD2, откроется тринистор VS2, a VS1 закроется, поскольку на его анод поступит отрицательное напряжение с конденсатора С1. На нагрузку поступит напряжение. Эксперименты показали, что в качестве фотодиода в этом автомате неплохо работают светодиоды АЛ360А, АЛ360Б, поскольку их основой являются излучающие диоды ИК диапазона. Кроме того, они снабжены фокусирующим отражателем, что повышает их чувствительность к лазерному излучению указки.

Детали автомата рассчитаны для работы с реле РЭС9 (паспорт РС4.524.200). Их можно разместить в корпусе небольших габаритов (рис. 4), изготовленном из изоляционного материала. На передней стенке корпуса сверлят отверстия под светодиоды и фотодиоды, на задней устанавливают сетевую розетку. При налаживании автомата предварительно подбирают конденсатор СЗ и стабилитрон. Напряжение стабилизации стабилитрона должно быть примерно на 4…5 В больше напряжения срабатывания реле, а емкость конденсатора такой, чтобы обеспечивался ток через реле на 15…20 мА больше тока его срабатывания. Недостаток автомата — низкая чувствительность, ограничивающая дальность управления им. При налаживании автомата следует соблюдать меры электробезопасности, поскольку его детали гальванически связаны с сетью. Все перепайки нужно делать только при отключенном от сети автомате.

Безопасность лазеров

Лазерное излучение опасно при попадании в глаза.

Обыкновенные ЛУ обладают мощностью 1-5 мВт, их относят ко 2-3А классам опасности. Они могут быть опасными, в случаях направления луча в глаза людям на довольно-таки продолжительные периоды или при помощи оптических приборов. ЛУ мощностью 50-300 мВт относят к 3B-классу. Они опасны причинением сильных повреждений сетчатки глаз, причем даже при кратковременных попаданиях прямого лазерного луча.

Следует знать, что в маломощных зеленых DPSS-указках используются значительно мощные ИК-лазеры, которые не гарантируют достаточную фильтрацию ИК-излучений. Такие виды излучений не видимы и в результате этого куда более опасны для глаз людей и животных.

Кроме того, ЛУ могут оказывать исключительно раздражающие воздействия. Особенно, если луч попадет в глаза водителей или летчиков, что может отвлечь их внимание или даже привести к ослеплению. В некоторых странах такие деяния влекут за собой уголовную ответственность. Например, в 2020-ом году одного американца приговорили к почти двум годам тюремного заключения за непродолжительное ослепление мощным лазером летчика в полицейском вертолете.

В последние годы случается все больше многочисленных «лазерных инцидентов» в развитых странах, вызываемых требованиями по ограничению или запрещению ЛУ. В настоящее время законодательством Нового Южного Уэльса предусмотрен штраф за владение ЛУ, а за совершение «лазерного нападения» — заключение до 14-ти лет.

Применение ЛУ запрещено по правилам во время проведения футбольных матчей. Так, например Алжирская федерация футбола была оштрафована на 50 000 швейцарских франков за то, что болельщиками при помощи лазерной указки ослепили вратаря российской сборной Игоря Акинфеева во время ЧМ-2014.

Набор схем для сигнализации с лазерной ручкой (указкой)

Автор admin На чтение 3 мин. Просмотров 15 Опубликовано 02.12.2021

Готовые комплекты систем безопасности или отдельные профессиональные устройства для автономной работы довольно дорого стоят, требуют систематического техобслуживания, сложны в установке и последующей настройке. Бюджетные китайские модели, которые сейчас присутствуют на рынке, злоумышленники научились легко отключать. В качестве альтернативы можно рассмотреть простую, но эффективную схему лазерной сигнализации, которую можно сделать своими руками.

Принцип действия

Функционирует лазерная сигнализация по следующему принципу. Луч лазера направлен на принимающий фотоэлемент, формируя контрольную зону. При пересечении линии контроля луч перестает освещать чувствительный сенсор фотоэлемента, сопротивление которого резко увеличивается, что стает причиной срабатывания реле. Одновременно с отключением реле отключается и лазерная указка в охранной сигнализации. Это сделано по той причине, чтобы после пересечения нарушителем охранного периметра луч вновь не начал освещать фотоэлемент, вызвав, таким образом, только кратковременное срабатывание тревожной сирены.

Фоторезистор, выступающий в роли чувствительного сенсора, необходимо поместить в корпусе из плотного материала закрытой конструкции, чтобы предотвратить попадание света извне.

В качестве лазера используется игрушечная модель, работающая от трех батареек по 1,4 Вольта каждая. Общее напряжение составит 4-4,5 вольт. Именно на такое напряжение необходимо подобрать блок питания, так как длительность непрерывного функционирования лазера с одного комплекта батарей весьма ограничена.

Учитывая, что луч имеет небольшой процент расходимости, при его использовании можно контролировать не только значительные по протяженности участки, но и используя зеркала целые периметры сооружений.

Лазерная сигнализация состоит из четырех основных частей:

• Генератор звукового сигнала (имитатор сирены)
• Усилитель, можно использовать несколько для увеличения уровня звуковой нагрузки;
• Чувствительный фотодетектор;
• Реле – исполнительный механизм, активирующий сирену.

Последовательность действий

Основным исполнительным устройством сигнализации является реле. Целесообразно использовать покупное трехконтактное, которое одновременно отключит лазер и  активизирует сирену. В качестве тревожного устройства используется сирена. Ее лучше приобрести, а не пытаться сделать самостоятельно. В качестве усилителя можно использовать следующие интегральные микросхемы:

Или на основании интегральной микросхемы TDA2003.

• С – емкости;
• R – сопротивления;
• DD – генераторы тактовых импульсов звука.

Блок питания для устройства – сетевой 20 ватный трансформатор. Его можно приобрести в любом магазине радиодеталей. Сделать из него подходящий сетевой адаптер на 6 или 12 вольт не представляет труда. Необходимо просто снять часть внешней обмотки. Обычно ее 40 витков 0,7 мм провода. Постепенно снимая часть витков необходимо периодически измерять рабочее напряжение пока оно не составит 4-4,5 вольта.

Конденсаторы, использующиеся в схеме генератора звукового сигнала могут иметь довольно широкий рабочий диапазон. Чем меньше его значение, тем пронзительней и неприятней будет звук тревоги.

Для устройства лазерной сигнализации необходимы определенные навыки в микросхемотехнике. Однако даже неопытному пользователю не составит особого труда произвести сборку по представленным схемам.

Схема лазерной указки и работа с приложениями

Вообще, мы привыкли проводить презентации Power Point с помощью проекторов. Во время презентации необходимо указать конкретные моменты или цифры или графики. Это профессиональный способ использования лазерной указки, чтобы выделить что-то, осветив это небольшим ярким пятном света. Лазерная указка представляет собой простое портативное электронное устройство, которое приводится в действие с помощью схемы драйвера лазерной указки мощностью 5 мВт. Эта лазерная указка работает на основе процесса оптического усиления и вынужденного излучения электромагнитного излучения.Эти мощные лазерные указки можно использовать на расстоянии сотен футов в темных местах, и они создают яркое пятно света именно там, где намеревается пользователь. Лазерные указки также используются для развлечения, игр и презентаций, а также недороги в покупке. Здесь мы обсуждаем, как сделать лазерную указку.

5 простых шагов Как сделать лазерную указку

Это пять простых шагов, чтобы узнать, как сделать лазерную указку своими руками. Эти самодельные лазерные указки можно также использовать для всех приложений, в которых используются обычные лазерные указки.

Шаг 1: Сбор материалов

Прежде всего, мы должны какие компоненты необходимы для изготовления лазерной указки. Затем мы должны оценить и перечислить все необходимые электрические и электронные компоненты, а также некоторые другие аппаратные части, чтобы сделать лазерную указку. Основной список компонентов, необходимых для изготовления лазерной указки, можно перечислить следующим образом:

• Лазерный диод (часто красный диод используется для фокусировки видимости, другие цветные диоды могут использоваться в зависимости от требований)
• Регулятор напряжения LM317
• Резистор 2*10 Ом (половина ватта)
• Диод (часто используется 1N4001)
• Конденсатор (100 нФ)
• Потенциометр (100 Ом)
• Кнопка
• Печатная плата (PCB)
• Футляр для лазерной указки
• Материалы, необходимые для системы фокусировки

Шаг 2: схема драйвера лазерной указки

После сборки всех компонентов нам нужно спроектировать схему драйвера для управления лазерным диодом.Эта схема драйвера состоит из регулятора напряжения LM317, двух параллельно соединенных резисторов, лазерного диода, батареи, кнопочного переключателя, конденсаторов, которые подключены, как показано на рисунке.

Шаг 3: Корпус схемы драйвера

После проектирования схема драйвера, состоящая из дискретных электрических и электронных компонентов, подлежит защите. Существует вероятность повреждения из-за неправильного обращения с цепью или из-за воздействия различных условий окружающей среды.

Чтобы избежать этих проблем, связанных с повреждением или коротким замыканием, нам необходимо предусмотреть внешний корпус схемы. Такие компоненты, как батарея, регулятор напряжения и другие компоненты, даже разработанная схема драйвера, экранированы в корпусе таким образом, чтобы он был защищен, а также не вызывал коротких замыканий в цепи.

Шаг 4: Проектирование системы фокусировки

После обшивки всей схемы теперь нам нужно разработать систему фокусировки для фокусировки на определенных точках.Лазерный диод в схеме выполнен так, чтобы фокусироваться в заданную точку с помощью системы фокусировки. Утилизированный объектив и потенциометр используются для проектирования системы фокусировки. Он заставляет лазерный луч сфокусироваться на заданной точке.

Шаг 5: Изоляция и склеивание

После проектирования системы фокусировки необходимо проверить всю лазерную указку и внести необходимые исправления, если обнаружены какие-либо ошибки. Затем убедитесь, что лазерная указка работает нормально.

Теперь правильно приклейте все компоненты схемы, не беспокоясь о грубом использовании.После приклеивания схемы необходимо обеспечить достаточную изоляцию комплекта лазерной указки во избежание внешних коротких замыканий. Таким образом, мы можем спроектировать лазерную указку, выполнив описанные выше простые шаги.

Типы лазерных указок

Доступны различные типы и разновидности лазерной указки. Их

• Красные лазерные указки
• Синие лазерные указки
• Зеленые лазерные указки
• Брелок с лазерной указкой.

Меры предосторожности при обращении с лазерными указками

• Лазерные указки широко используются во многих приложениях, поскольку они полезны для презентации Power Point в классе, а также на собраниях.
• Луч или световой луч лазерной указки не следует направлять прямо на какой-либо объект, соприкасающийся с солнцем, так как он обжигает объект.
• Они показывают расстояния, на которых лазерный луч вызывает опасность повреждения глаз и временную слепоту.
• Лазерные указки предназначены только для глаз, поскольку они вызывают повреждение сетчатки и слепоту, когда лазерный луч направляется прямо в глаза.

Применение лазерной указки

Лазерные указки используются в кожных и лазерных процедурах, лазерной хирургии, а также для резки и сварки материалов в промышленности. Они используются в лазерных принтерах, сканерах штрих-кода и оптических дисководах. Также используется в оптоволоконной связи.

Роботизированный автомобиль с радиочастотным управлением и системой лазерного луча

Проект предназначен для управления роботизированным транспортным средством с использованием радиочастотной технологии для дистанционного управления. Лазерный луч малой мощности подключается для демонстрации возможностей уничтожения удаленного объекта его лучом.Для требуемой операции используется микроконтроллер 8051.

На передающей стороне с помощью кнопок на приемник отправляются инструкции для управления движением робота для движения вперед, назад, влево или вправо и т. д. На принимающей стороне два двигателя подключаются к микроконтроллеру, где они используются. для движения транспортного средства.

Радиочастотный передатчик действует как радиочастотный пульт дистанционного управления, который имеет преимущество в достаточном диапазоне (до 200 метров) с соответствующей антенной, в то время как приемник декодирует перед подачей на другой микроконтроллер. для управления двигателями постоянного тока через ИС драйвера двигателя для необходимой работы.

Лазерная ручка установлена ​​на корпусе робота, и ее работа осуществляется с выхода микроконтроллера посредством соответствующего сигнала с передающей стороны. Лазерный свет используется только для демонстрационных целей и не является мощным.

Далее этот проект можно расширить с помощью технологии DTMF. Используя эту технологию, мы можем управлять роботизированным транспортным средством с помощью мобильного телефона.Эта технология имеет преимущество в дальности связи по сравнению с радиочастотной технологией.

Чтобы узнать больше о лазерных указках или если вы заинтересованы в самостоятельном создании проектов в области электроники, вы можете обратиться к нам, разместив свои вопросы или новаторские мысли в разделе комментариев ниже. Вы также можете скачать нашу бесплатную электронную книгу, чтобы узнать, как строить инженерные проекты самостоятельно дома.

Рассечение зеленой лазерной указки

(Следующие фотографии и описания предоставлены: Дэйв (Ws407c@aol.ком.))

У меня уже была одна зеленая лазерная указка. Купил второй специально разбирать на части. Я знал, что существует риск, но я делал это для лет (разбирая вещи, которые не должны были быть) и стали очень хорош в этом. Меня не волнует, что кто-то говорит, есть части, обслуживаемые пользователем внутри. 🙂

Весь процесс вскрытия был выполнен с использованием напильника и Дремель инструмент!

Тогда я подумал, почему бы не поделиться этой информацией с другими людьми и с Сэмом. На ум пришел FAQ по лазеру.Указатель, который был проанализирован, был возвращен дважды из-за (1) плохого качества луча (2) низкой мощности. (Зеленые лазеры такие же, как и любые дешевая лазерная указка — нет двух одинаковых. Если вы хотите хороший, вам нужно купи 10 и выбери из них лучшее.) Тонкую пленку показать сложно покрытия, которые не полностью покрывали кристаллы, но я предполагаю, что Nd:YVO ₄ был излишком от других целей и использовался для этих целей указатели.

Мне нравится ВИДЕТЬ, как вещи работают и как они производятся, и ВСЕ. которым я владею, владею и буду владеть, суждено открыть и просмотреть.Это похоже на риск больших денег, но для меня это того стоило и лучше всего все, как вы увидите, не было никаких повреждений критических компонентов (хотя случай, возможно, видел лучшие дни). Я буду на охоте за более высоким мощность лазерного диода 808 нм, чтобы увидеть, смогу ли я получить больше от этих компонентов.

Я не знаю, что такого в лазерах, но они всегда будут интересны. меня!

Теперь, вот то, что вы так долго ждали. Барабанная дробь, пожалуйста! 🙂

• View 01 — Оригинальная зеленая лазерная указка в бархатном футляре (батарейки включены).
• Вид 02 — Начальный разрез в рабочей головке. Ой, там идет 350 долларов.
• Вид 03 — Вид после первоначального разреза.
• Вид 04 — Головка и драйвер лазерного диода отделены от держателя батареи.
• Вид 05 — Плата драйвера.
• Вид 06 — Другой вид.
• View 07 — Это доказывает, что указатель все еще работает — до сих пор!
• Вид 08 — Лазерная головка сама по себе.
• Вид 09 — еще один вид после первоначального разреза.
• Вид 10. Крупный план коллиматорной линзы, приклеенной к корпусу с резьбой. держатель объектива.
• Вид 11. Еще один вид спереди коллиматорной линзы.
• Вид 12 — Вид сзади держателя коллиматорной линзы с глубоким коническим депрессия.
• Вид 13. Взгляд вниз на следующий оптический компонент (ИК фильтр).
• Вид 14. Это снимок лазера на последнем шаге на расстоянии около 32 дюймов.
• Вид 15. Чашка ледяной воды помогает сохранять прохладу в перерывах между черенкованием. инструмент дремель нагревает его довольно быстро.
• Вид 16. На шаг ближе к ИК-фильтру.
• Вид 17. Взгляд вниз по стволу через ИК-фильтр.
• Вид 18 — это вид на заднюю часть головы с электроникой. удаленный. Обратите внимание только на 2 соединения с диодом. Этот лазер является квази-непрерывным, поэтому Думаю, оптическая обратная связь не нужна.
• Вид 19 — Просто отойти и посмотреть на изрубленный лазер (обдумывая свой следующий шаг)!
• Вид 20. И следующим шагом было: снять внешнюю оболочку, чтобы открыть латунь. цилиндр с 3 крошечными установочными винтами, приклеенными на место.
• Вид 21. Небольшое движение против часовой стрелки удалило ИК-фильтр/линзу. сборка.
• Вид 22. Вид сзади на блок ИК-фильтра и объектива.
• Вид 23. Взгляд вниз на следующий оптический компонент ( выходной ответвитель или OC).
• Вид 24. То же, что шаг 23, но под другим углом, чтобы поймать тонкую пленку. покрытие.
• Вид 25 — Еще один снимок шага 23.
• Вид 26. Крупный план оптики OC.
• Вид 27 — Вид сзади на OC.
• Вид 28 — Взгляд вниз по стволу на следующий оптический компонент (КТП кристалл). Обратите внимание на дихроичное покрытие кристалла Nd:YVO ₄ .
• Вид 29 — Еще один кадр шага 28 (время для атаки с другого конца голова).
• Вид 30. Небольшое действие против часовой стрелки из шага 18 удаляет диод. и показывает кристалл Nd:YVO ₄ . Это вид вниз по стволу с диодного конца головы.
• Вид 31. Еще один снимок Nd:YVO ₄ .Стержень справа от кристалл — локатор для диода, YVO ₄ , KTP.
• Вид 32 — крупный план лазерного диода.
• Вид 33 — Еще один снимок диода. Маленькая точка мертвой точки на верхний край прямоугольного блока — диодная микросхема.
• Вид 34 — Крупный план кристалла Nd:YVO ₄ , приклеенного к меди диск.
• Вид 35 — Вид вниз по стволу на блок КТП.
• Вид 36 — Крупный план КТП, приклеенной к латунной обойме.
• Вид 37 — Еще один снимок КТП.
• Вид 38 — Порядок компонентов по функциям слева направо. диод, Nd:YVO ₄ , KTP, OC, светофильтр (под ним спрятана расширяющая линза фильтр внутри алюминиевого цилиндра), коллиматор. Штифт находит три элементы слева и три установочных винта регулируют и удерживают OC.
• Вид 39 — Оставшиеся лишние детали. :0)
• Просмотр 40 — ВАУ! Он все еще работает, даже если все части только что выровнены. вверх через установочный штифт примерно в исходное положение! Как ты как моя импровизированная оптическая скамья? 🙂
• Вид 41 — Еще один вид снова счастливой лазерной указки теперь больше или менее собранный (без кожи).
• Вид 42 — И он по-прежнему дает ярко-зеленый луч! 🙂

У меня есть 1/2-дюймовая ПЗС-телекамера (ч/б), подключенная к 9-дюймовому монитору, который я использую для невидимая работа. Эта установка отлично работает для всех видов вещей. Даже с защитные очки Я не чувствую себя в безопасности, глядя на эти крошечные детали с близкого расстояния когда они активны. Итак, с камерой, поднесенной вплотную к ней, я могу отрегулируйте и осмотрите детали, пока они включены, с моим лицом, прижатым прямо к экран монитора и получить отличный вид.

При настройке камеры на макро изображение на экране лучше, чем косясь на части прямо. Как только я заработал, я схватил свой цифровой камеру и сделал снимок выше. Обратите внимание, как цифровая камера уловила фиолетовое свечение кристалла Nd:YVO ₄ . Если бы я посветил диодом напрямую на бумаге он не был фиолетовым. Забавно, как кристалл светится фиолетовым, как видно цифровым фотоаппаратом.

Еще одна интересная вещь, которую я заметил в зеленых указателях, заключается в том, что если вы посветите лучом на красный войлок или флуоресцентную оранжевую краску урны ярко-желтые! Также, когда я светю зеленой указкой через рубиновый стержень зеленый луч входит в стержень, затем вы видите ярко-красный луч внутри стержень постепенно тускнеет по пути из-за поглощения и зеленый обратно на другом конце.Может, я покалываю несколько атомов CR++?? Над лет я сиял светом 632,8 нм в самых странных вещах и никогда не увидел изменение цвета.

И, наконец, новый улучшенный сменный алюминиевый крепеж. блокировать:

• Вид 43 — Вид на сказочный обработанный алюминиевый блок.
• Вид 44 — Другой вид.
• Вид 45 — Установлен блок кристалла KTP.
• Вид 46 — узел Nd:YVO4 установлен.
• Вид 47 — Все готово к работе.

Аудиомодулятор лазерной указки — подключение и установка лазерного диода 650 нм

лазерный модулятор   концентратор лазерного луча (фото)   концентратор лазерного луча (схема)   лазерный дробовик   музыка на световом луче

лазерный модулятор   концентратор лазерного луча (фото)   концентратор лазерного луча (схема)   лазерный дробовик   музыка на световом луче

Разборка лазерной указки | Electronic Design

В моей лазерной указке протекли батарейки.Они распухли до такой степени, что я не мог их вытащить. Я зажал лазерную указку в своих верных тисках Wilton и высверлил батарейки большой дрелью (рис. 1) .

1. В этой лазерной указке протекли батарейки. Царапины на латунном корпусе остались от тисков, в которых я держал его, когда высверливал батарейки.

Так же, как и в видеокамере Flip, о которой я писал ранее, в батареях Duracell произошла утечка (рис. 2) .

2.Вот один из прохудившихся аккумуляторных элементов. Другой вышел из двух частей после сверления. Это уже десятый раз, когда протекающие батареи портят продукт.

Как и тот фотоаппарат, я не держал эту лазерную указку в жарком гараже или багажнике машины. Он был в моем рюкзаке для ноутбука. Признаюсь, я не прикасался к лазерной указке много лет. Дело в том, что указатель работает, подавая питание от батареи на схему регулирования тока, поэтому не похоже, чтобы на батареи была какая-либо нагрузка, которая заставила бы их разрядиться до точки утечки.

Аккумулятор Bonanza

Я последовал собственному совету из статьи о видеокамере Flip и купил десятки NiMH-аккумуляторов AA и AAA. Обязательно купите стиль с пуговицами, если вам не нужны вкладки. Другой инженер заметил, что и эти, и первичные щелочные элементы, продаваемые Digi-Key, гораздо менее подвержены утечкам. Я купил камеры марки Panasonic и Fujitsu. Они были не самой высокой емкости, а рассчитаны на наибольшее количество циклов разрядки.

Большинство моих элементов питания AA и AAA используются в продуктах с низкой нагрузкой, таких как эта указка, пульты дистанционного управления и беспроводные мыши. Когда я сложил все элементы в доме, я купил аккумуляторных элементов на сумму около 200 долларов. Это сделало доставку в размере 8 долларов довольно незначительной. Как и следовало ожидать от Digi-Key, посылка была у меня на пороге через пару дней.

3. Корпус лазерного диода и печатная плата запрессованы в трубку лазерной указки. Красный тактовый переключатель зацепился за поршень, активируемый маленькой кнопкой сбоку от указателя.

Извлечь первый аккумулятор было легко. Высверлить вторую батарею было непросто. Я знал, что если просверлю его насквозь, то разрушу схему лазера. Я выбрал сверло, которое вонзилось бы во внешний кожух батареи, но не настолько большое, чтобы оно вдавило кожух в корпус указателя, что сделало бы его неизвлекаемым. Вытащив вторую ячейку, состоящую не менее чем из двух частей, я увидел, что она не дает доступа ни к винтам, ни к методу разборки.Вместо этого головка лазерной указки вдавлена ​​в трубку, поэтому я выдернул ее с помощью пары тисков (рис. 3) .

Время тестирования

Я хотел убедиться, что схема все еще работает, поэтому я подключил источник питания 3 В к печатной плате лазерной указки, минуя переключатель (рис. 4) . Лазер все еще работал и имел ярко-красное пятно. Поскольку лазер не работал, когда я подавал питание до маленького тактового переключателя, коррозия от протекших батарей попала внутрь переключателя (рис.5) .

4. Лазер работал, когда я обошёл выключатель и подал 3 В.

5. Коррозия батареи окружила тактовый переключатель, поэтому было логично, что он испортился.

На обратной стороне платы была пара транзисторов ТО-23 (рис. 6) . Это и несколько пассивных компонентов составили источник питания лазерного диода. Я осторожно оторвал крышку переключателя, и коррозия внутри подтвердила, почему переключатель не работал (рис.7) .

6. На стороне пайки печатной платы была пара транзисторов и резистор, все для поверхностного монтажа. Так как я хранил указатель направленным вниз, коррозия от батареек проникла далеко в сборку печатной платы.

7. Когда крышка снята с тактового переключателя, а красная кнопка и пружинный контакт удалены, вы можете увидеть сильно корродированные контакты.

Следует отметить, что любой современный проект или ремонт электроники требует полностью оборудованной лаборатории (рис.8) . Вот моя лабораторная установка с микроскопом Bausch and Lomb StereoZoom 4, позволяющим мне видеть, что я делаю. Если у вас есть средства, я настоятельно рекомендую взять один. Вы также можете увидеть лупу на оголовье, которую я получил от Digi-Key, справа. Обратите внимание на тефлоновые губки на Panavise. Круглая люминесцентная лампа без лупы была куплена на барахолке за несколько долларов. Это может работать, когда вам не нужен двойной осветитель на гибкой стойке для микроскопа.

8. Для работы с этим крошечным материалом требуется микроскоп или, по крайней мере, налобная лупа.Вы не можете исправить то, чего не видите.

Имея шесть старых Harley Sportster, я соорудил самодельный дробеструйный шкаф (рис. 9) . Это было как раз то, что нужно, чтобы очистить этот проржавевший переключатель и печатную плату. После мгновенного взрыва, возможно, 100 мс, переключатель и печатная плата очистились от коррозии (рис. 10) .

9. Самодельный дробеструйный шкаф, служивший для очистки печатной платы. Он имеет ультратонкие стеклянные шарики, которые обычно используются для очистки деталей Harley.

10. После короткого взрыва в шкафу тактовый переключатель чистый и чистый. Он также очистил шарики припоя на резисторах и конденсаторах, а также стер маркировку.

Столь же приятной победой стало то, что я с помощью паяльника Metcal переплавил выступы, удерживающие крышку переключателя на (рис. 11) . Переключатель заработал. Лазер ярко светил. Все было хорошо с миром.

11. С помощью микроскопа мне удалось расплавить выступы на корпусе тактового переключателя, чтобы скрепить все вместе.

«Что, если бы я сделал это…».

Затем, в феномене, который я называю OCD-перерегулированием, у меня просто было , ​​чтобы продолжать возиться с ним. Вы можете заметить небольшую коррозию в основании пружины, используемой для контакта с аккумуляторной батареей. Я сделал. Я отнес рабочую печатную плату обратно в бисерный бластер. Теперь, вместо короткого выстрела в корпус переключателя, я выстрелил сбоку, в сторону основания пружины. Эти шарики под давлением попали в латунный корпус лазерного диода.Он не только забивал канал стеклянными шариками, но и травил пластиковую поверхность лазерного диода. Это означало, что фокус был потерян, и вместо хорошего четкого луча все, что я получил, было тусклым красным свечением, едва заметным.

Вздох. Я улучшал вещи, пока они не сломались. Я не мог радоваться успеху, мне приходилось продолжать шлифовать, пока я не облажался. В конце концов, я построил этот бисерный бластер и хотел использовать его еще больше. И зачем довольствоваться короткой струей, когда я действительно могу сдуть каждую капельку ржавчины?

12.Второй взрыв в шкафу для бус разрушил лазерный диод, поцарапав линзу, несмотря на то, что она находилась в конце длинного узкого канала. Сняв латунный корпус с печатной платы, я обнаружил рабочий конец лазерной указки с отломанным диодом, и остался только соединительный провод в качестве последнего приветствия моей глупости.

Я сорвал латунный корпус, чтобы открыть конец печатной платы, на котором был установлен лазерный диод (рис. 12) . Вы можете просто увидеть тонкую золотую проволоку, используемую для соединения с матрицей.Остальное теряется, побочный ущерб от дробеструйной обработки. Было очень больно выбрасывать лазерную указку в мусор. Опыт — жестокий учитель, он дает испытание перед уроком. Но я усвоил урок: когда это будет исправлено, перестаньте возиться с этим и переходите к следующему проекту. Надеюсь, вам больше повезет в ваших начинаниях.

Лазерная указка — обзор

14.3.2 Бесконтактные датчики

Смартфоны, если они используются для получения ответа без физического прикрепления к конструкции, считаются бесконтактными датчиками.В большинстве приложений используются камеры смартфонов; однако микрофон и динамики смартфона также могут выступать в качестве датчика. Хёпфнер и соавт. (2013) проверили, можно ли измерить колебания с помощью метода измерения расстояния сонара, который регистрирует время, необходимое для отражения звука от источника. Динамик смартфона передает звук, а микрофон его принимает. Время отражения звука равно расстоянию. Отражающей поверхностью служила деревянная пластина, подвергаемая гармоническим колебаниям.Частота возбуждения определена правильно. Однако было захвачено очень мало точек данных; следовательно, были измерены только два расстояния смещения (т. е. расстояние до приемника).

Камеры смартфонов и качество видео/изображения, которые они обеспечивают, значительно улучшились. Большая часть исследований проводилась с использованием видео высокой четкости (HD) (1920 × 1080) со скоростью 30 или 60 кадров в секунду. Однако многие современные смартфоны могут записывать видео 4K со скоростью 60 кадров в секунду или видео 1280 × 720 со скоростью 240 кадров в секунду. Компьютерное зрение при мониторинге деформации конструкций хорошо изучено (Feng and Feng, 2018).Основная концепция заключается в отслеживании движения или смещения цели, маркера или интересующего объекта, такого как шаблон или шаблон с известными размерами, болт в структурном соединении и лазерное пятно в последовательности кадров изображения или видео. Информация о пикселях преобразуется (при необходимости) в инженерные единицы, такие как миллиметры. Динамические свойства конструкции получаются за счет высокочастотных смещений, возникающих в результате внешних или вынужденных возбуждений.

Чжао и др. (2015a; 2017a, 2016a,b) исследовали применение приложения D-Viewer для Android для расчета силы троса и динамического, а также статического отклика моста.Расчеты силы троса точно такие же, как описано в разделе 14.3.1. Одним из подходов к измерению перемещений является отслеживание лазерного пятна (в виде капли) на отражаемой поверхности. Для установки требуется лазерная указка, отражающая пластина и смартфон, который фиксирует одно лазерное пятно. Можно получить точные измерения статической и динамической реакции, оцененные на лабораторном подвесном мосту (Zhao et al., 2016a,b). Чжао и соавт. (2017c) также измерили распределенный отклик с использованием нескольких установок как на лабораторных, так и на полномасштабных мостах.Основные недостатки этого метода:

•

Необходимость в лазере, который необходимо закрепить на неподвижном объекте

•

Установка пластины под углом 30 градусов к лазеру луч

•

Одиночная цель в поле зрения смартфона

Zhao et al. (2017b) сравнили усилия на кабеле, рассчитанные на основе (1) ускорений, измеренных с помощью Orion-CC смартфона, прикрепленного к кабелю, (2) смещений мишени в виде черного круга, напечатанной на белом листе, прикрепленном к кабелю, рассчитанных с помощью D -Просмотр приложения из видеопотока смартфона, установленного на штатив, и (3) вибрации кабеля (без целей), записанные с помощью портативного смартфона и смартфона, установленного на штатив.Последний подход имел ошибку 3,4–3,7% по сравнению с первым подходом. Ван и др. (2018) предложили использовать D-Viewer для получения трехмерных структурных смещений путем отслеживания внеплоскостных и горизонтальных, а также вертикальных смещений черного круга. Бумажный лист с черным кружком был помещен на настил в середине пролета подвесного моста. Смартфон прикреплен к несущей конструкции, установленной на полу лаборатории, в нескольких сантиметрах над палубой. Эта установка нереалистична для полномасштабного мониторинга моста.Еще одним недостатком приложения является то, что оно отслеживает один или два близко расположенных круга, т. е. никакие другие объекты/формы не могут быть отслежены.

Еще один способ отслеживания движения колонны или платформы — установка смартфонов вдали от конструкции или ее компонентов. Каласапуди и соавт. (2016) собрали динамический отклик железобетонной колонны моста со скоростью 240 кадров в секунду. Они разработали алгоритм, автоматизирующий оценку размыва. Видеоданные были достаточно точными, чтобы вычислить первые две резонансные частоты столбцов.Кроманис и Форбс (2019a) подтвердили эффективность многоэтапного подхода к сбору измерений, не зависящего от местоположения, который первоначально был предложен и проверен на лабораторной конструкции (Кроманис и Лян, 2018), на полномасштабном пешеходном мосту. Два смартфона записали 4к-видео с противоположных берегов рек принудительных возбуждений моста. Деформации моста и первая вертикальная частота, рассчитанные по видео, хорошо согласуются с результатами GNSS и предыдущими исследованиями. Вертикальные смещения в середине пролета были более 15 мм, что благоприятствовало доступу.Меньшие смещения было бы трудно обнаружить. Тем не менее, установка смартфона на зум-объектив и фокусировка его на очень локализованной интересующей области конструкции — это решение для измерения небольших и локализованных смещений (Kromanis and Al-Habaibeh, 2017).

В последнее десятилетие для обработки изображений в реальном времени стало доступно множество алгоритмов, требующих больших вычислительных ресурсов. Выросла вычислительная скорость и мощность. Смартфоны еще недостаточно мощны, чтобы заменить проприетарное программное обеспечение для ПК и устаревшее оборудование (камеры).Зная о текущих разработках, можно не сомневаться, что эти устройства станут повсеместными во всех смыслах. Тем не менее, как видно из упомянутых выше исследований, еще есть возможности для улучшения:

•

Измерения точны в приложениях на близком расстоянии.

•

В основном отслеживается только одна цель.

•

Видео с высоким разрешением и частотой кадров, в которых отслеживается несколько целей, не обрабатываются в режиме реального времени.

Таблица опасного расстояния от лазера — Факты о лазерной безопасности

Кроме того, текст под диаграммой описывает, как расходимость (рассеяние луча), мощность и длина волны (цвет) влияют на эти опасные расстояния. Текст также воспроизведен на этой странице для удобства чтения.

Дополнительную информацию см. на веб-страницах Расчеты лазерной безопасности для расстояний, опасных для глаз и визуальных помех, и Основные принципы опасностей лазерного луча для авиации.

Щелкните по таблице, чтобы увеличить ее

Щелкните по таблице, чтобы увеличить ее

Как расходимость влияет на опасные расстояния

Цвет указывает на относительную опасность: красный = потенциальная травма, зеленый = маловероятная травма. По мнению экспертов по безопасности, за пределами номинального опасного для глаз расстояния вероятность травмы «исчезающе мала».

На приведенных выше диаграммах показано, что NOHD уменьшается вдвое, но это уменьшение также относится к расстояниям, опасным для кожи и пожара, и к расстояниям визуальных помех (ослепление от вспышки, блики и отвлечение внимания). Удвоение расходимости лазера уменьшит все эти опасные расстояния вдвое.
Обычно, чем мощнее лазер, тем больше типичная расходимость лазера. Расхождение можно улучшить (сделать более плотным) с помощью линзы или улучшенной конструкции самого лазера.

Влияние мощности лазера на опасные расстояния

Оба этих эффекта являются хорошей новостью для пилотов и всех, кто заинтересован в увеличении мощности лазера. По мере того, как потребители приобретают более мощные лазеры, опасные расстояния (NOHD, визуальные помехи) увеличиваются меньше, чем можно было бы ожидать. Лазер в 100 раз мощнее не в 100 раз опаснее; это «всего» в 10 раз опаснее, если предположить, что расхождение такое же.А поскольку расхождение обычно увеличивается с увеличением мощности, луч может быть даже менее опасным из-за увеличения рассеивания.

Как длина волны влияет на опасные расстояния

Человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому свету 555 нм. Этот цвет будет казаться пилоту самым ярким и наиболее отвлекающим по сравнению с другими цветами эквивалентного лазера (например, лазера).г., имеющие одинаковую мощность и расходимость).

Большинство потребительских лазеров излучают зеленый свет с длиной волны 532 нанометра. Это кажется глазу только на 88% более ярким, чем свет с длиной волны 555 нм. Поскольку это так распространено, мы будем использовать зеленый цвет 532 в качестве базовой линии для «самого яркого доступного лазера» в следующих расчетах:

• По сравнению со светом с длиной волны 532 нм, обычная длина волны красного цвета 635 нм выглядит только на 27% ярче. Это оказывает эффект квадратного корня на расстояние визуальной интерференции. Зеленый лазер 532 кажется в 4 раза ярче красного лазера 635, но расстояние визуальной интерференции зеленого всего в 2 раза больше, чем расстояние красного.(Квадратный корень из 4 равен 2.)
  

• По сравнению со светом с длиной волны 532 нм обычная длина волны синего цвета 445 нм выглядит только на 3,5% ярче. Опять же, есть эффект квадратного корня на расстояниях. Зеленый лазер 532 кажется в 29 раз ярче синего лазера 445, но расстояние визуальной интерференции зеленого всего в 5,4 раза больше, чем расстояние синего. (Квадратный корень из 29 равен 5,4.)

Примеры лазеров

• Сравнивая два верхних столбца, мы видим, как цвет влияет на расстояние визуальной интерференции. Красный указатель мощностью 1 мВт имеет ослепляющее расстояние 255 футов по сравнению с зеленым лазером той же мощности, который может вызывать ослепление на расстоянии 490 футов.
• Точно так же нижние два столбца показывают, что зеленый лазер имеет гораздо большее расстояние визуальной интерференции, чем синий лазер, даже несмотря на то, что они оба имеют одинаковую мощность и, следовательно, имеют одинаковое расстояние NOHD.
• Сравнивая зеленую стрелку мощностью 5 мВт с зеленой стрелкой мощностью 500 мВт, мы видим, как мощность влияет на опасные расстояния. Лазер мощностью 500 мВт в 100 раз мощнее, но расстояние ослепления всего в 10 раз больше. Хотя цифры на этой диаграмме не показаны, тот же эффект происходит и с NOHD.NOHD лазера мощностью 500 мВт всего в 10 раз больше NOHD лазера мощностью 5 мВт, несмотря на то, что он в 100 раз мощнее.

Основы работы с лазером

Лазер Основы
Роберт Олдрич

ТАБЛИЦА СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ТЕОРИЯ ЛАЗЕРА И РАБОТА
КОМПОНЕНТЫ ЛАЗЕРА
ТИПЫ ЛАЗЕРОВ
ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛЫ

ВВЕДЕНИЕ

Слово «лазер» является аббревиатурой от «Усиление света за счет стимулированного излучения». Радиация.Лазеры находят все больше военных приложений — в основном для захвата целей, управления огнем, и обучение. Эти лазеры называются дальномерами. целеуказатели и имитаторы прямой наводки. Лазеры также используется в средствах связи, лазерных радарах (ЛИДАР), системах посадки, лазерные указатели, системы наведения, сканеры, металлообработка, фотографии, голографии и медицины.

В этом документе слово «лазер» будет ограничено устройства, излучающие электромагнитное излучение с помощью света усиление вынужденным излучением на длинах волн от 180 нанометров до 1 миллиметра.Электромагнитный спектр включает энергию в диапазоне от гамма-лучей до электричества. Рисунок 1 иллюстрирует полный электромагнитный спектр и длины волн различные регионы.

Рис. 1. Электромагнитный спектр

Основные длины волн лазерного излучения для современных военных и коммерческих приложения включают ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное области спектра. Ультрафиолетовое излучение для лазеров состоит из длин волн от 180 до 400 нм.видимое область состоит из излучения с длинами волн от 400 до 700 нм. Это та часть, которую мы называем видимым светом. инфракрасный область спектра состоит из излучения с длинами волн от 700 нм до 1 мм. Лазерное излучение поглощается кожей проникает только в несколько слоев. В глаза видно и вблизи инфракрасное излучение проходит через роговицу и фокусируется на и поглощается сетчаткой. Это длина волны света определяющее видимое ощущение цвета: фиолетовый при 400 нм, красный при 700 нм и другие цвета видимого спектра в между.При поглощении излучения влияние на поглощающую Биологическая ткань бывает фотохимической, термической или механическое: в ультрафиолетовой области действие преимущественно фотохимический; в инфракрасной области действие в первую очередь термальный; а в видимой области присутствуют оба эффекта. Когда интенсивность излучения достаточно высока, повреждение к поглощающей ткани.

ЛАЗЕРНАЯ ТЕОРИЯ И РАБОТА

Базовое понимание того, как работает лазер, помогает в понимание опасностей при использовании лазерного устройства.фигура 2 показывает, что электромагнитное излучение испускается всякий раз, когда заряженная частица, например электрон, отдает энергию. Этот происходит каждый раз, когда электрон покидает более высокое энергетическое состояние, , в более низкое энергетическое состояние, в атоме или ионе, как происходит в люминесцентном свете. Это также происходит из-за изменений в колебательное или вращательное состояние молекул.

Цвет света определяется его частотой или длина волны. К более коротким длинам волн относятся ультрафиолетовые и более длинные волны — это инфракрасное излучение.Самая маленькая частица из световая энергия описывается квантовой механикой как фотон. То энергия, E, фотона определяется его частотой, , и постоянная Планка, h.

Скорость света в вакууме с составляет 300 миллионов метров. в секунду. Длина волны света связана с из следующего уравнения:

Разность энергетических уровней, через которые проходит возбужденный капли электрона определяют длину волны испускаемого света.

Рис. 2. Испускание излучения атомом при переходе электрон из более высокого энергетического состояния в более низкое энергетическое состояние

КОМПОНЕНТЫ ЛАЗЕРА

Как показано на рисунке 3, три основных компонента лазера являются:

• Материал для генерации (кристалл, газ, полупроводник, краситель, и т.д…)
• Источник накачки (добавляет энергию лазерному материалу, напр. лампа-вспышка, электрический ток, вызывающий электрон столкновения, излучение лазера и т.д.)
• Оптический резонатор, состоящий из отражателей, механизм обратной связи для усиления света

Рис. 3. Схема твердотельного лазера

Электроны в атомах лазерного материала обычно находятся в стационарном более низком энергетическом уровне. Когда световая энергия от Лампа-вспышка добавляется к атомам лазерного материала, большинство электронов возбуждено до более высокого энергетического уровня — явление, известное как инверсия населения.Это нестабильный состояние этих электронов. Они останутся в этом состоянии на короткое время, а затем возвращаются в исходное энергетическое состояние. Этот распад происходит двумя способами: спонтанный распад — электроны просто падают в свое основное состояние, излучая случайным образом направленные фотоны; и вынужденный распад — фотоны от спонтанно распадающиеся электроны сталкиваются с другими возбужденными электронами что заставляет их падать в основное состояние. Это стимулировало переход высвободит энергию в виде фотонов света которые движутся в фазе на одной и той же длине волны и в одном и том же направление падающего фотона.Если направление параллельно оптической оси испускаемые фотоны перемещаются туда и обратно в оптический резонатор через лазерный материал между полностью отражающее зеркало и частично отражающее зеркало. Таким образом, световая энергия усиливается до тех пор, пока не станет достаточной. накапливается энергия для передачи лазерного излучения через частично отражающее зеркало.

Как показано на рис. 4, среда генерации должна иметь по крайней мере один возбужденное (метастабильное) состояние, в котором электроны могут задерживаться на длительное время. достаточно (от микросекунд до миллисекунд) для инверсии населенности происходить.Хотя лазерное действие возможно только с двумя энергиями уровни, большинство лазеров имеют четыре или более уровней.

Рис. 4. Трехуровневая энергетическая диаграмма лазера

Модулятор добротности в оптическом тракте представляет собой метод обеспечения импульсы очень короткой длительности. Вращающаяся призма, как полный отражатель на рис. 3 был ранним методом обеспечения Q-переключение. Только в точке вращения, когда есть четкая оптический путь позволит световой энергии пройти.Обычно непрозрачное электрооптическое устройство (например, ячейка Поккельса) в настоящее время часто используется для устройства модуляции добротности. Во время напряжения приложение, устройство становится прозрачным, свет нарастает в резонаторе возбужденные атомы могут затем достичь зеркала, так что Качество резонатора, Q, увеличивается до высокого уровня и излучает высокий пиковая мощность лазерного импульса длительностью несколько наносекунд. Когда фазы различных частотных мод лазера синхронизированы (заблокированы вместе), эти режимы будут мешать друг другу и создать эффект ритма.Результатом является лазерный выход с регулярно расположенные пульсации, называемые «фиксацией режима». Режим синхронизированные лазеры обычно производят последовательности импульсов длительностью от нескольких пикосекунд до наносекунд, что приводит к более высокой пиковой мощности чем тот же лазер, работающий в режиме модуляции добротности. Импульсный лазеры часто предназначены для создания повторяющихся импульсов. пульс частота повторения, prf, а также ширина импульса чрезвычайно важно для оценки биологических эффектов.

ТИПЫ ЛАЗЕРОВ

Лазерный диод представляет собой светоизлучающий диод с оптическим резонатор для усиления света, излучаемого из запрещенной зоны, которая существует в полупроводниках, как показано на рисунке 5.Их можно настроить путем изменения приложенного тока, температуры или магнитного поля.

Рис. 5. Схема полупроводникового лазера

Газовые лазеры состоят из заполненной газом трубки, помещенной в лазер. резонатора, как показано на рис. 6. Напряжение (внешний источник накачки) подается на трубку, чтобы возбудить атомы в газе до инверсия населения. Свет, излучаемый этим типом лазера обычно непрерывная волна (CW). Следует отметить, что если Угловые окна Брюстера прикреплены к газоразрядной трубке, часть лазерного излучения может отражаться сбоку от лазера полость.Большие газовые лазеры, известные как газодинамические лазеры, используют камера сгорания и сверхзвуковое сопло для населения инверсия.

Рис. 6. Схема газового лазера

На рис. 7 показана схема лазера на красителе. Лазеры на красителях используют активное вещество в жидкой суспензии. Красящая ячейка содержит лазерная среда. Многие красители или жидкие суспензии токсичны.

Рис. 7. Общая схема лазера на красителе

Лазеры на свободных электронах, такие как на рисунке 8, могут генерируют длины волн от микроволнового до рентгеновского диапазона.Они работают, когда электронный луч в оптическом резонаторе проходит через магнитное поле вигглера. Изменение направления, оказываемое магнитное поле на электронах заставляет их излучать фотоны.

Рис. 8. Схема лазера на свободных электронах

Отображение геометрии лазерного луча в поперечном электромагнитном поле (TEM) волновые узоры поперек луча, похожие на микроволны в волне руководство. На рис. 9 показаны некоторые распространенные моды ТЭМ в поперечном сечении лазерный луч.

Рис. 9. Распространенные режимы лазерного луча ТЕМ

Лазер, работающий в режиме, можно считать как два лазера, работающих бок о бок. Идеальный режим для большинства лазерные приложения — это режим, и этот режим обычно считается, что он легко выполняет анализ лазерной опасности. Светлый от обычного источника света чрезвычайно широкополосный (содержащие длины волн в электромагнитном спектре). Если нужно было поставить фильтр, пропускающий только очень узкую диапазон длин волн перед белым или широкополосным светом источник, только один световой цвет будет виден на выходе из фильтр.Свет от лазера похож на свет от фильтр. Однако вместо узкого диапазона длин волн ни один из которых является доминирующим, как и в случае с фильтром, существует гораздо более узкая ширина линии вокруг доминирующей центральной частоты, излучаемой от лазера. Цвет или длина волны излучаемого света зависит от типа используемого лазерного материала. Например, если используется кристалл неодима: иттрий-алюминиевого граната (Nd: YAG) В качестве материала для генерации будет использоваться свет с длиной волны 1064 нм. излучаться.Таблица 1 иллюстрирует различные типы материалов. в настоящее время используется для генерации лазеров и длины волн, которые излучаются такой тип лазера. Обратите внимание, что некоторые материалы и газы способный излучать более одной длины волны. Длина волны свет, излучаемый в этом случае, зависит от оптического конфигурация лазера.

Таблица 1. Распространенные лазеры и их Длины волн

Свет от обычного источника света расходится или распространяется быстро, как показано на рисунке 10.Интенсивность может быть большой в источнике, но быстро уменьшается по мере удаления наблюдателя из источника.

Рис. 10. Расхождение обычного источника света

Напротив, мощность лазера, показанного на рис. 11, имеет очень малая расходимость и может поддерживать высокую интенсивность луча в течение большие диапазоны. Таким образом, относительно маломощные лазеры способны проецировать больше энергии на одной длине волны в узком луче чем можно получить от гораздо более мощного обычного света источники.

Рис. 11. Расходимость лазерного источника

Например, лазер, способный генерировать импульс мощностью 100 мДж в 20 нс имеет пиковую мощность 5 миллионов ватт. Непрерывный лазер будет обычно имеют световую энергию, выраженную в ваттах, и импульсный мощность лазера обычно выражается в джоулях. С энергия не может быть создана или уничтожена, количество энергии доступный в вакууме на выходе лазера будет такой же количество энергии, содержащейся в луче в какой-то момент по дальности (с некоторыми потерями в атмосфере).Рисунок 12 иллюстрирует типичный лазерный луч. Количество доступной энергии в районе отбора проб будет значительно меньше, чем количество энергии, доступной внутри луча. Например, 100 мВт. выходная мощность лазера может составлять 40 мВт, измеренная в пределах 1 площадь образца. Излучение в этом примере составляет 40 мВт/.

Рис. 12. Иллюстрация излучения

ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ

Материалы могут отражать, поглощать и/или пропускать световые лучи.Отражение света лучше всего иллюстрируется зеркалом. Если свет лучи падают на зеркало, почти вся энергия падает на зеркало. зеркало будет отражаться. На рис. 13 показано, как пластик или стеклянная поверхность будет действовать на падающий световой луч. Сумма переданная, поглощенная и отраженная энергия будет равна количеству энергии, падающей на поверхность.

Поверхность является зеркальной (зеркальной), если размер поверхности несовершенства и вариации намного меньше, чем длина волны падающего оптического излучения.Когда неровности случайны ориентированы и намного больше длины волны, то поверхность считается диффузной. В промежуточной области это иногда необходимо учитывать диффузную и зеркальную составляющие по отдельности.

Рис. 13. Падение светового луча на поверхность стекла

Плоская зеркальная поверхность не изменит дивергенцию падающий световой пучок значительно. Однако криволинейное зеркало поверхности могут изменить дивергенцию.Сумма, которую дивергенция изменяется в зависимости от кривизны поверхность. На рис. 14 показаны эти два типа поверхностей. как они будут отражать падающий лазерный луч. Расхождение и кривизна отражателя была преувеличена, чтобы лучше проиллюстрировать эффекты. Обратите внимание, что значение освещенности измеренное на определенном расстоянии от отражателя, будет меньше после отражения от искривленной поверхности, чем при отражении от плоская поверхность, если только изогнутый отражатель не фокусирует луч рядом или в этом диапазоне.

Диффузная поверхность – это поверхность, которая будет отражать лазерный луч во всех направлениях. Путь луча не сохраняется при попадании лазерного луча на диффузный отражатель. Будь то поверхность является диффузным отражателем или зеркальным отражателем. зависит от длины волны падающего лазерного луча. Поверхность это был бы диффузный отражатель видимого лазерного луча. быть зеркальным отражателем для инфракрасного лазерного луча (например, ). Как показано на рисунке 15, влияние различных кривизн диффузных отражателей мало влияет на отраженное луч.

Если свет падает на границу раздела, разделяющую два передающей среды (как поверхность раздела воздух-стекло), некоторый свет будет будут передаваться, а некоторые будут отражаться от поверхности. Если на границе раздела энергия не поглощается, T + R = 1, где T и R — доли интенсивности падающего луча, которые передается и отражается. T и R называются трансмиссией и коэффициенты отражения соответственно. Эти коэффициенты зависят не только от свойств материала и длины волны излучения, но и от угла заболеваемость.Количество падающего светового луча, которое отражается, а количество, прошедшее через материал, равно еще зависит от поляризации светового луча.

Угол, под которым падающий луч излучения образует с нормаль к поверхности будет определять угол преломления и угол отражения (угол отражения равен углу заболеваемости). Зависимость между углом падения ( ), а угол преломления ( ‘) равен

, где n и n’ — показатели преломления сред, падающий и прошедший лучи проходят соответственно (см. рисунок 13).

Рис. 14. Зеркальные отражатели

Рис. 15. Рассеивающие отражатели