Итак начнем:

Вступление

Полное название современных полупроводниковых лазеров: «полупроводниковые инжекционные гетеролазеры». Сюда входят:

- лазерные диоды и линейки на их основе, в том числе с фотодиодами обратной связи импульсного или непрерывного режима работы с выводом излучения непосредственно, или через волокно, или через интегратор;

- излучатели лазеров импульсного режима работы, представляющие собой импульсный трансформатор тока с лазерным диодом во вторичной обмотке;

- собственно лазеры, представляющие собой интегральный драйвер, нагрузкой которого является лазерный диод. Для импульсного режима работы — это генератор импульсов тока накачки. Для непрерывного режима работы это генератор постоянного тока.

Лазерный диод имеет вольт-амперную характеристику диодного типа, но «построен» не на обычном p-n переходе, как первые гомо-лазеры, а на гетеропереходах, которые выполняют функции:

- эмиттеров для носителей заряда, одновременно локализуя их в активной области;

- оптического волновода для излучения.

Как это работает:

Ток накачки создаёт инверсную населённость носителей заряда в энергетических зонах полупроводниковового материала активной области:

- электронов — в зоне проводимости;

- дырок — в валентной зоне.

Процесс их рекомбинации начинается спонтанно, возможно с одной единственной пары. Но фотон, родившийся при этом, многократно проходит через оптический резонатор, образованный зеркалами активной области, буквально обрушивая электроны в валентную зону, где и происходит рекомбинация, которая носит лавинный характер, когда все рекомбинирующие пары одновременно, т.е. с одной фазой, рождают фотоны. Эти фотоны также многократно проходят через оптический резонатор, создавая таким образом положительную обратную связь, являющуюся непременным условием генерации. По сути лазеры правильнее называть оптическими квантовыми генераторами, т.к. они не усиливают свет (light amplification …), а генерируют его. Усилением света занимаются суперлюминесцентные светодиоды.

Лазерные структуры, из которых в последствии изготавливаются лазерные кристаллы, выращивают различными методами эпитаксии, как правило на подложках n-типа. Профиль будущих кристаллов формируется различными методами:

- фотолитографией;

- пиролизом;

- протонной бомбардировкой.

Омические контакты и припои наносятся на эпитаксиальную пластину ещё до её разделения на кристаллы.

Зеркала оптических резонаторов не шлифуют и не полируют, а получают методом скалывания по плоскостям естественного скалывания, которые есть в любом монокристалле. Для того, чтобы зеркала были строго перпендикулярны к слоям лазерной структуры, монокристалл ориентируют перед резкой на подложки по кристаллографическим направлениям с помощью рентгеновских лучей.

Излучение с заднего зеркала если и используется, то для фотодиода обратной связи. В других случаях на него напыляют отражающие покрытия.

Для облегчения выхода излучения с переднего зеркала на него напыляют просветляющие плёнки.

Типы корпусов лазерных диодов можно посмотреть ТУТ

Красные (длина волны около 650нм) и инфракрасные (ИК) (780нм) диоды можно достать из пишущих DVD приводов. Так же можно использовать и пишущие CD приводы (в них есть только мощный ИК), или DVD Combo.

Список приводов содержащих подходящий для конструирования лазера можно посмотреть ТУТ В таблице далеко не все приводы которые подойдут.

Обратите внимание на колонку №4 в таблице там указана скорость записи и ток которым нужно питать диоды, чем эти показатели выше, тем ярче будет светить диод (выше мощность). Опять же, если вы достали ЛД из привода, которого нет в списке, ориентируйтесь примерно так: для диода из дисковода со скоростью записи 16х желательно не подавать больше 250-260мА, для 18х — 300-350мА, 20-22х — 400-500мА, и пожалуйста опубликуйте етот привод в соответсвующей теме.

Как правильно извлечь диод из привода надете ТУТ

Фиолетовый (405нм) диод вы найдете в Blue-Ray приводах.

Чтобы получить синий (445нм) лучше всего поучаствовать в Груповых закупках

Инфракрасные 808нм диоды вы можете приобрести в МАГАЗИНЕ (их как правило используют в зеленых лазерах для накачки склейки кристаллов)

Лазеры с другими длинами волн излучения построены по технологии DPSS. Что расшифровывается как Твердотельный Лазер с Диодной Накачкой, т.е нужную длину волны излучает активный элемент, который в свою очередь накачивается ЛД. Желтых лазерных диодов пока не встречалось, зеленые в природе существуют но стоят космических денег. — спасибо за правку nERVу.

Пример. Как работает зеленый(532нм) DPSS лазер:

В составе установке находятся такие компоненты, как ИК ЛД 808нм, кристалл вандата иттрия, кристалл KTP, зеркала. Кристаллы находятся в «едином» резонаторе, т.е между зеркалами с различной пропускающей и отражающей способностью для разных длин волн.

Ик излучение с длиной волны 808нм от мощного ЛД проходя через зеркало резонатора вызывает генерацию излучения с длиной волны 1064нм в кристалле вандата иттрия легированного ионами неодима. В свою очередь это излучение проходя через кристалл КТР удваивается, проходит через выходное зеркало и мы видим зеленый лазерный луч.

Желтое, синее, голубое излучение получают примерно также, но с другими кристалами и зеркалами. КПД преобразования оптической мощности такого метода составляет около 20%.

Тоесть для того чтобы получить зеленый лазер 100 миливатт нужно 500 мВт ИК диода. Следует вывод что в лазере ручке попросту не может функционировать зелень более 100мВт. Не лоханитесь при покупке!

До недавнего времени мощные синие лазеры были построены таким же способом, пока в дело не вмешалась компания CASIO с новыми проэкторами А140 и подобными где находятся диоды 445нм 1000 мВт.

Собираем лазер

Ну диод у нас уже есть, дальше собираем драйвер.

Драйвер — это электронная схема, которая контролирует питание диода, без нее он сгорит, отсутствие ее даже не обсуждается!

Читать в первую очередь ЭТО

Самый простой найдете ТУТ

Более сложные ТУТ

Лазерный диод не светит прямым пучком, он светит конусом и его надо фокусировать, а фокусировать нужно коллиматором, как по мне идеальный выбор модули AIXIZ, сразу получаете и коллиматор и примитивное охлаждение в одном флаконе. Купить можноТУТ

Но также можно использовать линзы из DVD для фокусирования на небольшем растоянии. А призмочки для разных экспериментов. Но будте предельно аккуратны — вы не можете быть полностью уверены в том что посветив в призму луч не отразится вам в глаз, что грозит слепотой!

Если же вы собрались делать монстра 1Вт и более, нужно подумать про охлажнение.

Давайте посчитаем: Напряжение 4.2 В Ток около 1.1 А

4.2Х1.1=4.6 Вт, а луч ~1 Вт А куда делось еще 3.6 Вт? А они ушли на нагрев. Температура губительна для диода, кроме того чем выше температура тем ниже мощность, поэтому тепло надо отводить. Идем на радиорынок и покупаем подержанный радиатор для процесора сверлим в нем дырку под AIXIZ, впрессовываем туда модуль предварительно смазав его термопастой. И вообще советую перечитать вот Эту тему.

А также не эксплуатируйте лазер на морозе! Так как при низкой температуре мощность лазера ростет и может стать критической, тогда лазерный диод сгорит.

В конце хочу добавить:

Если вы делаете лазер на продажу для начала перечитайте эту тему, реальная история которая случилась со мной. Сложившаяся ситуация стояла мне кучи нервов и здоровья не вчем не повинного человека. Мне очень повезло, что я так отделался, реально все могло кончится небом в клеточку друзьями в полосочку, занесением судимости в личное дело, а как следствие невозможностью нейдти нормальную роботу и испорченной жизнью. Подумайте дважды.

А дальше все упирается в вашу фантазию, так что дерзайте!

Внимание! Лазер опасен для зрения! Купите защитные очки! Но всеравно дерзайте!

Этот лазер невидимого, инфракрасного диапазона, но так как мощность колоссальная, глаз видит излучение как слабое красное свечение. Лазер собран на основе лазерного диода 5Вт с излучающей площадкой 200мкм. так как диоды подобной мощности имеют минимальную площадку в 200мкм, лазер не способен создать тонкий малорасходящийся пучок. Таким образом, на выходе мы имеем излучени-полоска 1х12мм, которое мы можем сфокусировать на необходимом расстоянии, регулируя фокусировку. минимальное пятно получается 0.5х2мм, на расстоянии 20см. В точке фокуса горит все!!! Все вспыхивает пламенем! Это очень плохой лазер, я им столько предметов в квартире уже испортил((( соблазн просто нереальный!!)) выжигает по дереву даже под водой!!

Драйвер лазерного диода — тут были проблемы.. необходимо было разместить драйвер такой мощности на плате в 20х20мм! Как видите, все удалось) пришлось осваивать новые технологии, но без этого никуда.

Кнопка включения расположена сзади, для безопасности она нефиксируемая. Несмотря на такие маленькие габариты, лазер может работать непрерывно до двух минут!

Лазер питается от Li-ion аккумулятора 3.7В 2500мАч, данного аккумулятора хватает на 40-50 минут работы.. но за это время можно столько дел наворотить)))

Работа лазера. дым.

работа лазера. ОтжиГ)) к слову. если на видео не видно дыма в некоторых моментах, значит горит огонь. на видео плохо видно.

Единственный недостаток этого лазера-цена. она велика. 32000р. срок изготовления 1 месяц. по вопросам заказа обращайтесь на kb_05@bk.ru

Советую перед разборкой привода открыть лоток подав на него питание от компа:

Переворачиваем привод и выкручиваем 4 обведенных красным шурупа

Снимаем крышку и видим плату, управляющую всем приводом

Снова переворачиваем DVD-шник и снимаем алюминиевый верх, выкручиваем 2 обведенных красным шурупа

Отсоединяем шлейфы, соединяющие ходовую чась привода и сам привод

Выкручиваем 1 шуруп обведенный красным

Выкручиваем еще 3 обведенных шурупа и пытаемся вытащить каретку, в которой находятся диоды и оптика

Отламываем припаянную защиту оптики и диодов

Благополучно снимаем защиту и видим 2 диода — CD и DVD

Плоскогубцами вынимаем диод с охлаждением, обвязываем его ноги проволокой или припаеваем кондесатор к ногам…. или используем антистатический браслет:)

Аккуратно ножечком/пинцетом/чем-то другим  поддеваем диод в обведенном месте и меееедленно аккуратно пытаемся его вынять

Если диод не вынимается, следует аккуратно зажать его вместе с радиатором в тесы, надпилить с двух боковых сторон радиатор и разломить пополам.
Поясняющее видео:

ДИОД!

Поздравляю! Вы извлекли лазерный диод из DVD привода! Но это пол дела. Главное защитить диод от статического электричества обвязав его ноги проволокой или припаяв конденсатор. Можно также использовать антистатическое оборудование в частности антистатический браслет и антистатический паяльник.

Для нашего лазера нам понадобится во первых сломанный или не очень резак! Чем менее сломан резак и чем быстрее он может записывать диски тем лучше, да кстати он должен быть DVD-RW. Если привод записывает DVD+/-R со скоростью 16х то там стоят 200мВт красные лазеры, в 20х приводах стоит лазер 270мВт, а в приводах со скоростью 22х мощность может доходить до 300мВт. Все DVD приводы также имеют сидишный ИК лазер, но как его определить вы узнаете позже. Сразу уточню, так как возникает много вопросов. Вырезка из FAQ, которое Вы можете прочитань на нашем сайте http://lasers.org.ru/faq.html

Вопрос: А какой лазерный диод подойдет?

Ответ: Подойдет ЛД только от пишущего привода! причем:

CD-RW — мощный 100-200мВт ИК лазер 780нм

DVD-Combo (DVD-Drive/CD-recordeble) -слабый красный диод примерно как в китайской указке и мощный 100-200мВт ИК лазер 780нм

DVD-RW — мощный красный ЛД 650нм 150-300мВт и мощный 100-200мВт ИК лазер 780нм

BLU-RAY ROM — сине-фиолетовый диод 405 нм мощностью 15мВт.

BLU-RAY RW — сине-фиолетовый диод 405 нм мощностью 60-150мВт. Светит ярче красного.

Во всех остальных бытовых устройствах (принтеры, мышки, сканеры штрих кода, и т.д.) лазеров достаточной мощности нет! Везде мощность порядка 5мВт.

Итак приступим! Разбираем резак, вытаскиваем оптическую часть. Вот так выглядит эта часть резака:

Ценного там только выходная линза и два лазера. Теперь достаем самое главное — DVD лазер:

А теперь внимание! Пока вы еще не начали играть с новой игрушкой распишу ка я вам технику безопасности. Лазер из DVD-RW привода относится к классу 3B, а значит он очень опасен для зрения! не направляйте луч в глаза и в зеркало! даже глазом моргнуть не успеете, зрение станет значительно хуже! парнишка на одном форуме засветил себе нечаянно, попал на несколько тысяч уёв. это ему считай повезло. сфокусированным лучом повредить зрение можно и со ста метров! смотрите куда светите!

Можно ли испортить ЛД(лазерный диод)? Можно! Даже очень просто. Стоит только превысить ток и диоду наступит конец. Причем доли микросекунд будет достаточно! Именно поэтому ЛД боятся статического электричества. Оберегайте ЛД от него! На смом деле ЛД не сгорает, просто рушится оптический резонатор внутри и ЛД превращается в обычный светодиод. резонатор рушится не от тока, а от световой интенсивности, которая в свою очередь зависит от тока. Также надо быть внимательным к температуре. При охлаждении лазера, КПД его растет, и при том же токе интенсивность возрастает и может разрушить резонатор! Осторожнее! Еще его легко убить переходными процессами, возникающими при включении и выключении! От них стоит защититься.

Достаем лазер и сразу же тонкой жилой из многожильного провода обматываем ему ноги! чтобы электрически выводы ЛД были соединены! припаеваем к его ногам небольшой неполярный конденсатор на 0,1мкФ и полярный на 100мкФ и только потом снимаем жилу, которую намотали! Так мы спасем его от статики и переходных процессов, которые ЛД очень не любят!
Теперь время подумать о питании нашего лазера. ЛД питается примерно от 3V и потребляет 200-400мА в зависимости от мощности(скорости привода). Лазер это не лампочка! Ни в коем случае не подсоединяйте его напрямую к батарейкам! Без ограничительного резистора его быстро убьют и 2 батарейки от лазерной указки! ЛД нелинейный элемент, поэтому питать его надо не напряжением, а током! то есть нужны токо ограничивающие элементы.

Вот так лазер выглядит изнутри:

Фотка не моя.

Итак, надо бы запитать наш лазер!

Рассмотрим три схемы питания ЛД от простейшей, к наиболее сложной. Все схемы питаются от источников постоянного тока, например аккумуляторов.

1 Вариант. Ограничение тока резистором.

Cопротивление резистора определяется экспериментально, по току через ЛД. Cтоит остановиться на 200мА для 16х, дальше риск спалить больше. хотя мой ЛД и на 300мА работал прекрасно. для питания подойдут три любых аккумулятора на нужную емкость. также удобно использовать аккумулятор от мобильного телефона(любого).

Достоинства: простая конструкция, высокая надежность.
Недостатки: ток через ЛД постепенно падает. И толком не понятно когда конструкцию пора подзаряжать.Использование трех аккумуляторов усложняет конструкцию и неудобна зарядка.

Данную схему удобно размещать в китайском фанарике, где стоит батарея из трех ААА(мизинчиковых) батареек

А вот так он выглядит в сборе:

Два резистора по 1 Ому последовательно и два конденсатора.

Вариант 2. Использование микросхемы LM317.

В этой схеме все гораздо сложнее, и она прекрасно подходит для стационарного варианта лазера! В драйвере используется микросхема LM317, которая включена стабилизатором тока. См рисунок.

Драйвер поддерживает постоянный ток через ЛД независимо от питания(не меньше 7В) и температуры. Советую скачать даташит на эту микросхему и разобраться основательней, а так это лучший драйвер для дома!

3 Вариант. Компактный. На LM2621.

Это то, что нужно! Питание от двух аккумуляторов, стабильное напряжение(а следовательно и ток) на ЛД, которое не зависит от уровня зарядки акккумуляторов! Когда аккумуляторы разрядятся, схема выключится и через ЛД будет идти малый ток (слабое свечение). Наиболее умный и экономичный драйвер! КПД около 90%. И все это на одной LM2621 в малюсеньком корпусе 3х3мм!! тяжело паять, зато у меня получилась плата 16х17мм! И это не придел! См рисунок.

Дроссель L1 я намотал на шару, микруха умная, сама во всем разберется). Я намотал 15 витков проводом 0.5мм на дросселе от

компьютерного БП. Внутренний диаметр дросселя 2.5мм,
проницаемость феррита неизвестна. Диод шоттки любой 3-х амперный. Например 1N5821,30BQ060,31DQ10,MBRS340T3,SB360,SK34A,SR360. Резистором R1 настраиваем ток диода. советую при настройке подключить туда переменник на 100к. Кстати, все испытания желательно проводить на мертвом ЛД! электрические параметры остаются неизменными. Выбрав для себя подходящую схему, собираем её! Ну а дальше полет для фантазии!! нужно придумать как закрепить оптику! причем ЛД нужно поставить на радиатор! При большом токе он очень хорошо греется! так что заранее продумывайте конструкцию.

Оптика лазера.

Удобно использовать лазерную указку как основу для коллиматора. В ней стоит неплохая линза. Но луч получается примерно 5мм диаметром, а это много. лучшие результаты показывает родная оптика (выходная линза) но с ней свои трудности. фокусное расстояние мало, а значит фокус очень сложно настроить. но в тоже время это позволяет получить луч диаметром 1мм!! к слову, чем уже луч, тем большая энергия прикладывается к 1мм^2 таким лучом можно влегкую шинковать черные пакеты)) если же выполнять фокусировку не в луч, а в точку, то в этой точке плавится пластмасса, режется изолента, дерево начинает аж светиться белым светом от нагрева!(6000градусов не шутки и многое другое!! Кстати у нас на форуме можно купить лазерные модули фирмы AixiZ — ими можно отлично сфокусировать луч и для дальности и для прожигания!

Вот несколько фоток луча и самой указки

А теперь бегом искать DVD привод!! )

Хотите узнать больше? тогда добро пожаловать на форум!

Если же у вас нет времени заниматься этим и вы хотите купить лазер,

советую прочитать статью:Как выбрать лазерную указку? на примере красного лазера 300мВт

Обсуждение статьи на форуме>