html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Спектроскопия в стиле гетто: Исследуем спектр и (без)опасность лазеров

Думаю, каждый, кто читает эту статью играл с лазерными указками. В последнее время китайцы поднимают мощности излучения все выше — а о безопасности заботиться нам придется самим.

На хабре уже писали про спектроскопию (на кикстартере, и на коленке), а также про зеленые DPSS лазеры (1, 2).

Недавно выдалась возможность проверить, можно ли резать медную фольгу на печатной плате 1W зеленым лазером (пока ответ «нет») — но рисковать проверяя это, не имея конкретной информации о паразитном ИК излучении и насколько хорошо работают защитные очки — не хотелось.

Помимо этого — также получилось на коленке посмотреть спектр излучения лазера — генерирует ли он на одной частоте, или сразу на нескольких. Это может быть нужно, если вы хотите попробовать записать голограмму в домашних условиях.

Вспомним конструкцию зеленых DPSS лазеров

808нм инфракрасный лазерный диод светит на кристалл неодимового лазера на кристалле Nd:YVO4 или Nd:YAG, который излучает свет уже на длине волны 1064нм. Затем в нелинейном кристалле KTP происходит удвоение частоты — и мы получаем зеленый свет 532нм.


Очевидная проблема тут в том, что 808нм и 1064нм излучение может выходить из лазера (если выходного фильтра нет, или он плохого качества) под неизвестным углом, и незаметно для нас заняться художественным вырезанием по сетчатке. Глаз человека вообще не видит 1064нм, а 808нм излучение — очень слабо, но в темноте можно увидеть (не слишком опасно это только с рассеянным излучением на маленькой мощности!).

Несфокусированное паразитное излучение

Для начала взглянем на излучение зеленого лазера камерой без ИК фильтра:

Кольцо вокруг точки — это рассеянное излучение 808нм лазерного диода накачки. Если из-за несовершенства конструкции лазера оно слишком мощное — там может появится и 1064нм и 532нм. При большой мощности — это излучение может быть опасно, особенно если не догадываться о его существовании.

Однако какое излучение в сфокусированной части излучения лазера? Попробуем это выяснить.

Первый подход: лист бумаги и CD-диск

Идея проста — светим лазером через дырочку в листе бумаги A4 на поверхность штампованного CD-диска. Бороздки на поверхности диска — в первом приближении работают как дифракционная решетка, и раскладывают свет в спектр.


Каждая длина волны формирует сразу несколько изображений — несколько положительных и несколько отрицательных порядков.

В результате глазом и обычной фотокамерой увидим следующее:


Однако, если посмотреть на лист бумаги камерой без ИК фильтра, замечаем странную сиреневую точечку между первой и второй точкой от центра:


Это как раз паразитное, не отфильтрованное 808нм излучение. К сожалению, таким способом нельзя увидеть точку 1064нм излучения — оно идеально точно совпадает со вторым порядком 532нм излучения. Что-же делать?

Второй подход: дисперсионные призмы

Призма также раскладывает свет в спектр, однако разница углов преломления для разных длин волн — намного меньше. Именно поэтому этот вариант у меня далеко не сразу удалось осуществить — я продолжал видеть одну точку. Ситуацию усугубляло то, что призмы у меня были из обычного стекла, которые в спектр разлагают свет вдвое хуже специализированных.

В результате пришлось взять 2 призмы, и увеличить расстояние до экрана до 2-х метров. Лист картона с дырочкой между лазером и призмами — для того, чтобы отфильтровать паразитное несфокусированное излучение из лазера.


Результат достигнут: четко видны точки 808нм, 1064нм и зеленая 532нм. Глаз человека на месте ИК точек не видит вообще ничего.


На 1W зеленом лазере с помощью «пальцевого высокоточного измерителя мощности» (сокращенно ПВИМ) удалось выяснить, что в моем случае подавляющая часть излучения — 532нм, а 808нм и 1064нм хоть и обнаруживаемы камерой, но мощность их в 20 и более раз меньше, ниже предела обнаружения ПВИМ.

Настал черед проверить очки



Китайцы обещают, что ослабление в 10тыс раз (OD4) для диапазонов 190-540нм и 800-2000нм. Что-ж, проверим, глаза-то не казенные.

Одеваем очки на камеру (если одеть на лазер — дырку проплавит, они пластиковые), и получаем: 532нм и 808нм ослабляются очень сильно, от 1064нм немного остается, но думаю не критично:


Из любопытства решил проверить цветные анаглифные очки (с красным и синим стеклом). Красной половиной зеленый задерживается хорошо, а вот для инфракрасного света они прозрачные:


Синяя половина — вообще практически никакого эффекта не оказывает:


Генерирует ли лазер на одной частоте или нескольких?

Как мы помним, основной элемент конструкции DPSS лазера — резонатор Фабри — Перо, представляющий собой 2 зеркала, одно полупрозрачное, второе обычное. Если длина волны генерируемого излучения не будет укладываться в длину резонатора целое число раз — из-за интерференции волны будут гасить сами себя. Без применения специальных средств лазер будет одновременно генерировать свет сразу на всех допустимых частотах.

Чем больше размеры резонатора — тем больше возможных длин волн, на которых может генерировать лазер. В самых маломощных зеленых лазерах — кристалл неодимового лазера представляет собой тоненькую пластинку, и зачастую там возможны только 1 или 2 длины волны для генерации.

При изменении температуры (=размеров резонатора) или мощности — частота генерации может изменится плавно, или скачком.

Почему это важно? Лазеры генерирующие свет на одной длине волны можно использовать для голографии в домашних условиях, интерферометрии (сверхочное измерения расстояний) и прочих веселых штук.

Что-ж, проверим. Берем тот же CD-диск, но на этот раз наблюдать за пятном будем не с 10 см, а с 5 метров (т.к. нам нужно увидеть разницу длин волн порядка 0.1нм, а не 300нм).

1W зеленый лазер: Из-за больших размеров резонатора — частоты идут с маленьким интервалом:


10mW зеленый лазер: Размеры резонатора маленькие — в том же диапазоне спектра помещаются только 2 частоты:


При снижении мощности — остается только одна частота. Можно писать голограмму!


Посмотрим и на другие лазеры. Красный 650нм 0.2Вт:


Ультрафиолетовый 405нм 0.2Вт:


Резюме

  • 532нм зеленые лазеры — обильно освещают все инфракрасным светом: широким несфокусированным пучком 808нм (а при большОй мощности паразитного излучения — там будет и 1064 и 532нм), а в сфокусированном пятне — есть и 808 и 1064.
  • Надеяться на случайные цветные очки для защиты — преступно. Они пропускают это инфракрасное излучение, и можно незаметно прожарить себе сетчатку.
  • В полевых условиях, имея только CD-диск — вполне реально посмотреть спектр излучения лазера в масштабе 0.1нм и увидеть, работает ли лазер в одночастотном режиме.

Так что будьте осторожны играя с лазерными указками, не покупайте излишнюю мощность без крайней необходимости.
Да будет когерентный свет!
Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с habrahabr.ru

3

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • habrahabr.ru
          • домен habrahabr.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции