Laser DPSS autocostruito
di Eugenio Cosolo
Era da anni che desideravo costruirmi un laser di una certa potenza a luce visibile.
Ho iniziato la avventura una decina di anni fa con un laser ad alogenuri di rame (CuCl), ma a causa della sua complessita',
l'ingombro e le difficolta' operative ho abbandonato l'impresa, non senza pero' aver ottenuto dei lusinghieri risultati.
Ho successivamente valutato la possibilita' di realizzare un laser ad argon, ma anche questo genere di laser,
per problemi di scarsa resa, di consumi enormi di energia elettrica, raffreddamento ed ingombri, non si e' rivelato soddisfacente.
Fortunatamente negli ultimi anni si e' resa disponibile a costi abbordabili la tecnologia DPSS (Diode Pumped Solid State laser),
che permette di realizzare laser di buona potenza, di dimensioni e peso contenuti ed alimentabili anche a batteria.
Per prima cosa vediamo come funziona:
Schema di funzionamento di un laser DPSS
Un laser a stato solido emette una radiazione a 808nm (nanometri) percio' nella banda dell'infrarosso.
Questa viene usata per illuminare (pompare) un cristallo di Neodymium Doped Yttrium OrthoVanadate,
che viene eccitato in modo da emettere una radiazione secondaria a 1064 nm.
Entrambe le bande non sono visibili, percio' e' necessario convertire quella in uscita in una frequenza visibile.
A cio' provvede un cristallo di Potassium Titanyl Phosphate (KTP), in grado di raddoppiare
la frequenza e portarla a 532nm.
Ora dobbiamo solo focalizzare adeguatamente il raggio emesso, che e' divergente, per ottenere un fascio laser.
Lo possiamo fare con una lente convergente di adeguata diottria.
Il problema era trovare i componenti necessari e di riuscire ad assemblarli in modo decente.
Dopo mesi di esplorazione della rete, ho trovato una ditta estera in grado di fornire dei componenti surplus a prezzi
interessanti, cosi' ho acquistato un'ottica composta da un cristallo di Neodymium Doped Yttrium OrthoVanadate (Nd:YVO4)
accopiato insieme ad un cristallo di Potassium Titanyl Phosphate (KTP)
L'insieme si presenta come un blocchetto di materiale traslucido con lati di 2x2 mm e lungo 4.5 mm.
Il cristallo composito Nd:YVO4 + KTP
Il cristallo era gia' inserito in un cilindretto di ottone fatto su misura, completato da un "tappo" posteriore previsto per ospitare il diodo laser.
 L'ottica acquistata su internet |
 A lato si vedono il minuscolo diodo laser IR e la lente di focalizzazione |
 L'ottica smontata contente il cristallo Nd:YVO4 e il cristallo KTP |
 Il supporto per il diodo laser |
Mancavano ovviamente gli altri componenti necessari ad assemblare il laser, ovvero un supporto per
l'ottica,la lente di focalizzazione, un sistema di refrigerazione e un alimentatore adatto allo scopo.
Ho percio' messo mano al tornio e costruito un supporto in alluminio, ricavandolo da un blocchetto di 40x40x40 mm:
Il vari componenti pronti per l'assemblaggio
Dopo un'accurata analisi dei requisiti richiesti ho disegnato un alimentatore in grado di erogare 2,2V
con una corrente di almeno 3 Ampere, dotato delle necessarie protezioni contro le sovratensioni e limitato in corrente.
Questa e' la foto del setup completo:
Si possono notare il laser con il relativo alimentatore, un amperometro e un voltmetro di controllo,
sopra ci sono le celle di Peltier necessarie alla refrigerazione.
Sotto c'e' un laser DPSS verde commerciale da 30 mW.
Il laser completato e in funzione
vista dall'alto, si nota l'alimentatore
le alette di raffreddamento e le celle di Peltier
Visto da sopra.
Si possono vedere i ponticelli per variare la potenza
Le foto sono state scattate con il laser a potenza ridotta (1,4 A invece dei 2,8 A nominali).
Entro breve ulteriori aggiornamenti....
CARATTERISTICHE TECNICHE LASER IR:
Classe : 4 Lunghezza d'onda : 808 nm (+/- 3nm)
Larghezza di banda: 5 nm
Potenza max: 2Watt
Corrente di soglia: 700 mA
Corrente max: 2800 mA
Tensione nominale: 2,2V
Divergenza fascio: 12/40
Superfice di emittenza: 200x1 micron
Resistenza in serie: 0,25 Ohm
Vita operativa: 15000 ore
Package: C mount
Dimensioni : 6x6x1,5 mm
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