Diodo Laser da 100 mW

recuperato da un masterizzatore DVD

ATTENZIONE: PERICOLO!
Giocare con i diodi laser di potenza può provocare gravi danni irreversibili e causare la cecità. Utilizzare tutte le misure di sicurezza necessarie! Leggete accuratamente tutto l’articolo prima di intraprendere le attività descritte in questo tutorial! L’autore non si assume nessuna responsabilità per danni a persone o a cose!

Descrizione

I masterizzatori DVD utilizzano un diodo laser visibile di colore rosso ed elevata potenza per leggere e scrivere i dischi. In questo breve tutorial vi spiego come usare il diodo recuperato da un masterizzatore e come realizzare un semplice alimentatore per accenderlo.

La sicurezza nell’uso dei Laser

Prima di continuare a leggere l’articolo, vi invito a prendere visione di qualche documento relativo alla sicurezza sull’uso dei laser, ad esempio questo, ma ce ne sono molti altri facilmente reperibili su Internet. I laser possono causare gravi danni agli occhi, non solo se guardati direttamente, ma anche riflessi da oggetti anche non speculari o muri bianchi. Inoltre possono causare ustioni sulla pelle. Non sbandierate il fascio del laser acceso a destra e a manca come fate con i puntatori cinesi (peraltro pericolosi anche quelli), con un laser di questa potenza basta un minimo bagliore o riflesso per accecervi o accecare chi vi sta intorno!  Prima di accenderlo assicuratevi che punti verso una superficie nera opaca non infiammabile e che non ci siano oggetti chiari o lucidi nelle vicinanze. Se possibile usate occhiali di protezione adeguati, di classe 5 o 6. Un laser di 100 mW in classe IIIb come quello descritto non incendia facilmente gli oggetti che colpisce, ma se ben ben focalizzato e puntato su oggetti infiammabili scuri la fiammata è garantita…

I Diodi Laser

Generalmente all’interno della testina di un masterizzatore si trovano due diodi. il primo, generalmente più piccolo, è un diodo laser infrarosso usato per la lettura e la scrittura dei CD. Il secondo, leggermente più grande, è il diodo laser rosso. Assomiglia ad un piccolo transistor metallico di circa 3 o 4 millimetri di diametro, con una piccola finestra trasparente alla sua sommità. Dei tre piedini, solo due sono collegati, il terzo è lasciato libero. Un altro piedino è collegato all’involucro. La posizione dei piedini purtroppo varia da modello a modello, pertanto è inutile che vi riporti la piedinatura.
Mi limito ad indicare come poterli riconoscere:

Piedino collegato all’involucro: Catodo
Secondo piedino collegato: Anodo
Piedino libero: Fotodiodo (non utilizzato in questo progetto)

In pratica all’interno del diodo laser esistono due diodi: il laser vero e proprio ed un fotodiodo collegati per un estremo. Nel piedino comune, collegato all’involucro, sono connessi il catodo del fotodiodo e l’anodo del laser.

Estrarre il diodo laser dal masterizzatore.

Il modo migliore per schiantarsi una retina (o due) è quello di alimentare un masterizzatore DVD aperto per vedere la “lucina” rossa… NON PROVATECI! Per quanto sull’involucro sia sempre indicato che il laser contenuto è di classe I, NON E’ ASSOLUTAMENTE VERO! Nel nostro caso abbiamo un laser di classe IIIb, ovvero realmente pericoloso! Per ora limitiamoci ad estrarre il diodo…

Ogni masterizzatore è diverso dall’altro, in queste foto vi mostro un DVD recorder Sony 16x, ma nel vostro potrebbe essere leggermente diverso. Tenete presente che in genere più è veloce il masterizzatore più potente è il diodo. Purtroppo non esiste sigla stampigliata sull’involucro e non esiste possibilità di sapere l’effettiva potenza del diodo se non misurandola con uno strumento specifico (e molto costoso).

Ecco il masterizzatore da sacrificare. In questo caso si tratta di un esemplare nuovo, mai usato, ancora col sigillo di garanzia (sniff…) e l’etichetta con indicato “classe I” (!?!?!?)

In ogni caso è possibile e consigliabile usare esemplari usati, anche guasti, in quanto il guasto, spesso e volentieri consiste nella polvere che sporca la lente, lasciando intatto il diodo laser.

In questa immagine si vede perfettamente il carrello della testina, con i due laser montati. In un masterizzatore DVD esistono sempre due laser, in quanto uno, infrarosso, serve per leggere e scrivere i CD, mentre l’altro, rosso, serve per i DVD.

La differenza di colore si traduce in una lunghezza d’onda più corta nel caso del rosso, che permette di ridurre anche la dimensione del puntino luminoso ed aumentare così la quantità di informazioni registrate sul disco.

A sinistra si vede il diodo che ci interessa, più grosso. Notate che solo due dei tre pin sono collegati. Quello in basso a destra, il fotodiodo, è inutilizzato. Ecco i due laser estratti dalla testina alla quale eano fissati con vitine microscopiche ed un po’ di colla. In questa foto si vedono meglio i due piedini saldati ed il terzo libero.

Il catodo, al centro, è collegato all’involucro, e si può vedere meglio una volta dissaldata CON CAUTELA ed un saldatore ANTISTATICO di bassa potenza la piattina di colegamento. L’altro piedino saldato è l’anodo.

Questo è il laser rosso visto dalla parte frontale, montato nel suo supportino. Il diametro del laser è di soli 3,5 millimetri, una volta estratto dal suo supporto. Per il nostro uso vi consiglio di mantenerlo inserito nel supportino di alluminio, che oltre ad agevolare il montaggio agisce anche come dissipatore di calore. Sempre per dissipare il calore prodotto in un uso continuo, vi suggerisco di montare il tutto su un ulteriore piccolo dissipatore (nero) facendo attenzione a non sporcare la piccola finestrella con ditate, polvere o pasta termoconduttiva.

Se proprio volete estrarre il diodo dal supporto, dovete usare molta cautela ed un tronchese molto affilato per spezzare il supporto in alluminio senza danneggiare il diodo. Il diodo è incollato dentro al supporto, e non è una operazione facile estrarlo. In ogni caso, una volta estratto va comunque montato in un altro dissipatore, quindi vi suggerisco di lasciarlo dove sta.

Per i più curiosi, ‘aspetto del diodo “nudo” è quello illustrato in figura.

Alimentatore.

Per alimentare un diodo laser abbiamo bisogno di una corrente costante, che otterremo tramite un LM317 e pochi altri componenti. Fate molta attenzione che il diodo è estremamente sensibile alle scariche elettrostatiche e non perdona le sovracorrenti. Un piccolo errore e vi ritroverete tra le mani un LED a bassa luminosità… Come ho già detto, non esiste la possibilità di conoscere le caratteristiche del diodo che abbiamo recuperato dal masterizzatore, e pertanto non sappiamo la corrente massima che può sopportare.

L’ideale sarebbe di poter disporre di due masterizzatori identici ed usare il primo diodo come cavia da sacrificare. Iniziando con una corrente di 20 milliAmpere e provando via via correnti superiori, lasciandolo acceso un paio di minuti ogni volta. Giungeremo così ad un valore di corrente che trasforma in modo irreversibile il nostro bel laser in un innocuo diodo LED di colore rosso cupo dalla modesta luminosità. L’80% del valore di corrente raggiunto è quello ottimale per alimentare il diodo superstite, che potrà così tirare un sospiro di sollievo.

Il secondo metodo è quello di affidarsi ad una tabella empirica CON VALORI APPROSSIMATIVI come quella che segue, ma della quale non garantisco assolutamente la correttezza, e che potrete pertanto applicare a vostro esclusivo rischio e pericolo…

DISPOSITIVO	Potenza stimata	MilliAmpere assorbiti
Lettore DVD	5 milliWatt	15
Masterizzatore 2x	20 milliWatt	40
Masterizzatore 4x	40 milliWatt	80
Masterizzatore 8x	80 milliWatt	150
Masterizzatore 16x	120 milliWatt	250

Questo è il semplicissimo alimentatore necessario per il nostro laser. Per alimentare il tutto bastano quattro pile stilo da 1,5 volt. Notate il diodo laser, composto da FotoDiode (FD) e LaserDiode (LD), il tutto in un contenitore unico. Trovate la piedinatura dell’LM317 qui a destra. Il 317 va necessariamente montato su una piccola aletta, anche la stessa del diodo laser, purchè si faccia attenzione ad isolarlo con una mica.

Per il calcolo della corrente erogata dall’alimentatore, la formula è la seguente:

Rx= 1,2 / I

Con la corrente in Ampere e la resistenza in Ohm. Per il diodo recuperato dal masterizzatore 16x Sony ho usato una corrente di circa 250 mA, pertanto:

Rx = 1,2 / 0,250 Ampere = 4,8 Ohm

ATTENZIONE: NON USATE UN TRIMMER AL POSTO DELLA RX!!!
Durante la rotazione del trimmer si possono avere dei brevissimi picchi di corrente causati da inevitabili piccoli saltelli del contatto strisciante. Questo metterebbe istantaneamente fuori uso il nostro diodo!!!

Una volta montato ed assemblato il tutto, fissatelo ad un supporto stabile orientato verso un corpo nero non infiammabile (AVETE LETTO LE REGOLE DI SICUREZZA; VERO?), indossate gli occhiali di protezione ed accendete! In questa foto potete vedere il laser, assemblato e montato su una aletta di raffreddamento di cirda 4×4 centimetri, che proietta il suo fascio verso quell’oggetto rotondo che altro non è che un misuratore di potenza professionale. Risultato: 108 milliWatt!! (Quello sullo sfondo è il fascio blu di un laser ad Argon, ma è tutta un’altra storia)

E IL FASCIO DOV’E’? (Focalizzazione)

Se vi aspettavate un fascio laser in stile Guerre Stellari, sarete sicuramente rimasti delusi… Quello che a questo punto avrete ottenuto è una specie di lampada rossa, piuttosto luminosa, che illuminando fa uno strano effetto “granuloso”, a tratti estremamente brillante… Ciò perché un diodo laser, a causa della dimensione ridotta, ha una divergenza elevatissima (circa 45° in orizzontale e 30° in verticale) proiettando così un ovale invece che un puntino.

ATTENZIONE! Anche se divergente, il fascio laser è ugualmente pericoloso per gli occhi! Che non vi venga in mente di osservarlo di fronte se non voloete che sia l’ultima cosa che vedete in vita vostra!!! Per ottenere un bel fascio sottile, basta procurarsi una lente e porla davanti al diodo, muovendola avanti ed indietro fino ad ottenere un bel fascio focalizzato e sottile… Se non sapete dove procurarvi una lente idonea, potete andare da un fotografo e chiedergli di regalarvi una di quelle macchinette usa e getta, ovviamente usata. All’interno potrete trovare una piccola lente di plastica più che sufficiente per i primi esperimenti.

ATTENZIONE! (ancora?!?) pasticciando con lenti ed altri oggetti davanti al laser acceso, è molto probabile che venga riflesso il fascio verso i vostri occhi, ed allora addio retina!!! Montando la lente su un tubetto filettato, è possibile realizzare un semplice obiettivo a fuoco variabile, come potete vedere nelle foto del laser che ho realizzato.

E ora che ci faccio?

Le applicazioni di un laser di potenza come quello che avete tra le mani adesso sono molteplici. Gli astrofili lo usano per indicare le stelle e le costellazioni ai novizi, poichè il fascio nel buio della notte è visibile per diversi chilometri.

Oppure potete realizzare un semplice interferometro (come il Michelson qui illustrato) per evidenziare deformazioni dell’ordine di frazioni di micron.

Potete usare il laser (anche senza lente focalizzatrice) per muovere i primi passi nell’olografia…

 

Ma, mi raccomando, qualsiasi uso ne facciate osservate sempre le norme di sicurezza! UN LASER non è una semplice lampadina, E’ SEMPRE UN OGGETTO MOLTO PERICOLOSO PER LA SALUTE!