![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/f62/0e5/c8c/f620e5c8c521c61198b3ca5b90403f00.jpg)
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.![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/18a/b0b/6e3/18ab0b6e33ddfadc09bc77538955aa20.gif)
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:![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/0e4/838/e27/0e4838e279f62f74cd17852ab0c30097.jpg)
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.![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/452/8d3/41a/4528d341ac448b9c2804731925cbb0d7.jpg)
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/744/220/67e/74422067ed5d6398234ed77031dc08e6.jpg)
В результате глазом и обычной фотокамерой увидим следующее:
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/dee/ede/65d/deeede65d2dfd8b52ed4587688a77ba4.jpg)
Однако, если посмотреть на лист бумаги камерой без ИК фильтра, замечаем странную сиреневую точечку между первой и второй точкой от центра:
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/e2d/0dd/be5/e2d0ddbe58fc79bfd26a5ee891e853f1.jpg)
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.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/9f0/444/90c/9f044490c6d93eebad62325dee8e065d.jpg)
Результат достигнут: четко видны точки 808нм, 1064нм и зеленая 532нм. Глаз человека на месте ИК точек не видит вообще ничего.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/125/a08/4a7/125a084a76ce16451b31435594b791e6.jpg)
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
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/4df/b51/e1d/4dfb51e1d154615342469c0753926357.jpg)
Китайцы обещают, что ослабление в 10тыс раз (OD4) для диапазонов 190-540нм и 800-2000нм. Что-ж, проверим, глаза-то не казенные.
Надеваем очки на камеру (если надеть на лазер — дырку проплавит, они пластиковые), и получаем: 532нм и 808нм ослабляются очень сильно, от 1064нм немного остается, но думаю не критично:
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/455/2ba/9b6/4552ba9b64b526bb034c05162ddcdc23.jpg)
Из любопытства решил проверить цветные анаглифные очки (с красным и синим стеклом). Красной половиной зеленый задерживается хорошо, а вот для инфракрасного света они прозрачные:
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/30c/8c4/a1d/30c8c4a1d2eb590cda9dc33ac6fa2f72.jpg)
Синяя половина — вообще практически никакого эффекта не оказывает:
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/f6a/dc8/2b7/f6adc82b7c33c5e190115ef31c7b87d7.jpg)
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:
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/e08/13a/04f/e0813a04f08f04e602ddf0f118c282b4.jpg)
10mW зеленый лазер: Размеры резонатора маленькие — в том же диапазоне спектра помещаются только 2 частоты:
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/cf1/715/f96/cf1715f96189527ee41b39eb10f856cb.jpg)
При снижении мощности — остается только одна частота. Можно писать голограмму!
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/296/6d0/7c9/2966d07c99697f0af0161475009d1de5.jpg)
Посмотрим и на другие лазеры. Красный 650нм 0.2Вт:
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/fed/ba1/f2e/fedba1f2e4a2c752b442e20be382de73.jpg)
Ультрафиолетовый 405нм 0.2Вт:
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/f37/553/dcb/f37553dcbfe247579081f5d2770f94ca.jpg)
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!