Lasery - i ich zastosowania M.Maliński, A.Mazurek & P.Zysek

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Wzmocnienie światła przez wymuszoną emisję promieniowania L A S E R

Zasada działania lasera Uzyskanie inwersji obsadzeń układu na drodze np. pompowania optycznego Emisja wymuszona np.światłem zewnętrznym Wzmocnienie sygnału we wnęce rezonansowej

Pompowanie optyczne

Inwersja obsadzeń

Emisja wymuszona 1

Emisja wymuszona 2

Działanie wnęki rezonansowej

Historia lasera Albert Einstein 1917 r – stwierdził, iż możliwa jest wymuszona emisja światła przez atomy.

Historia lasera Maiman 1960 r- uzyskał pierwszą akcję laserowa w pręcie rubinu. Robert Hall z General Electric Laboratories zbudował pierwszy laser półprzewodnikowy - 1961 r .

Rodzaje laserów lasery gazowe atomowe, np. He-Ne, lasery gazowe molekularne, np. N2-CO2-He, lasery gazowe jonowe lasery krystaliczne czyli na ciele stałym, np. rubinowy, YAG, lasery szklane, np. neodymowy, lasery półprzewodnikowe, np. GaAs-AlGaAs, lasery barwnikowe, np. z roztworem rodaminy, lasery chemiczne, np. wykorzystanie reakcji syntezy wzbudzonego HF lub DF do pobudzenia ośrodka czynnego.

Charakterystyka wybranych laserów

Charakterystyka wybranych laserów (cd)

Laser półprzewodnikowy Ośrodek czynny – półprzewodnik. Inwersję obsadzeń uzyskuje się przez wstrzykiwanie nośników ładunku do złącza p-n spolaryzowanego w kierunku przewodzenia. Akcję laserową uzyskuje się po przekroczeniu wartości progowej prądu.

Ośrodki czynne laserów półprzewodnikowych

Pasma dla heterostruktury NpP (n+pp+) AlGaAs/GaAs/AlGaAs

Struktura lasera AlGaAs

Zalety laserów półprzewodnikowych

Zastosowania światła laserowego promieniowanie monochromatyczne - spektroskopia gazów, detekcja zanieczyszczeń powietrza przez absorpcję lub fluorescencję.

Zastosowania światła laserowego silna, nie rozszerzająca się wiązka światła- nadaje się do przesyłania sygnałów światłowodami,

Zastosowania światła laserowego Czytniki płyt CD sposób zapisu na płycie

Zastosowania światła laserowego Kieszonkowe wskaźniki firmy Spyder (średniej mocy)

Zastosowania światła laserowego Mała rozbieżność kątowa wiązki - wyznaczanie linii prostych, pomiary odległości

Zastosowania światła laserowego Duża gęstość mocy optycznej: mikro-skalpele w medycynie

Zastosowania światła laserowego Duża gęstość mocy optycznej: laserowe urządzenia przemysłowe do cięcia grubych blach

Zastosowania światła laserowego Do korekcji kształtu rogówki w okulistyce, lub przyklejania siatkówki.

Zastosowania światła laserowego Zastosowania militarne – celowniki laserowe

Zastosowania światła laserowego synteza termojądrowa dziesięć dział lasera Nova (10 X 10 terawatów).

Polski wkład w rozwój laserów Kryształek azotku galu (GaN), wyhodowany w Instytucie Wysokich Ciśnień PAN, służący do budowy niebieskich laserów

Zastosowania laserów na Wydziale Elektroniki i Informatyki PK (jako źródła światła o dużej gęstości mocy optycznej oraz równoległej wiązce światła) Mikroskopia termofalowa Pomiary parametrów cieplnych i optycznych materiałów opto-elektronicznych do podłoży laserów półprzewodnikowych na bazie kryształów mieszanych AII-BVI Budowa urządzeń elektronicznych z wykorzystaniem laserów półprzewodnikowych

Zapraszamy na prezentację inżynierskiej pracy dyplomowej zrealizowanej na Wydziale Elektroniki i Informatyki PK pt: „Projekt i wykonanie projektora laserowego ze sterownikiem współpracującym z komputerem klasy PC” dyplomant: P. Zysek promotor dr inż. A. Mazurek

sterowany z komputera PC Projektor Laserowy sterowany z komputera PC

Zasada działania i budowa projektora Koncepcja urządzenia

Lasery R,G,B (zdjęcie emitowanych promieni)

Filtr dichromatyczny niebieski Idea łączenia poszczególnych wiązek laserów w jedną spójną wiązkę (filtry dychromatyczne, beam combiner) Zielony Niebieski czerwony lustro Filtr dichromatyczny niebieski dichro red Sumator wiązek

Zasada działania i budowa projektora Podstawowe podzespoły lasery półprzewodnikowe R, G, B filtry dychromatyczne oraz beam combiner galwanometry i wzmacniacze układ sterujący

Lasery R,G,B Kolejno od lewej: DPSS 473nm 80mW (niebieski), DPSS 532nm 100mW (zielony), półprzewodnikowy 658nm 120mW (czerwony) (DPSS - Diode Pumped Solid State Laser)

Zastosowane elementy optyczne: filtry dychromatyczne, beam combiner (od lewej: dichro blue, dichro red, beam combiner, lustro)

Widok wnętrza pracującego projektora

Budowa galwanometru

Galwanometr 1 2 3 4 1. Lustro 2. Rotor 3. PCB 4. Obudowa

Wzmacniacz sterujący galwanometrami

Układ odchylania wiązki świetlnej

Układ sterujący (ILDA)

Schemat blokowy sterownika mikroprocesorowego +9-12V μP ATmega128 CPLD ATF1508 12bit DAC 8bit DAC 4Mb RAM USB FIFO 16Mb FLASH RS485 16bit TTL in/out USB DMX512 +X -X +Y -Y +R -R +G -G +B -B +INTENS. -INTENS. DC/DC +5V +15V -15V

Widok zmontowanego projektora

Projektor - specyfikacja parametrów pełna zgodność ze specyfikacją ILDA, moc wyjściowa: >400mW, kolory/moc: niebieski 80mW, zielony 100mW, czerwony 240mW, kąt projekcji: 35°, max. prędkość skanowania: 18.000 pps, klasa lasera: 3b/4, zasilanie: 108-240V, wymiary: 832x338x175mm, waga: 24kg,

galeria

galeria

galeria

ZAPRASZAMY NA POKAZ

DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ !