PREDSTAVITEV LASERSKE TEHNIKE V ČASU IN …lab.fs.uni-lj.si/kolt/datoteke/osnove_laserske_tehnike/1...ČASU IN PROSTORU Ljubljana, 2012 1 Osnove laserske tehnike VSEBINA 2 Pomembni

Osnove laserske tehnike

PREDSTAVITEV LASERSKE TEHNIKE V ČASU IN PROSTORU

Ljubljana, 2012

1


VSEBINA

2

Pomembni tehnološki preboji v zgodovini človeštva

Razvoj laserja

Uporaba laserske tehnike


POMEMBNI TEHNOLOŠKI PREBOJI V ZGODOVINI ČLOVEŠTVA

3

Pod pojmom tehnološki preboj razumemo niz iznajdb na določenem tehničnem področju, ki so bistveno spremenila, izboljšala življenje ljudi.



4

Pred 1.7 milijona let: uporaba mehanske energije

• Izdelava lastnega orodja in orožja je naše prednike ločila od živalskih vrst in omogočila prednost pri preživetju.



5

Pred cca. 6000 leti: Uporaba kemične energije

• Taljenje kovin omogoči izdelavo izboljšanih orodij za kmetovanje in lov.

• Posledično se razvijejo prve večje civilizacije.



6

Antika: Uporaba vetrne in vodne energije

• Vetrni in vodni mlini predstavljajo začetek industializacije.

• Jadrnice omogočijo odkritja novih svetov in trgov.



7

1701: Uporaba parne energije

• Črpanje vode.

• Začetek kopenskega transporta brez vprege.

• Začetek industrijske revolucije.



8

1831: Uporaba električne energije

• električni motor,

• varjenje,

• električno gretje,

• radio, TV, telefon,

• računalniki in

• hladilnik

Faradajev generator .



9

1867: Uporaba kemične energije – motor z notranjim zgorevanjem

• Vozila in letala omogočijo prevoz oseb in blaga na praktično vsako točko planeta.

• Pričeli smo postajati globalna skupnost.



10

1942: Uporaba jedrske energije • Tega leta je Enrico Fermi v Chicagu pognal prvi jedrski reaktor.

• Žal je bila naslednjič jedrska energija uporabljena v vojaške namene, kar je močno spremenilo politične ureditve v svetu.

• Danes se jedrska energija uporablja kot nadomestek fosilnih goriv v nuklearnih elektrarnah.

• Lahko rečemo, da je še veliko rezerv v tej vrsti energije.

1942: Reaktor v katerem je stekla prva nadzorovana jedrska reakcija

1951: Prve štiri luči, gnane iz jedrske elektrarne



11

1960: Uporaba svetlobne energije: Primeri svetlobnih intenzit [W/m2]: 10-12 meja zaznavnosti pri človeku 10-6 temna noč 10-3 noč v soju Meseca 100 sobna svetloba 103 sončna svetloba (na Zemlji) 106 sončna peč 109 sončna svetloba (na površju Sonca) 1012

1015 1018 1021 1024

Laserska svetloba NIF

1022 W/m2

10-3 W/m2

1012 W/m2


RAZVOJ LASERJA

12

• Mejniki razvoja LASERJA:

• 1917: Albert Einstein napove možnost obstoja stimulirane emisije.

• 1951: Charles H. Towns demonstrira možnost ojačanja mikrovalov s stimulirano emisijo – izum MASERJA.

• 1957: Gordon Gould razdela več ključnih idej za realizacijo laserja (optični resonator, načini vzbujanja aktivne snovi, …). Leta 1959 prijavi patent, ki je podeljen po 30-letni “patentni vojni”. Prvi uporabi kratico LASER.

• 1958: Arthur Schawlow in Charles Towns prva objavita koncept zgradbe “optičnega maserja” (neodvisno od Goulda).


RAZVOJ LASERJEV

13

• 16. maj 1960: Teodor Maiman razvije prvi delujoč laser (bliskovni rubinov).

• november 1960: prvi uranov laser.

• 1961: He-Ne laser

• 1962: polprevodniški laser

• 1964: Nd:YAG laser

• 1964: CO2 laser

• 1970: ekscimerni laser

Prvi laser


VRSTE LASERJEV

14

Do danes je razvita množica laserjev, s katerimi lahko svetlobno energijo uporabljamo kontrolirano in učinkovito.

Vir: www.wikipedia.com

Osnove laserske tehnike 15

Največji laser National Ignition Facility, Lawrence Livermore Nat. Lab. Livermore, Kalifornija, ZDA

Najmanjši laser Polprevodniški laser (laserska dioda)


NATIONAL IGNITION FACILITY

16

http://en.wikipedia.org/wiki/National_Ignition_Facility

http://en.wikipedia.org/wiki/National_Ignition_Facility


UPORABA LASERSKE TEHNIKE

17

Obdelava materialov

Trgovina in industrija

Komunikacije

Shranjevanje podatkov

Merilna tehnika

Medicina

Okolje

Trg laserskih sistemov v letu 2010:

Vir: Laser Focus World, Januar 2011, 40-42



18

Obdelava materialov

• varjenje

• rezanje

• označevanje

• vrtanje in dolbenje

• toplotne obdelave

• hitra izdelava prototipov (stereolitografija, lasersko sintranje)


KONVENCIONALNO IN LASERSKO SPAJANJE

Izmet: ~7% Čas izdelave: 100 sekund

Izmet: <0.2% Čas izdelave: 30 sekund



20

Trgovina in industrija

• branje črtnih kod

• tiskalniki

• označevanje izdelkov



21

Komunikacije in shranjevanje podatkov

• CD in DVD

• optična omrežja

• optična obdelava podatkov



22

Merilna tehnika:

• merjenje dolžin

• niveliranje

• laserska mikroskopija

• 3D metrologija

• holografija

• laserski radar

• laserska spektroskopija

Retroreflektor na luni (Apollo 11; 1969)



23

Medicina

• zobozdravstvo

• očesna medicina

• estetska kirurgija

• razbijanje kamnov

Laserski žarek odstrani plast roženice in s tem korigira dioptrijo očesa


LASERSKA TEHNOLOGIJA V SLOVENIJI

24

Proizvajalci in večji uporabniki:

Fotona d.d.

Optotek d.o.o.

LPKF Laser & Elektronika d.o.o.

TIC - LENS Laserske Tehnologije, d.o.o.

SICO – Arja vas

Mnogi drugi uporabniki laserske tehnologije …

Raziskovalne in izobraževalne institucije:

Univerza v Ljubljani: Fakulteta za strojništvo Fakulteta za elektrotehniko FMF - Oddelek za fiziko, Inštitut Jožef Stefan

Univerza v Mariboru: FERI


Dermatologija Industrija

Zobozdravstvo

Vojaška oprema


LPKF d.o.o. Laserji in laserski obdelovalni sistemi za mikroelektroniko in fotovoltaiko

Vodilni v svetu v izdelavi sistemov za hitro izdelavo prototipov v mikroelektroniki

© 2009



27

Ali lahko trdimo, da laserska tehnika predstavlja pomemben tehnološki preboj?

Ob iznajdbi so laser imenovali tudi "a solution looking for a problem“ oziroma “rešitev, ki išče probleme”.

Iz zgodovine vemo, da so bili nagrajeni vedno tisti, ki so v iznajdbah videli priložnost, in ne grožnjo [Steen].

Laserska tehnika nedvomno je velika priložnost.

Izkoritimo jo!

Documents

PREDSTAVITEV LASERSKE TEHNIKE V ČASU IN …lab.fs.uni-lj.si/kolt/datoteke/osnove_laserske_tehnike/1...ČASU IN PROSTORU Ljubljana, 2012 1 Osnove laserske tehnike VSEBINA 2 Pomembni