Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Zámecký hotel Třešť, 21. října - 23. října 2015
Sborník příspěvků multioborové konference
LASER55
elektronická verze
Sborník příspěvků multioborové konference
LASER55
Zámecký hotel Třešť, 21. října – 23. října 2015
© 2015, Ústav přístrojové techniky AV ČR, v.v.i.
ISBN 978-80-87441-16-9
ÚVODNÍ SLOVO
Jedné specifické skupině lidí musí rok 2015 přinášet nefalšovanou radost. Ptáte se komu? Představte si dvě množiny. V té první jsou ti, kteří milují velkolepé oslavy a večírky, v té druhé zase fanoušci vědy, lidského poznání a revolučních objevů. Nacházíte-li se v průniku těchto dvou množin a máte-li dobrou paměť na historická data, pohled do kalendáře vám musel hned po Silvestru vyrazit dech. Nejen, že uplynulo 1000 let od vydání prvního významného vědeckého spisu o optice velkého arabského učence Alhazena, ale také 200 let od práce Augustina Fresnela v oblasti difrakce a vlnové povahy světla, 150 let od univerzálního popisu elektromagnetických vln Jamese Clerka Maxwella, 100 let od revoluční obecné teorie relativity Alberta Einsteina, 50 let od vynálezu optických vláken Charlese Kuen Kao a konečně 55 let od vynálezu našeho (ne tak starého) známého – laseru.
Doslova celý svět tak letos oslavuje vlnové délky v rozmezí 390 – 790 nm. Konference LASER 55 pak oslavuje ty uspořádané a ve fázi. Neoslavujme však technologii samotnou, ale vyzdvihněme především lidskou vynalézavost, odhodlání a schopnost spolupráce, které k těmto zásadním objevům vedly. Přál bych si, aby pro vás byl LASER 55 katalyzátorem kooperace a výměny poznatků a inovátorských myšlenek. Kdo ví, třeba zrovna ty vaše budou jednou slavit své kulaté výročí.
Děkujeme za vaši podporu.
V Brně dne 12. října 2015 Bohdan Růžička
a organizační tým
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
OBSAH
LASEROVÉ TECHNOLOGIE NA ČVUT 9
MOŽNOSTI PROGRAMOVÁNÍ LASEROVÉHO MIKROOBRÁBĚCÍHO CENTRA VEDOUCÍ K EFEKTIVNÍMU NASTAVENÍ PROCESŮ
10
DISTRIBUCE PŘESNÉ OPTICKÉ FREKVENCE A ČASU PO FOTONICKÝCH SÍTÍCH V ČESKÉ REPUBLICE
12
HOLOGRAFICKÁ MIKRO-ENDOSKOPIE 14
SOUŘADNICKOVÝ INTERFEROMETRICKÝ SYSTÉM PRO ODMĚŘOVÁNÍ POLOHY VZORKU ELEKTRONOVÉHO LITOGRAFU
16
60W CW THULIOVÝ VLÁKNOVÝ LASER PRO PRŮMYSLOVÉ A MEDICÍNSKÉ APLIKACE 18
OPTICKÉ DIAGNOSTICKÉ METODY V ENERGETICE 20
DIGITÁLNÍ SYNTEZÁTOR PRO KOMPENZACI DOPPLEROVA JEVU NA OPTICKÝCH TRASÁCH 22
ZAŘÍZENÍ PRO OPAKOVANÉ MĚŘENÍ VZDÁLENOSTI REFERENČNÍCH BODŮ 25
KOMPAKTNÍ ZAŘÍZENÍ PRO MĚŘENÍ FLUORESCENCE OPTICKÝM VLÁKNEM V MIKROFLUIDNÍCH ČIPECH
27
SUPERCONTINUUM LASER PRO OPTICKOU KOHERENTNÍ TOMOGRAFII 29
VELKOPRŮMEROVÁ KOMPOZITNÍ LASEROVÁ ADAPTIVNÍ OPTIKA 30
AMPLITUDOVĚ FÁZOVÁ VORTEXOVÁ MASKA 32
VÝZKUM OPTICKÉ KOMUNIKACE VOLNÝM PROSTOREM 34
VYUŽITÍ TERMOGRAFIE PŘI APLIKACÍCH R&D 36
MEASUREMENT OF REAL-TIME GIGACYCLE FATIGUE THROUGH REAL-TIME INTERFEROMETRY 38
FILTRÁCIA MÓDOV FEMTOSEKUNDOVÉHO LASERU PRE METROLÓGIU DĹŽKY 40
42
44
HIGH POWER 2-COLOR PLASMA BASED THZ SOURCE FOR THZ-TDS
OPTOVLÁKNOVÉ SENZORY PRO JADERNOU ENERGETIKU
FEMTOSEKUNDOVÝ LASER SPIRIT ZCELA UNIKÁTNÍ A NOVÝ PROCES NAZVANÝ CLEARSHAPE™ 46
VYUŽITÍ ŠLÍROVÉ METODY PRO ZOBRAZENÍ PROUDĚNÍ V LASEROVÝCH TECHNOLOGIÍCH 47
KERR INDEX OF CYCLIC OLEFIN COPOLYMERS FOR THZ INDEX GUIDING 49
ABSORPTION CELLS BASED ON HC-PCF FIBERS 51
FREKVENČNÍ STABILIZACE LASEROVÉ DIODY PRACUJÍCÍ NA 633NM PRO METROLOGII DÉLEK 53
IODINE-FREQUENCY STABILIZED TELECOM LASER DIODE AT 515 NM 56
OPTICKY ZACHYCENÉ LADITELNÉ KAPÉNKOVÉ MIKROLASERY Z TEKUTÝCH KRYSTALŮ 58
APROXIMATIVNÍ ŘEŠENÍ DIFRAKČNÍ ÚLOHY PRO ŠÍŘENÍ GAUSSOVSKÉHO SVAZKU PO PRŮCHODU OPTICKOU SOUSTAVOU ZATÍŽENOU ABERACEMI
60
DÉLKOVÁ CHARAKTERIZACE PIEZOELEKTRICKÉHO MĚNIČE POMOCÍ FEMTOSEKUNDOVÉHO LASERU SE SYNCHRONIZACÍ MODŮ
62
SYSTÉM PRO BEZPEČNOST OSOB V LASEROVÉ HALE HILASE 64
DISTRIBUCE LASEROVÝCH SVAZKŮ V BUDOVĚ HILASE 67
SYNTÉZA HYBRIDNÍCH CU/AG NANOČÁSTIC LASEROVOU ABLACÍ V KAPALINĚ 69
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
OPTICAL CHARACTERIZATION OF NOVEL BENZOTIOPHENE DERIVATES 71
PŘECHOD ŠUM - SIGNÁL: ZISK ENERGIE ZE ŠUMU STUDOVANÝ POMOCÍ OPTICKÉ PINZETY 73
MODEL PLNĚ FOTONICKÉHO OPTICKÉHO PŘIJÍMAČE 75
NÁSOBENÍ FREKVENCÍ SYNCHRONNĚ ČERPANÉHO OPTICKÉHO PARAMETRICKÉHO OSCILÁTORU 77
SILOVÉ ÚČINKY LASEROVÝCH SVAZKŮ NA NESFÉRICKÉ ČÁSTICE 79
JMENNÝ REJSTŘÍK
PARTNEŘI A SPONZOŘI KONFERENCE
Mu
LA
JaFaTece-mtel.
Ob
Na pratecmělasevýrprů
Skuzařkon
Jed
- po- mpov
- ře- vr - sv a o
- te- po
VCpev Pří
ultioborová k
ASEROV
n Brajer,akulta strochnická 4, P
mail: J.Braje.: 736 288 6
bor:Výzkum
a Českém vyacovištích. Nhnologie oběření vlastnoerového zprrobních stroůmyslově do
upina Laserřízení, se zankrétní stroj
dná se zejmé
opisování - mikrofrézovávrchu kovů
ezání přesnýrtání malých
vařování ocobtížně svař
epelné zpracovlakování
CSVTT má vnolátkové N
spěvek byl
konference L
VÉ TEC
, Pavel Zeojní, ČVUPraha 6 - [email protected]
m, vývoj a a
ysokém učeNa Ústavu brábění, proostí zpracovracování. Nojů a zařízeostupných a
rových techabývá výzkujírenské apl
éna o násled
kovy, plastání, gravíroa keramiky
ých tvarů a h otvorů
elí, vybranýřitelných ma
cování slitinlaserem - tv
pro výše uvNd:YAG la
vytvořen za
ASER 55, 2
CHNOLO
eman, JiříUT v Prazejvice, PSČ
vut.cz;
aplikace las
ení technicktechnologie
ojektování avaných dílc
Nejrozsáhlejení, kde podaplikací lase
nologií ve Vumem, vývolikace.
dující techn
ty, sklo, kervání a leště
y
dílů
ých druhů pateriálů
n železa a hlvrdonávary
vedené techasery s maxi
a podpory p
1. října – 23.
OGIE N
í Stuchlíkze Č 166 07; tel
serových tec
kém lze lase se pracova metrologiců a je psánší výzkum d vedením eru.
VCSVTT, kojem a prak
nologie:
ramika ění
plastů
liníku
hnologie ve imálními vý
projektu SG
. října 2015,
NA ČVUT
k
l: 224 359 2
chnologií
serové technvníci zabýve je několik
na i disertačv laserovýcIng. Pavla
které je přidktickým upl
svých laborýstupními v
GS13/188/O
Zámecký ho
T V PRA
224;
nologie zkovají laserovýk projektů nní práce zam
ch technologZemana, P
družené k Úatněním las
ratořích k dvýkony 50 W
OHK2/3T/12
otel Třešť
AZE
oumat hnedým popisemna laserové aměřená na giích ale pro
Ph.D. se zko
Ústavu výrobserových tec
dispozici dvW a 550 W.
2.
d na několikm, na Ústavzpracovánínové metodovádí Ústavoumá většin
bních strojůchnologií pr
a
ka vu í a dy vu na
ů a ro
9
Mu
MMK
AdZČUncer PaHoDakoz
Ob
Tenmikkvaalgnasnárvedroz
ProMektepřípobrzab(obvyš
Pompokma
ultioborová k
MOŽNOSMIKROO
EFEKT
dam ČermČU Plzeň, Kniverzitní 22rmi89@kto.
avel Kožmofmeister s.raimlerova 9,zmin@hofm
bor: laserov
nto článek kroobráběcíality, preci
goritmů, kterstavení laseročnost mikdlejších čazeznávací ro
oblematikaezi hlavní neré mají vlipadě se práběného mbarvení, ktebr. 1 – vpršetřován vli
mocí této mkročilejší vaatice bude ch
konference L
STI PROOBRÁBĚTIVNÍM
mák Katedra techn2, 306 14 Pl.zcu.cz; ww
mín r.o., výroba , 301 00 Plzmeister.cz; w
vé mikroobr
se zabývá í centrum. Aiznosti polré zefektivňerových parkroobrábění asů v průbozhraní vč. j
a nastavenínevýhodu laiv na výsleoužívá vzo
materiálu s laeré indikujavo) je vidiv překrytí p
matice lze arianta, kterharakterizov
ASER 55, 2
OGRAMĚCÍHO CU NAST
nologie obrzeň
ww.kto.zcu.c
řezných názeň www.hofme
rábění
možnostmAby to moohování a ňují komplerametrů bya vyhodnoc
běhu polohjeho využití
í procesu maserového mednou interaorkování teaserovým pe dosaženodět rozdílnpulzů a rozte
Obrázek 1
testovat prá je umožňvána v přísp
1. října – 23.
MOVÁNÍCENTRATAVENÍ
rábění
cz
ástrojů
eister.cz
mi efektivníhžné dosáhn
výsledné etní nastavenyl vytvořen cení úběru mhování obrí a opakova
mikroobrábmikroobráběakci laserovestovaného paprskem. Nou hloubku
ná hloubka eče šrafová
1 Základní test
pouze 2 proňuje testovápěvku.
. října 2015,
Í LASERA VEDOÍ PROCE
ho nastavennout požado
opakovatení základnícmaticový
materiálu a robitelného atelnosti pro
bění ění patří vysvého paprsk
materiálu,Na obr. 1 -u mikroobr
úběru. Pomání na fináln
tování ablace m
oměnné, z tání 4 promě
Zámecký ho
ROVÉHOOUCÍ ESŮ
ní ablačníhované tvarovlnosti, byloch parametralgoritmus,drsnosti poprvku je
ocesu.
soký počet ku na obrá
které zjisvlevo je sc
robení. Dlemocí této j
ní hloubce.
materiálu
tohoto důvěnných lase
otel Třešť
O
ho procesu vé přesnosto nutné vrů. Pro účely, který sniž
ovrchu. Pro zde char
proměnnýcáběný materstí příslušncan matice 5e vyhodnocjednoduché
vodu byla nerových par
pro laserovti, povrchov
vytvořit řady efektivníhžuje časovominimaliza
rakterizován
ch parametrriál. V tom
nou interak5x5 v pseudceného graé matice b
navržena jerametrů. Ta
vé vé du ho ou aci no
rů, mto kci do fu yl
ejí ato
10
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
Možnosti Polohování Mikroobráběních Entit Další část příspěvku je věnována polohování mikroobráběných entit, které patří ke stěžejní části procesu mikroobrábění z důvodů velmi malých rozměrů (řády setin milimetrů) a velmi malé přípustné tolerance (řády mikrometrů). Správně zvolený způsob polohování snižuje vedlejší časy, zproduktivňuje výrobu a zvyšuje její opakovatelnost. Technicky jsou laserové mikroobráběcí stroje vybaveny kamerovými systémy s různým rozlišením umožňující polohování entit v rozdílných přesnostech. Polohování entit spočívá nejen v příslušné hardwarové konfiguraci, nýbrž také v konkrétním softwarovém řešení. V něm je možné v principu zvolit dva režimy polohování – manuální nebo automatické. Manuální nastavení polohy je vhodné pro prototypový charakter výroby. Po založení obrobku do pracovního prostoru laseru musí operátor většinou přes kamerové pole jemně nastavit polohu požadované entity. Výhodou jsou nízké nároky na programování, nevýhodou vysoké riziko chyby operátora. Automatické polohování je pokročilejší forma umísťování entit, kde je využito tzv. rozeznávacího rozhranní. Principem tohoto rozhranní je rozpoznání předem nadefinované geometrické kontury (hrana, rádius), která se následně nasnímá a datově zpracuje přes kamerový systém. Datové informace jsou nadále zpracovány v algoritmech, které určí průsečíky. Vypočítané průsečíky slouží jako výchozí body pro importování mikrogeometrických entit, dle kterých následně proběhne prostorová transformace finální polohy entity, jak znázorňuje následující procesní řetězec.
Tento způsob řešení klade vyšší nároky na programování algoritmů, ale výrazně zkracuje vedlejší časy při polohování a zcela eliminuje případné chybné polohování operátora. Transformace vložené entity je poté podle příslušného příkazu v algoritmu automaticky řešena v rámci procesu mikroobrábění. V závěru příspěvku jsou prezentovány praktické ukázky mikroobrobených entit včetně jejich vyhodnocení pomocí 3D skenovacího mikroskopu. Poděkování Tento příspěvek vznikl v rámci projektu SGS-2013-031: Výzkum a vývoj pro inovace v oboru strojírenská technologie-technologie obrábění. Další oblasti zájmu s nabídkou spolupráce:
Mikroobrábění pomocí laseru tvarově složitých ploch u různých druhů materiálů (odladění laserového procesu s ohledem na geometrickou a tvarovou přesnost mikroobrábění)
Měření mikroobrobených entit nebo malých dílců (v řádech mm) s tvorbou metodiky měření a vyhodnocení velmi malých detailů (pod 1mm)
Rozeznání tvarů
(přímky, kružnice)
Algoritmus pro výpočet průsečíků
Rotace kamerového pole dle
transformace
precisní import entity
11
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
DISTRIBUCE PŘESNÉ OPTICKÉ FREKVENCE A ČASU PO FOTONICKÝCH SÍTÍCH V ČESKÉ REPUBLICE
Ondřej Číp, Martin Čížek, Lenka Pravdová, Václav Hucl, Šimon Řeřucha, Jan Hrabina, Adam Lešundák, Břetislav Mikel a Josef Lazar Ústav přístrojové techniky AV ČR, v.v.i., Královopolská 147, 61241 Brno, Česká Republika email: [email protected]
Josef Vojtěch a Vladimír Smotlacha CESNET, z. s. p. o., Zikova 4, 160 00 Praha 6
Obor: Měření a metrologie, fotonické sítě, normály času a frekvence, optické hodiny
Realizace jednotky času 1 sekunda i jednotky délky 1 metr je v současnosti založena na vysoce stabilních oscilátorech, pracujících buď v radiofrekvenční oblasti (řádově MHz až GHz) nebo v oblasti optických kmitočtů (stovky THz). Společným znakem těchto zdrojů je jejich mimořádná relativní stabilita generované frekvence, která začíná na hodnotách 10-12 pro Rb hodiny, následují Cs hodiny a optické normály stabilizované v parách čistých plynů se stabilitou 10-14, dále mikrovlnný H-maser se stabilitou 10-15. Nejvyšší stabilitu pak dosahují v radiofrekvenční oblasti Cs hodiny na principu atomové fontány (až 10-16) a v optické oblasti pak super koherentní lasery zachycené na kvantové přechody pohybově zchlazených iontů např. Yb+, Sr+, Ca+, Hg+ (relativní stabilita až 10-18), které nazýváme tzv. optické hodiny.
U stabilních zdrojů frekvence probíhá ověření jejich vysoké stability vzájemným porovnáním generovaných signálů pomocí celé řady technik, kdy nejběžnější jsou záznějová a fázová měření. V případě zdrojů s nižší stabilitou probíhá měření na tzv. metrologickém porovnávání v některé ze specializovaných laboratoří. Tehdy je vzdálenost mezi porovnávanými systémy maximálně jen několik metrů a problematika přenosu signálů mezi testovanými zdroji se neřeší, neboť má při těchto dispozičních délkách zanedbatelný vliv.
Zcela jiná situace je u optických hodin, které lze pro jejich komplikovanost převážet jen omezeně. Z těchto důvodů již několik let probíhá intenzivní výzkum v oblasti přenosu stabilních frekvencí pomocí optických vláken. Fotonický přenos dovoluje přenést zároveň nosnou optickou frekvenci, která je v současnosti generována právě pomocí super koherentních laserů. Další výhodou je skutečnost, že díky rozvoji komunikačních technologií pro Internet jsou nyní dobře propojena velká města i metropolitní sítě optickými vlákny, na kterých se provozuje tzv. hustý multiplex optických frekvencí (DWDM) umožňující přenášet paralelně mnoho optických signálů přes jednou vlákno v jeden okamžik.
Aby bylo možné přenášet optické frekvence přes běžné fotonické datové sítě, je nezbytné kompenzovat Dopplerovský posuv, který je ve vlákně indukován působením vnějších vlivů, jako jsou atmosférické změny prostředí a dále především vibrace. K tomuto účelu byla vyvinuta řada kompenzačních technik, které využívají vlastnost optického vlákna, a to možnost obousměrné komunikace po jednom vlákně [1]. Je-li jeden signál z bodu A do bodu B přenášen ve stejný okamžik jako druhý signál z bodu B do bodu A po jednom optickém vlákně, fázové zpoždění včetně Dopplerova posuvu se projeví na obou signálech stejně. Nechá-li se pak signál z bodu A do bodu B opět přenést zpět do bodu A, lze zjistit dvojnásobnou hodnotu fázového zpoždění mezi body A a B. V té chvíli máme jedinečnou možnost vysílaný signál fázově upravit ještě před jeho odesláním tak, aby vždy proběhl trasou za přesně definovaný časový okamžik. V tom je hlavní výhoda laserové vlny, neboť ta díky své koherenci dovoluje přímou interferenci vlny vyslané do přenosové trasy z bodu A s vlnou vrácenou z bodu B do bodu A.
12
Mu
SdrsesCE
Obr
Na DWprinDolze pulpouv pumlze z n
DruvlnJakizozávsmcha
Pod
AuMe
Lit
[1] R. Rev
ultioborová k
ružení CESstavilo obouESNET Prah
rázek 1. Schém
a této trase jWDM. Prvnncip recipr
opplerovskéh dodatečně lsů 1 pps obužity radiof
případě uzlumístěny trans
následně vnaměřených
uhou techniny pomocí ako normál ootopu acetyvěsu PLL m
měry. Jako karakterizace
děkování
utoři vyjadřuetodologický
teratura
S. Droste, Holzwarth,view Letter
konference L
SNET ve spusměrnou ha Zikova 6
ma fotonické s
e k dispozicní testy prorocity meziho posuvu odečíst z m
běma směryfrekvenční u ÚPT Brnsceivery CE
vyhodnotit ddat lze stan
ikou, která aktivní kon
optické frekvlenu. Pro k
mezi vlnou kompenzačne chování je
ují tímto poý výzkum k
F. Ozimek, Optical-Frrs, 111, 110
ASER 55, 2
olupráci s Úkomunikačn. Vyobrazen
sítě CESNET
ci několik vobíhají s při body A přímo, ale
měřených zy. Na každénormály ča
no jde o akESNET s FPdenní, týdennovit i vzáje
je nyní ve ntroly změnvence ÚPT kompenzaciodeslanou
ní prvek je dnotlivých
děkování zakoherentníh
, Th. Udemrequency T801, 2013
1. října – 23.
Ústavem příní trasu mní sítě je uv
s trasami pro
vyhrazenýchřenosem přa B. Tatoprovádí jeh
záznamů. Tém konci přasu. V přípktivní vodíPGA měřičnní a sezónnemnou stabi
výstavbě, jny fáze vlny
je použit sui Doppleroa vlnou připoužit aku
prvků soust
a podporu pho přenosu j
m, K. PredehTransfer ove
. října 2015,
ístrojové temezi uzly Úvedeno na O
o koherentní p
h obousměrnřesného čas technika ho přesné m
Technika je řenosové traadě uzlu Ckový masei periody puní výkyvy zilitu použitý
e již plnohy při jejím uper úzkopáovského posijatou, kteráustooptický tavy včetně
projektu Fone podporov
hl, T.W. Haer a Single
Zámecký ho
chniky AV ÚPT Brno
Obr. 1 (světle
přenos mezi Ú
ných kanálůsu, kde se sice nekom
měření, takžzaložena n
asy jsou proCESNET Prer (H-maserulsů 1 pps.
zpoždění a pých časovýc
odnotná kovysílání z Ú
ásmový lasesuvu je poá proběhla modulátor
ě jejich zpro
ndu rozvojeán GA ČR,
ansch, H. Sc-Span 1840
otel Třešť
V ČR v leteca hlavním
e modrá tra
ÚPT Brno a CE
ů díky nasazvyužívá v
mpenzuje pže detekovana zasílání o generaci sraha jde o r). V obouZ periodic
po odečteních normálů.
ompenzace ÚPT do uzer stabilizovoužita smyč
vláknovou r. V současnovoznění.
e CESNET, č. GA14-3
chnatz, G. G0 km Fiber
ch 2014-201m střediskeasa).
ESNET Praha
zení technikvýše zmíněnparazitní vlané zpožděperiodickýcsignálů 1 ppCs hodiny
u uzlech jsokých měření těchto údaj
fáze laserovzlu CESNETvaný v parácčka fázovéh
trasu oběmnosti probíh
č. 500/2016681G.
Grosche, anr Link,Phys
15 m
a.
ky ný liv ění ch ps a
ou ní, ajů
vé T. ch ho ma há
3.
nd sic
13
Mu
HO
To SchNeT: +E: tW:
Ob
Mivlázobale i flexkohjiž holredzobumprocentýkzáv
V szpřrigi
ultioborová k
OLOGR
omáš Čižm
hool of Sciethergate, DD+44 1382 3t.cizmar@d http://comp
bor: Kompl
niaturní áknové obrazování o i použití vprůmyslov
xibilní endoherentních více než 50
lografická dukovaný pbrazovacího
možní minimotože při jentrálního nekajících se važných one
současné dořístupnění téidní endosk
konference L
RAFICK
már
ence and EnD1 4HN, D84 507
dundee.ac.ukplexphotoni
exní fotonik
endoskopy optiky uorgánů uvn
v mnoha dalvých oblasoskopy vyuvláknových
0 let. Nová nmetoda u
průřez pozoo rozlišení. málně invasejich aplikaervového sutváření, u
emocnění n
obě existujíéto technol
kopy. Při jak
ASER 55, 2
KÁ MIKR
ngineering, UDundee, UK
k ics.dundee.a
ka
na prmožnily
nitř lidskéholších výzkumstech. Sou
užívají technh svazků znnedávno vy
umožnila zorovacích v
Tato novásivní pozoraci dojde jsystému můuchování i ervového sy
dvě důležiogie v lékakékoli defo
1. října – 23.
RO-END
University o
ac.uk
rincipu nejen
o těla, mných učasné nologii námou
yvinutá značně vláken (poá zařízení vrování přímen k minimůže tato mvyvoláván
ystému jako
itá omezeníařské praxi, ormaci hadic
. října 2015,
DOSKOP
of Dundee
d 100 μmvyužívající
mo uvnitř tkmálnímu pometoda přisní vzpomíneo je napříkla
í této technovýzkumu a
ce endoskop
Zámecký ho
PIE
m) a současpouze jednkání i těchoškození. Ppět k vyjasek, stejně tad Alzheime
ologie, ktera průmyslupu dojde ke
otel Třešť
sně i výrano multimoh nejcitlivějPři použití snění stěžetak i vznik
merova choro
rá stojí v ceu. Prvním jee změnám v
azné zlepšeodové vláknjších orgánve výzkum
ejních otázeku a rozvooba.
estě rychléme omezení nvlákny jaký
ení no
nů, mu ek
oje
mu na
ým
14
Mu
je Druele V pprona vypv dparna
Re1. ima2. PPh3. Ptim Da
ultioborová k
světlo vlákuhým probktronika vy
přednášce bokázaly, že
mnohem počítat cho
dynamickémralelizovanéúroveň přen
ference: Čižmár, T
aging, NatuPloeschner,otonics 9, 5Ploeschner,
me beam-sha
alší oblasti z
Optick Fotonik Hologr
konference L
knem vedenblémem je ykonávat a k
budou předsvětlo v opdelších vzd
ování světlam režimu eé GPU algornosu videa.
T. & Dholaure Commu, M. Tyc ,T529–535 (20 M., Straka
aping in mu
zájmu s nab
ké mikromanka v neusporafická prog
ASER 55, 2
no a v důslznačná ná
která značně
dstavena mptických vládálenostecha i v zakřivendoskopu. ritmy, které
akia, K., Eunications 3
T. & Čižmár015)
a, B., Dholaltimode fibr
bídkou spol
nipulační mořádaných pgramová pro
1. října – 23.
ledku pak káročnost výě zpomaluje
možná řešenáknech zachh než se dvených vlák
V přednášcé již nyní um
Exploiting m3, 1027 (20r, T., Seein
akia, K. & Čres, Optics
lupráce:
metody prostředíchostředí
. října 2015,
k poškozeníýpočetních e dosažiteln
ní obou těchovává uspodříve předpknech a takce bude dámožnují kon
multimode 012) ng through
Čižmár, T., Express 22
Zámecký ho
í pozorovanalgoritmů,
né výsledné
chto problémořádané a p
pokládalo. Tk zachovat ále představntrolu světla
waveguide
chaos in m
GPU accel2(3), 2933-2
otel Třešť
né obrazov, které muzobrazován
mů. Nové předpověditTo následn
t kvalitní zven toolboxa ve vláknec
es for pure
multimode fi
lerated tool2947 (2014)
vé informacusí kontrolní.
experimentelné chováně umožňuzobrazováníx využívajích zrychlit a
e fibre-base
bres, Natur
lbox for rea)
ce. lní
nty ání uje i ící až
ed
re
al-
15
Mu
SOODLI
MiÚstKráww
Ob
speVySemtecodmsto Ses
z dplotrysvakna Zvosmúhl
Or
v te
ultioborová k
OUŘADDMĚŘOITOGRA
iroslava Htav přístrojoálovopolská
ww.isibrno.c
bor: Kohere
Tento ektroskopickysoké učenmiconductohniky AVČměřovacíholu elektrono
stava interf
Uspořádiferenciálníochy k boduska litografkuové komonanometrovolili jsme u
měřovány dvlové odchyl
Obr. 1: Optrovinných zr
Konstrelekomunik
konference L
NICKOOVÁNÍ PAFU
Holá, Joseové technikyá 147 Brno cz
enční optika
projekt kých techní technické
or Czech repČR, v.v.i.. o systému, lového litogr
ferometru
ádání interfeího principu, který nejléfického sysory způsobevé úrovni, h
uspořádání, kva svazky a lky, obr. 1.
tické uspořárcadel umís
rukce intekační oblas
ASER 55, 2
VÝ INTPOLOH
ef Lazar, y AVČR, v612 64, tel.
a - Koherent
se nazýnik pro nané v Brně/Fpublic, s.r.oV rámci tohlaserového zrafu.
ferometru pru. Konceptépe představstému. Vztaené teplotníhrají tyto vlikteré respekv obou drah
ádání interfestěných nad
erferometru ti (= 155
1. října – 23.
TERFERHY VZOR
Martin Čv.v.i
: +420 541
tní lasery a
ývá „Platno a mikro
Fakulta stroo., Optagliohoto projekzdroje a de
ro měření pt diferenčn
avuje vztažnažení vůči ími a tlakovivy zásadní ktuje referen
ahách jsou u
ferometru prd sebou. Hor
svazky měř
je navr50 nm). P
. října 2015,
ROMETRRKU EL
Čížek, Šim
514 127, e-
interferome
tforma pootechnologiojního inžeo s.r.o., Tescktu pracujeetekční tech
polohy souřního měřeníné místo soutomuto bod
vými změnaroli. nční a měří
umístěny ko
ro diferenčnrní svazky přicí trasu.
ržena pro Předpokládá
Zámecký ho
RICKÝ LEKTRO
mon Řeřuc
-mail: hola@
etrie
okročilých ie“. Řešitelenýrství a can Brno, sme na návniky pro so
řadnicovéhoí předpokláustavy. Tímtdu účinně pami. Je-li cí
cí zrcadla noutové odraž
ní měření v jpředstavují r
infračervá se polovo
otel Třešť
SYSTÉMONOVÉ
cha a On
@isibrno.cz
mikroskolem tohotospoluřešite
s.r.o. a Ústavrhu interferouřadnicové
o stolu litogádá vztažen
mto bodem jepotlačí vlivílem rozliše
nad sebou, nažeče kompe
jedné ose oreferenční t
venou vlnodičový la
M PRO ÉHO
dřej Číp
z,
opických o projektu elé jsou Oav přístrojovrometrickéhé odměřová
grafu vychání referenče elektronovvy deformaení a přesno
na každé jsoenzující ma
drazem od trasu, dolní
ovou délkserový zdr
a je
ON vé ho ání
ází ní vá ací ost
ou alé
ku roj
16
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
s optovláknovým výstupem a rozvodem světla optickými vlákny. Laserový zdroj je klíčovou komponentou sestavy a jsou na něj kladeny nejvyšší nároky a to na spektrální vlastnosti, stabilitu optické frekvence, šířku spektrální čáry, frekvenční/fázový šum. Tyto všechny vlastnosti musí být při výběru a konstrukci laserového zdroje zohledněny. Poděkování Autorka vyjadřuje tímto poděkování za podporu projektům GA ČR, č. GB14-36681G, EMRP projektu IND58 6DoF financovanému společně zeměmi participujícími v EMRP v rámci EURAMET a Evropskou unií, TA ČR, projekty: TA02010711, TA0101995, TE01020233. Výzkumná infrastruktura byla podpořena MŠMT, projektem LO1212, CZ.1.05/2.1.00/01.0017, a Akademií věd České republiky, projektem RVO:68081731.
17
Mu
60PR
PaKaÚstCh+42
Ob
VlápevvynvláTíms aksicebývsva VýAVdopTASchv laaby
Oblas
HRgraodrdioslučozncladvidů
ultioborová k
0W CW RŮMYS
avel Honzašík, Pavetav fotonikyaberská 57,20 266 773
bor: vláknov
áknové lasevnolátkovýcnikající kvaákno a výstum se liší od ktivním proe mohou obvá mnohaviazku vysoký
ýzkum vláknV ČR, v. v. ipovanými v
A ČR, byl vyhéma laseruaboratornímy mohl být t
br.1. Schémaeru.
R-FBG – hating (Brarazivostí), LDdy), PSC čovač signál
načení použidding modeů.
konference L
THULIOSLOVÉ A
zátko, Filiel Koška ay a elektron, 18251, Pra431, honza
vé lasery pr
ery se prosazch laserů přalitě výstupnupní svazek DPSS (diod
ostředím ve bsahovat ve idové a slouý, tj. svazek
nových lasei. pokrývá š
vlákny [1-7]yvinut CW tu je na Obr. m uspořádántestován pro
a zapoje
high reflectaggovská mD1-6 – Lase- pump s
lu a čerpání,itého aktivníe stripper -
ASER 55, 2
OVÝ VLA MEDI
p Todoroa Ondřej
niky, Akademaha 8 - [email protected]
ro průmyslo
zují v průmedevším díkního svazkuse vyznaču
de pumped formě krystsvém obch
uží pouze prk není difrak
rů a optickýširoké spekt]. V rámci pthuliový vlá1. a charak
ní, bude po oo konkrétní
ení vlákn
tivity fiber mřížka s ver Diodes (laignal comb PLMA… –
ího vlákna, - zádrž pláš
1. října – 23.
LÁKNOICÍNSKÉ
ov, YauhePodrazkýmie věd ČRylisy, Českáz, www.ufe
ové a medic
myslu a mediky své vyso
u. Aktivním uje vysokousolid state) talů nebo te
hodním názvro přenos enkčně limitov
ých vláken ntrum problemprojektu THáknový lase
kteristika výoptimalizacprůmyslov
nového
Bragg vysokou aserové biner - – typové CMS - šťových
. října 2015,
VÝ LASÉ APLIK
en Baraveý
R, v.v.i. á republika.cz
ínské aplika
icíně a postuoké energeti
médiem vlu radiancí a p
laserů, kterenkých diskvu termín „vnergie. Radivaný.
na pracovišmatik, včetn
H01010997, er s maximáýstupního výci některýché, případně
Obr.2. Chav závislostZávislost vproložena l
Zámecký ho
SER PROKACE
ets, Pavel
ace
upně vytlačcké účinnosáknových laparametremrými se zpra
ků. Diodovévláknový“, iance je nízk
šti Ústavu foně výkonnýpodpořenéh
álním výstupýkonu na Obh jeho param
i medicínsk
arakteristikti na čerpacvýstupního vlineární funk
otel Třešť
O
Peterka,
čují jiné drusti, kompakaserů je jed
m kvality svavidla označ
é, diskové a avšak optická a parame
otoniky a elých laserů s ho programpním výkonbr. 2. Laser
metrů zapouké aplikace.
ka výstupnícím výkonu. výkonu na kcí PL=0.46*
Ivan
uhy ktnosti a novidové azku M2~1.čují lasery další lasery
cké vlákno etr kvality
lektroniky thuliem em Epsilon
nem 60 W. r, který je uzdřen, tak .
ího výkonu čerpacím je(Pp-10.2).
.
y
n
u
e
18
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
V současnosti jsou průmyslové výkonové vláknové lasery téměř výhradně založeny na ytterbiem dopovaných vláknech a generují záření v okolí vlnové délky 1 µm. Oproti tomu thuliem dopované vláknové lasery emitují záření s vlnovou délkou ~2 µm, v tzv. „oku bezpečné“ spektrální oblasti (>1.4 µm), kde díky absorpci ve vodě, je práh poškození sítnice lidského oka posunut až o 4 řády. Praktické výhody thuliem dopovaných vláknových laserů, oproti ytterbiovým, se v průmyslových aplikacích neomezují pouze nižšími nároky na zabezpečení laserového pracoviště, ale umožňují díky vysoké absorpci záření s vlnovou délkou ~2 µm také opracovávat širší škálu polymerních materiálů, včetně transparentních. Absence potřeby přidávání barviv do výchozího polymerního materiálu snižuje výrobní náklady a otevírá cestu k novým konstrukčním řešením a technologickým postupům. Příkladem může být proces laserového odstraňování vtoků u výlisků vyrobených moderní dvojvstřikovou technologií (automobilové reflektory apod.), kdy jsou do formy současně vstřikovány dva typy polymerů - transparentní a plněný barvivy. Jediný thuliový vláknový laser by nahradil oba lasery v dnes používaných laserových systémech, kdy transparentní plast se opracovává CO2 laserem a plast s barvivy se opracovává ytterbiovým vláknovým laserem. Thuliové vláknové laserové systémy přitahují pozornost nejen v průmyslových aplikacích ale také v senzorových aplikacích (chemická analýza – LIDAR systémy) a medicíně (fragmentace ledvinových kamenů nebo léčba benigní hyperplazie prostaty). Dále se používají pro čerpání holmiových vláknových laserů. Poděkování: Výzkum byl podpořen Technologickou agenturou České republiky v rámci programu Epsilon, projektem č. TH01010997 a Grantovou agenturou České republiky v rámci projektu GAP102 14-35256S. Literatura:
[1] P. Honzatko, Y. Baravets, F. Todorov, P. Peterka, and M. Becker, Coherently combined 20 W at 2000 nm from a pair of thulium-doped fiber lasers. Laser Phys. Lett. 10 (2013) 095104.
[2] P. Honzátko, P. Vojtisek, and B. Vitovec, Progress in thulium-doped fiber lasers and aplifiers. SPIE Proc. 8697 (2012) 86971J.
[3] P. Peterka, P. Honzatko, I. Kasik, J. Cajzl, and O. Podrazky, Thulium-doped optical fibers and components for fiber lasers in 2 µm spectral range (Invited). SPIE Proc. 9441 (2014) 94410B.
[4] P. Peterka, P. Honzátko, M. Becker, F. Todorov, M. Písařík, O. Podrazký, and I. Kašík, Monolithic Tm-Doped Fiber Laser at 1951 nm With Deep-UV Femtosecond-Induced FBG Pair. IEEE Photonics Technology Lett. 25/16 (2013) 1623-5.
[5] P. Peterka, P. Honzátko, I. Kašík, A. Michková, Fiber lasers. ed. Science around us (in Czech), Academia, 2014. (www.ufe.cz/sites/default/files/Media/vlaknove_lasery.pdf)
[6] P. Koska, Y. Baravets, P. Peterka, J. Bohata, and M. Pisarik, Mode-Field Adapter for Tapered-Fiber-Bundle Signal and Pump Combiners. Applied Optics 54/4 (2015) 751-6.
[7] P. Koška, P. Peterka, J. Aubrecht, O. Podrazký, F. Todorov, Y. Baravets, P. Honzátko, and Ivan Kašík, Enhanced pump absorption efficiency in coiled and twisted double-clad thulium-doped fibers. Advanced Solid State Lasers, paper ATu2A.23, Berlin, Germany, 4-9 October 2015.
19
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
OPTICKÉ DIAGNOSTICKÉ METODY V ENERGETICE
Jan Hrabina Ústav přístrojové techniky AV ČR, v.v.i. Královopolská 147, 61264 Brno, email: [email protected]
Obor: laserová spektroskopie, interferometrie, speciální optovláknové prvky
Stoupající poptávka a spotřeba elektrické energie představuje závažný společenský problém. Každý typ zdroje elektřiny má své výhody i nevýhody, k optimálnímu pokrytí spotřeby elektrické energie je třeba využívat kombinace různých typů zdrojů. Hlavní zdroj elektrické energie v České republice představují uhelné elekrárny (podíl na celkově vyrobené elektřině >50%). Jejich hlavním negativním dopadem je tvorba škodlivých emisních látek vznikajících při spalování paliva. Ačkoliv již všechny uhelné elektrárny v ČR prošly v průběhu 90. let modernizací (odlučovače popílku, odsiřovací jednotky), je pro udržení jejich provozu třeba splňovat i stále se zpřísňující emisní normy na ostatní škodliviny (zejména oxidy dusíku, NOx). Oxidy dusíku vznikají hlavně při nedokonalém spalování a pro jejich redukci se dá využít metody optimalizace spalovacího procesu. Optimalizace spalování přináší kromě redukce emisí i velmi významnou finanční úsporu na spotřebovaném palivu, je třeba si uvědomit, že objemy spáleného paliva v uhelné elektrárně s instalovaným výkonem několika stovek MW dosahují mnoha tun uhlí za minutu. Poté i nepatrné zvýšení účinnosti v desetinách procent představuje ušetřené finanční prostředky v řádu milionů Kč. Mezi hlavní problémy při snaze optimalizace spalování uhlí je značně kolísající kvalita paliva (nutnost relativně rychlých akčních zásahů regulátoru) a nemožnost použití konvenčních analyzátorů prostředí uvnitř kotle (extrémní teploty). Běžné senzory nelze použít ani v prostoru komínu nad kotlem, kotel totiž běžně obsahuje větší množství hořáků a diagnostikou spalin na komínu nepoznáme, který z nich potřebuje regulační zásah (palivo se do kotle přivádí do spalovací komory ve formě prachu, který pak v prostoru kotle vytváří pohybující se hořící oblaky). K diagnostice spalovacího procesu lze nicméně využít některé bezkontaktní optické měřicí metody. Za hlavní diagnostický nástroj pro analýzu takového spalovacího procesu lze považovat metody laserové spektroskopie. Ty jsou založené na měření tvaru absorpčních sledovaných látek pomocí vhodně vybraných laserových zdrojů, ze kterých lze přímo zjistit koncentraci chemické látky. Ukazatelem kvality spalování je například úroveň koncentrace kyslíku, k jejíž analýze se využívají absorpční pásy O2 v regionu vlnových délek 760-770 nm. Rozložení teplotních polí ve spalovací komoře je pak analyzovatelné spektroskopickou detekcí disociace molekul vody, při které srovnáváme úrovně několika absorpčních spekter ve spektrální oblasti 1,1 až 2,0 m pomocí vhodných laserových zdrojů. Z poměru úrovní těchto spekter lze nejen tyto gradienty teplotních polí mapovat, ale zjistit i hodnoty teplot uvnitř komory. Samostatnou kapitolou je pak přímá spektroskopická detekce množství jednotlivých škodlivých látek. V případě použití vhodně navržené soustavy detekčních svazků monitorujících prostor nad všemi hořáky a analýzou naměřených dat je pak možno vyhodnocovat spalovací proces v celém kotli a pružně reagovat na jeho pracovní stav (regulace množství přiváděného paliva a kyslíku).
20
Mu
Opuvnoblsvépravyhkva Detnam UvMědiasna PodTenprospopodRV Da
ultioborová k
Zá
ptické metodnitř spalovalakem prostému zdroji.achových čhodnocovatadratním fo
tekce směruměřená rychl
vedené navrělník I. Byagnostiku spadno řídit.
děkování nto výzkumojekt IND58olu s MAEDdpořena M
VO:6808173
alší oblasti z
Návrh Frekve Lasero Lasero
konference L
áznam absorp
dy lze dáleací komorytorově rozp Z rozptylučástic, v kot rychlost a todetektore
u a rychlostilost je na úro
rhované meylo prokázápalovacího
m je podpo8 6DoF, TADI/MENES
MŠMT, pro31.
zájmu s nab
a realizace enční stabiliová interferoová spektros
ASER 55, 2
pčních spekt
využít i pry. Laserovýptylován a vu a odraženombinaci ssměr proudm, tak vyso
i pohybu provni 10 m/s).
etody byly no, že komprocesu a
ořen grantyA ČR, projSR, projekt:ojekty LO1
bídkou spol
referencí opizace laserů ometrie – mskopie
1. října – 23.
ter molekul v
ro detekci ý svazek jvychylovánného svazkus detekcí sdících částicokorychlostn
rachového o
prakticky mbinace těclze s jejím
y GA ČR, ekty: TA02: 7AMB14F1212, CZ.
lupráce:
ptických kmů multidimensi
. října 2015,
vody používa
směru a ryje při průcn, částečně u je pak msměrové výc. Snímání ní kamerou
oblaku uvnit
odzkoušenychto techni
využitím s
projekt GA2010711, TFR040/31171.05/2.1.00
mitočtů a las
ionální systé
Zámecký ho
aný k diagno
chlosti pohchodu pohyse na této p
možno usuzýchylky svobrazu je m.
tř kotle (sní
y na spalovk představuspalovací p
A14-36681GA0101995, 75QB. Infra/01.0017 a
serových sta
émy
otel Třešť
ostice teploty
hybu prachoybujícím sepřekážce od
zovat na vevazku je možno prov
ímky po 2
vací komořuje vhodný
procesy pod
G, EURAM TE010202astruktura pa AV ČR
andardů
y.
ových oblake prachovýdráží zpět kelikost a tvpoté možn
vádět jak víc
ms, výsledn
ře Elektrárný nástroj prdobného typ
MET, EMR233 a MŠMprojektu by
R, projekte
ků ým ke
var no ce
ná
ny ro pu
RP MT yla m
21
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
DIGITÁLNÍ SYNTEZÁTOR PRO KOMPENZACI DOPPLEROVA JEVU NA OPTICKÝCH TRASÁCH
Václav Hucl, Martin Čížek, Minh Tuan Pham, Lenka Pravdová, Ondřej Číp Ústav přístrojové techniky AV ČR, v.v.i., oddělení koherenční optiky Královopolská 147, Brno, 612 64 +420 541 514 529 [email protected]
Obor: Interferometrie, vláknová optika, analogová a digitální elektronika, zpracování RF signálů, vlivy prostředí
Distribuce vysoce stabilních optických frekvencí po optovláknových trasách velice často naráží na problém, že stabilita optické frekvence laseru na vzdáleném konci trasy je degradována působením vnějších vlivů na vlákno [1]. Mění-li totiž vlákno vlivem změn teploty svoji délku, či je vystaveno vibracím, dochází k uplatnění Dopplerova jevu. Pro detekci a následnou kompenzaci Dopplerova jevu na optovláknových trasách je často používáno uspořádání, kdy takováto trasa tvoří měřicí rameno nevyváženého Michelsonova nebo Mach-Zehnderova interferometru. Jedná se o podobný princip, jaký je využíván i pro měření fázového šumu laserů [2]. Na Obr. 1 je příklad schematického uspořádání sestavy využívající Michelsonův interferometr. Optická frekvence laseru je po průchodu optickým cirkulátorem C1 a akustooptickým modulátorem AOM vysílána po optickém vlákně do místa příjmu. Zde je část laserového záření odbočena pro potřeby uživatele OUT a zbytek se vrací přes optický cirkulátor C2 stejnou trasou zpět do místa vysílání. Přenosové optické vlákno tak pracuje v režimu obousměrné komunikace.
Obr. 1: Princip kompenzace Dopplerova jevu v optovláknové trase. AOM – akustooptický modulátor; C1, C2 – cirkulátor; LP – dolní propust; PD – fotodetektor; PID – PID regulátor; VCO – napětím řízený oscilátor; fAOM – frekvence buzení AOM; fbeat – frekvence detekovaného zázněje; fRef – frekvence referenčního signálu pro fázový závěs; ε(t) – regulační odchylka. Za předpokladu, že je referenční rameno interferometru vůči měřicímu zanedbatelné délky, jsme sledováním změn interferenční fáze schopni kvantifikovat Dopplerovské posuvy optické frekvence, ke kterým dochází na optovláknové trase. V ideálním případě, kdy k žádným posuvům optické frekvence nedochází, a zároveň máme dokonale stabilní laser, je detekovaná interferenční fáze konstantní. Modulátorem AOM, který frekvenci procházejícího světla posouvá o frekvenci budícího signálu a vláknovým směšovačem 50/50 provádíme
22
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
heterodynní detekci interferenční fáze. V tomto případě je výstupem fotodetektoru PD napětí odpovídající vysokofrekvenčnímu (vf) harmonickému signálu (zázněji) o frekvenci rovné dvojnásobku frekvence referenčního harmonického signálu, kterým je buzen modulátor AOM. Interferenční fáze nesoucí informaci o Dopplerově posuvu potom odpovídá fázovému posunu mezi detekovaným záznějem na detektoru PD a signálem z napětím řízeného oscilátoru VCO, budícím AOM. Následně je možné vliv Dopplerova jevu v optickém vlákně kompenzovat změnami kmitočtu signálu VCO budícího AOM a působit tak proti posunům optické frekvence. Signál z výstupu směšovače je po úpravě dolní propustí použit jako regulační odchylka pro proporcionálně-integračně-derivační (PID) regulátor řídící frekvenci napětím řízeného oscilátoru VCO. V ustáleném stavu regulace je tak zázněj fázově zavěšen na referenční signál, změny frekvence signálu VCO působí proti Dopplerovským posuvům optické frekvence laseru v trase a na zmíněném výstupu OUT trasy je k dispozici laserový signál o stabilní optické frekvenci odpovídající přesně laseru na vstupu do celé trasy. Po elektronické stránce lze popsanou regulační smyčku realizovat čistě analogově, avšak je možno ale i přistoupit k digitálnímu řešení. V našem příspěvku popisujeme variantu elektronického zapojení na Obr. 2, kde je detekce fáze signálu z fotodetektoru prováděna analogově, PID regulace je prováděna digitálním signálovým procesorem (DSP) a VCO je nahrazen obvodem přímé digitální syntézy signálu (DDS) řízeným přes rychlé sériové komunikační rozhraní z DSP.
Obr. 2: Blokové schéma navrženého zapojení elektroniky pro stabilizaci optické linky, kde je analogový regulátor a napětím řízený oscilátor nahrazen digitálním signálovým procesorem a obvodem pro přímou digitální syntézu signálu. A – zesilovač; BP – pásmová propust; LP – dolní propust; DSP – digitální signálový procesor; ADC – analogově-digitální převodník; PID – regulátor realizovaný v softwaru DSP; SPI – rychlá sériová sběrnice; DDS - obvod pro přímou digitální syntézu signálu; CH 1,2 – výstupní kanály DDS; CAN – rozhraní sběrnice CAN. Předpokládáme opět Michelsonovo uspořádání interferometru. Nejdříve je signál z fotodetektoru PD přiveden na vstup IN, kde je následně vybrána užitečná část spektra se záznějem pomocí pásmové propusti BP v okolí frekvence 160 MHz. Tato frekvence odpovídá dvojnásobku budící frekvence fref = 80 MHz modulátoru AOM. Upravený signál je dále zesílen zesilovačem A se ziskem cca 25 dB a znovu filtrován pásmovou propustí BP. Ve směšovači je signál násoben referenčním signálem o stabilní frekvenci fref = 160 MHz generovaným kanálem CH2 obvodu digitální syntézy DDS. Výsledkem je demodulovaný signál, jehož nízkofrekvenční složka ε(t) je úměrná fázovému posunu vstupního IN a referenčního signálu fref. Ta je ze signálu oddělena dolní propustí LP a dále zpracovávána procesorem DSP. V obslužném softwaru DSP je realizován algoritmus digitálního PID kontroléru, který prostřednictvím rozhraní SPI řídí frekvenci fAOM signálu generovaného kanálem CH1 obvodu DDS, který budí akustooptický modulátor. Střední hodnota fAOM je 80 MHz, ta je pak dále korigována o hodnotu regulačního zásahu fPID[ε(t)], který působí proti Dopplerovskému posunu optické frekvence na optické trase.
23
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
Realizovaná elektronika je zdokumentována na Obr. 3. Vysokofrekvenční část zapojení je založena na modulech vyráběných firmou MiniCircuits, digitální signálový procesor je DSP 56F8365 od výrobce Freescale, obvod pro přímou digitální syntézu je typ AD9959 od výrobce Analog Devices.
Obr. 3: Fotografie realizované elektroniky. Levá část obsahuje analogové bloky pro zpracování radiofrekvenčního signálu (filtrace, zesílení a fázová detekce). V pravé části jsou desky s 4-kanálovým DDS obvodem AD 9959 a digitálním signálovým procesorem DSP 56F8365. Výhodou řešení využívajícího digitální zpracování a syntézu signálů je jeho variabilita a jasně matematicky definované parametry. Vzorkovací frekvence DDS může být odvozena od přesného radiofrekvenčního normálu, jako jsou např. GPS řízený stabilní oscilátor, rubidiové hodiny, H-maser apod. Obvod AD9959 dovoluje generovat 4 synchronně vzorkované signály v rozsahu 0 – 250 MHz. Námi realizované zapojení tak po nezbytné úpravě analogové části může pracovat i s jinými frekvencemi než 80 a 160 MHz uvedenými výše. Šířka pásma regulace pomocí DSP je až 100 kHz, což je hodnota dostačující pro kompenzaci většiny fluktuací optické frekvence způsobených především pomalými teplotními změnami nebo vibracemi v řádu max. jednotek kHz. Pro nastavování parametrů regulace a sledování činnosti obslužného softwaru procesoru je zařízení vybaveno rozhraním sběrnice CAN s protokolem CANopen, což umožňuje plnou vzdálenou správu systému. LITERATURA [1] Marra, G.; Margolis, H. S.; Richardson, D. J. Dissemination of an optical frequency comb over fiber
with 3 × 10−18 fractional accuracy, Opt. Express 20, 1775-1782 (2012) [2] Šmíd, R.; Čížek, M.; Mikel, B.; Číp, O. Frequency Noise Suppression of a Single Mode Laser with an
Unbalanced Fiber Interferometer for Subnanometer Interferometry. Sensors 2015, 15, 1342-1353. Poděkování Autor vyjadřuje tímto poděkování za podporu projektu GA ČR, č. GA14-36681G.
24
Mu
M
Pe1 Úrep2 Úww
Ob
Poptecstavzejukozalv mvzdmei něStápřepásobamělase JádměMikterozdal(koroz51 jso Pronavzajměi osbod Jakpovodrdvo1. P2. L
ultioborová k
MĚŘENÍ
etr JedličkÚstav přístrojpublika, wwÚstav geonikww.ugn.cas.
bor: Lasero
pisované zahniky AV vů horskéhména umělončení stavepenými
měřeném úsdálenosti, zechanické sěkolika let. ávající metoed každým smem vyžada referenčníěření velmi erem, které
drem systéměřič vzdálenkro-Epsilon
erý má dosahzlišení 0,1mlší parametrolem 1W), mzměry (210 mm) a hmou pro toto p
o montáž lidvrhli dvouosišťuje, že oěřicího lasersa montáže dem.
ko odražeč jvrchu je divrazila od eleou významnPodle intenzLidar měří z
konference L
VZDÁL
ka 1, Martojové technikww.isibrno.cky AV ČR, cz
ové měření v
ařízení vzni(UPT). Prao masivu ple vytvářenývby. Toto ocelovými eku díla síť
ze kterých ituaci i zm
oda měření jměřením juduje opakoví body. V p
komplikovby bylo spo
mu je lidarovosti od firmn, typ ILR1h 0,1 až 150
mm. Také jery jako spotřmechanickémm x 99 m
otnost (980 použití vhod
daru jsme sý závěs. Tesa svazku
ru, osa rotacprochází je
je použita lvergentní, kementu povných efektůzity odraženz jakéhokol
ASER 55, 2
LENOST
tin Čížek ky AV ČR,z v.v.i., Stude
vzdáleností
iklo ve spolacovníci UGpotřebují zjiých podzemměření se svorníkov
ť měřicích bse vypočít
měna distrib
je založena ustováno vvanou mechpřípadě špavané. Cílemolehlivější,
vý my
181, 0 m, eho řeba
mm x g)
dné.
en
ce edním
esklá kuličkkuželový. Z
vrchu koule,: ného světla i směru vžd
1. října – 23.
TI REFE1, Lubom v. v. i., Krá
entská 1768
í, lidar, geom
lupráci ÚstGN v rámciišťovat a m
mích prostorprovádí po
vými tyčembodů. Mezi jtává deform
buce napěťo
na používákalibračnímhanickou m
atně dostupnm výzkumurychlejší a j
ka z nerezoZpět do obj, který je ko
lze nastavitdy proti stře
. října 2015,
ERENČN
mír Staš 2,álovopolská
8, 708 00 O
mechanika.
tavu geoniki svého výz
měřit m.j. der jak při jejomocí sítě
mi se závitejednotlivýmmace díla, ového pole
ání speciálním rámu. Kamontáž odečných referenu bylo vyvjednodušší.
ové oceli. Svjektivu lidaolmý na sm
t směrováníedu koule.
Zámecký ho
NÍCH BO
Josef Maá 147, 612 6
Ostrava-Por
ky AV (UGNzkumu napěeformace a jich budová
referenčníem. Konce
mi body je pa následně
. Tato měř
ího komparaždé měřeníčítacího zařnčních bodůvinout meto
vazek laseruaru se vrátí ěr dopadu s
í lidaru.
otel Třešť
ODŮ
alík 2 64 Brno, Če
ruba, Česká
GN) a Ústavěťových a dzměny přir
ání, tak i dlích bodů re těchto svpotřeba opa
ně v závislření probíh
rovaného páí vzdálenosřízení a kondů (ve výškáodu využív
u odražený í ta část svěsvazku. Tím
eská
á republika,
vu přístrojovdeformačnícrozených, aouhodobě p
realizovanýcvorníků tvoakovaně měřosti na geo
hají v obdo
ásma, které sti takovýmnce pásma nách apod.) jvající měře
od kulovéhětla, která
m je dosažen
vé ch ale po ch oří řit o-bí
je mto
na je ní
ho se no
25
Mu
Po laseopa Naarenas Při V pa spDaMa
ZávZař(prpom PodDěv ha R Da
ultioborová k
započítání eru a středakovatelnos
astavení smetačního šrostavujeme p
měření je počítači běpočítá zákla
ata se ukládaatlab, Oo Ca
věr řízení bylo rodloužení umocí servom
děkování: kujeme za
horninovém RVO:6814553
alší oblasti z
Měřen Elektro
konference L
příslušnýchdem kulovéhst měření a d
ěru lidaru oubu. K jempodle intenz
lidar připoží vyhodnoadní statistiají ve formalc, apod.).
otestovánoupevňovací motorů a ka
a podporu prostředí a
3.
zájmu:
í vzdálenosonika pro m
ASER 55, 2
h délkovýchho odražečdalší matem
se provádí mnému naszity odražen
ojen k PC ocovací SWcké údaje p
mátu .CSV a
o a použito tyče, dopln
amery namo
projektůmvývoj meto
tí laserem měřicí systém
1. října – 23.
h korekcí ze a to pro
matické zpra
nahrubo pstavení slouného světla a
pomocí kaW, který kpotřebné proa finální zpr
při prvnícnění SW). Vontované na
m MPO-TIPodik pro po
my
. října 2015,
získáme vzdlibovolný
acování výs
přímým natuží mikrošroa rozptylu z
abelu, kterýkomunikuje o posouzeníracování pro
h měřeníchV dalším kroa objektiv lid
P FR-TI3/5suzování dl
Zámecký ho
dálenost mesměr měřenledků.
točením lidouby s pák
změřených h
ým se řeší s lidarem,
í správnostiobíhá jiným
h. Byly prooku je v plándaru.
79 Výzkumlouhodobé s
otel Třešť
ezi bodem rení. Toto je
daru rukou kovým převhodnot.
napájení i ukládá na
i měření přím programem
ovedeny droánu vyzkouš
m sdruženstability pod
rotace závěse zásadní pr
a dotaženívodem. Lid
komunikacaměřená daímo v terénm (Ms Exce
obné úpravšet směrová
ých procesdzemních d
su ro
m dar
ce. ata nu. el,
vy ání
sů děl
26
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
KOMPAKTNÍ ZAŘÍZENÍ PRO MĚŘENÍ FLUORESCENCE OPTICKÝM VLÁKNEM V MIKROFLUIDNÍCH ČIPECH
Jan Ježek, Zdeněk Pilát, Pavel Zemánek Optickémikromanipulačnítechniky,ÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.Královopolská147,Brno61264Tel.: +420 541 514 282, E-mail: [email protected], WWW: http://www.isibrno.cz/omitec/
Obor:Vláknováoptika,laserovésystémy,mikrofluidníčipy,mikrokapénky,spektroskopie
V současné době mnoho chemických a biologických oborů využívá pro své pozorování různé formy spektroskopie. Jednou z nejrozšířenějších metod je fluorescenční spektroskopie. Mnoho biologických objektů je možné označit fluorescenční látkou a následným pozorováním a vyhodnocením emisních spekter se určuje např. rychlost reakcí, koncentrace daných látek, poloha označených struktur v objektu, atd. Zároveň se v posledních pěti letech se začaly bouřlivě rozvíjet mikrofluidní techniky, které využívají mikrofluidní platformy kanálků, kterými protéká nosná kapalina, která unáší kapénky o průměru od jednotek po desítky až stovky mikrometrů. Tyto kapénky nemísitelné s nosnou kapalinou slouží jako kapalné mikrokontejnery obsahující analyzovaný vzorek a nezbytné reagenty. Tyto kapénky lze, pomocí speciální mikrofluidních technik, dále dělit (paralelizace procesu bez navýšení množství vzorku a chemikálií), fúzovat kapénky s různým obsahem (řízené spouštění chemických reakcí), vysokou rychlostí měnit koncentrace reaktantů v kapénce (koncentrační gradienty), apod. V našem příspěvku představujeme zařízení, které kombinuje fluorescenční spektroskopii s vláknovou optikou. Zařízení umožňuje vysokou rychlostí (v řádu kHz) detekovat fluorescenční signál přicházející ze zkoumaného vzorku, do kterého lze vložit optické vlákno, např. z mikrokapénky proudící v mikrofluidním čipu, z kapaliny tekoucí průhlednou kapilárou, apod. Zařízení využívá laserovou diodu na vlnové délce vhodné k excitaci fluorescence, sadu filtrů pro excitační a emisní vlnovou délku, optiku pro fokusaci laserového záření do optického vlákna a vysoce citlivou rychlou fotodiodu pro detekci fluorescence.
Obrázek 1: Vlevo - prototyp systému o vlnové délce 450 nm. Nahoře je laserový modul, před ním otočný filtr na regulaci prošlého výkonu, vlevo je žluté vlákno, do kterého je laserový svazek veden přes dichroické zrcadlo (uprostřed) a fokusační modul. Vpravo je umístěna lavinová dioda, která detekuje fluorescenci na delších vlnových délkách, která přichází přes optické vlákno. Vpravo – Kompaktní systém pro vlnovou délku 532 nm. Laser je uprostřed, nahoře je optické vlákno s kolimační čočkou, dole fotodioda s měřící kartou a mezi nimi dichroidní zrcadlo.
27
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
Naše sestava (viz. Obr. 1) je složena z laseru o vlnové délce 450nm, laser je odražen dichroidním zrcadlem odrážejícím vlnové délky kratší než 460 nm a fokusován do multimodového optického vlákna s jádrem o průměru 50 µm. Toto vlákno slouží jako excitační a zároveň i pro sběr emisního záření. Emisní signál je po průchodu filtrem zaostřen na lavinovou diody FirstSensor. Signál z lavinové diody je veden do zesilovače (OP177), A/D převodníku National Instruments a zpracován s využitím LabView Signal Express.
Toto zařízení jsme testovali na zjišťování koncentrace fluoresceinu ve vodních kapénkách nesených v oleji. Kapénky byly vygenerovány mikrofluidním čipem, který umožňoval plynulou změnu koncentrace fluoresceinu v kapénkách. Nad výstupní kanálek mikrofluidního čipu jsme vložili optické vlákno a detekovali jsme procházející kapénky. Ze záznamu ve spodní části obrázku 2 je zřetelný nárůst a pokles fluorescence, jak kapénka prochází pod vláknem. Při kontinuální změně koncentrace fluoresceinu v kapénce jsme byli schopni v reálném čase monitorovat změnu fluorescence a kvantifikovat jeho koncentraci. Nyní máme připravený systém osazený laserem o vlnové délce 532 nm, který bude sloužit na sledování chemických reakcích různě koncentrovaných látek s buněčnými strukturami nesenými v mikrokapénkách. Autoři děkují za podporu TAČR (TA03010642) a MŠMT a EC (LO1212, CZ.1.05/2.1.00/01.0017).Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:
Tvorba PDMS mikrofluidních systémů „soft litografií“ Optická pinzeta a její využití Návrh a konstrukce mechanických komponent pro optické systémy Ramanovská mikrospektroskopie Fotopolymerace mikrostruktur Digitální mikrofluidika
Obrázek 2: Kombinace záběru z CCD kamery na procházející kapénky v čipu a časový průběh fluorescence kapénky zaznamenaný lavinovou diodou pro systém s jedním optickým vláknem. Jasný modrý bod je svazek excitačního laseru.
28
Mu
SUKO
MaOpKři
Ob
Spopřenašsys V kohnynTatzob Opprolevinfowitbiretec Thoimato reqvar Ap
ultioborová k
UPERCOOHERE
artin KleptiXs, s.r.o. ivoklátská 3
bor: Optická
olečnost Opesnou metrošich pracovstému a kon
nedávné doherenční tomní našlo uplto technologbrazování.
ptical Coherovides real-vel resolutioformation frthin the samefringence hnology.
orlabs has daging resoluincrease ou
quirements, rying applic
pplication Ex
Art Conser
konference L
ONTINUENTNÍ T
čka
37, 199 00 P
á koherentn
ptiXs, s.r.o. ologii a vývníků je schnčící dlouho
obě došlo kmografie (Olatnění v biogie však mů
rence Tom-time, 1D don and mirom a sampmple. It can
contrast or
designed a butions, and ur ability to
we have dcations.
xamples
rvation D
Biology
ASER 55, 2
UUM LATOMOG
Praha 9 Tel.
ní tomografi
se zabývá zkum od phopna posk
odobou údrž
ke spolupráOCT) výsledo zobrazováůže najít up
mography (Odepth, 2D cillimeters ople based o
n provide rer functiona
broad rangespeeds, wh
o provide Odesigned a
Drug Coatings
Tissue Bire
1. října – 23.
ASER PRGRAFII
.: +420 607
ie s bílým la
komplexnímpředních svkytnout službou zařízen
áci firem Tdkem čehožání. platnění i v
OCT) is a cross-sectionof imagingon light baeal-time imaal blood flo
e of OCT imhile having OCT imagin
highly mo
3D Pro
efringence
. října 2015,
RO OPT
7 014 278 E-
aserem
mi dodávkavětových výužby začínaní a aplikačn
Thorlabs a ž je v mnoha
dalších obl
noninvasivnal, and 3D
g depth. Oackscatteredaging and iow imaging
maging systea compact
ng systems odular tech
ofiling
Mouse Lung
Zámecký ho
TICKOU
-mail: kleck
ami přístrojoýrobců. Díkající formouní podporou
NKT Phota ohledech
lastech nede
ve optical D volumetri
OCT imaged from diffeis capable og with opti
ems that covfootprint fothat meet
nology that
In-vivo
Retina
otel Třešť
U
ové technikky odbornýu poradensu.
tonics v obunikátní řeš
estruktivníh
imaging mric images wes consist ferent layersof being enhional exten
ver several or easy porteach custom
at can be o
Small
Cone Cells
cz
ky pro vysocm znalostetví, dodání
blasti optickšení, které j
ho testování
modality thwith micronof structurs of materihanced usinnsions to th
wavelengthtability. Alsmer’s uniqu
optimized fo
Animal
ce em m
ké iž
í a
hat n-ral ial ng he
hs, so, ue for
29
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
VELKOPRŮMĚROVÁ KOMPOZITNÍ LASEROVÁ ADAPTIVNÍ OPTIKA
Viliam Kmetík1, Bohumil Vítovec1, Lukáš Jiran1, 2, Šárka Němcová2, Josef Zicha2, Lenka Mikuličková3, Richard Pavlica3, Adolf Inneman4 1 Ústav fyziky plazmatu AVČR v.v.i., Za Slovankou 1782/3, 182 00 Praha 8 Tel.: (+420) 266 052 857, e-mail: [email protected], web: http://www.ipp.cas.cz/cz 2 Ústav přístrojové a řídicí techniky, FS ČVUT v Praze, 3 5M s.r.o., Kunovice, 4 Rigaku Innovative Technologies Europe s.r.o., Praha
Obor: Adaptivní Optika
Použití lehkých a pevných kompozitních materiálů pro bimorfní deformovatelné zrcadlo (BDM) umožnilo realizaci velkoprůměrové laserové adaptivní optiky. BDM bylo navrženo a modelováno s pomocí kompletní numerické simulace struktury vytvořené za tímto účelem a ověřené souborem měření a testů. Pro dosažení dostatečně velkého BDM byly vyvinuty
Obr. 1. Simulace BDM 300 mm Obr. 2. Realizované BDM 300 mm
Obr. 3. GUI originálního software pro řízení AO
30
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
nové technologie výroby pružného jádra, keramického aktuátoru a tenkostěnného zrcadla. Byl realizován unikátní vysokonapěťový multikanálový budič BDM a vytvořen originální systém řízení AO v programovém prostředí ControlWeb. Prototyp velkého BDM s kompozitním jádrem o průměru 300 mm s 61 elektrodami byl výroben a testován. Značné úsilí bylo věnováno vývoji a ověření vlastního numerického modelu pro simulaci a návrh struktury zrcadla realizované v programu Abacus. Pomocí tohoto modelu byly navržené jednotlivé komponenty BDM a též proběhla optimalizace BDM v plně integrované struktuře. Výstup simulace byl ověřován měřením na jednotlivých vzorcích zrcadel od jednoduchých modelů přes zmenšené modely finální architektury až po měření prototypu. Kontaktní měření bylo prováděno pomocí Taylor-Hobson profilometru a optické měření pomocí Shack-Hartman senzoru a holografické interferometrie. V laboratoři PALS bylo vybudováno testovací pracoviště velkoprůměrové adaptivní optiky s S-H senzorem a vlastním vyhodnocovacím software. Zde byl realizován kompletní AO systém s BDM a vlastním řízením. S použitím vlastního software WRC tento systém prokázal schopnost BDM vybudit jak fundamentální vlnoplochy, tak i volitelnou deformaci a umožnil též statickou i dynamickou korekci deformované vlnoplochy. Tato práce byla realizována s podporou TAČR v projektu TA01010878. Ústav fyziky plazmatu AVČR v.v.i., Praha (www.ipp.cas.cz) se věnuje nízko i vysokoteplotnímu plazmatu a podílí na výzkumu a vývoji řízené termojaderné fúze, využití elektrických výbojů, interakci plazmatu s jinými skupenstvími hmoty, likvidaci odpadů v proudu plazmatu, procesů plazmového stříkání. Součástí ÚFP je centrum pro ultrapřesnou a speciální optiku TOPTEC a laserový systém PALS uřčený pro generaci a výzkum vysokoparametrového laserového plazmatu. Ústav přístrojové a řídicí techniky, odbor Přesná mechanika a optika, Fakulta strojní Českého vysokého učení technického v Praze (control.fs.cvut.cz) zajišťuje výuku v akreditovaných oborech bakalářského, magisterského i doktorského studia Informační a automatizační technika, Optomechanika, Technická kybernetika a její pracovníci se podílí na výzkumu a vývoji v řadě řešených projektů jako např. Detekce axionů pomocí laserových experimentů, Mobilní měření, komprese a syntéza obrazu pro prostorově proměnnou odrazivost materiálů, Měřič rozložení tahu kovového pásu. 5M s.r.o., Kunovice (www.5m.cz ) podniká v oboru kompozitů a sendvičů, tj. materiálů a komponentů pro pokrokové a inovativní výrobky nebo aplikace. Zabývá se vývojem a výrobou těchto materiálů i konečných výrobků, kdy se orientuje především na speciální a náročné aplikace. Většina výrobků pochází z vlastního vývoje, příp. vychází ze spolupráce s výzkumnými ústavy nebo univerzitami. Rigaku Innovative Technologies Europe s.r.o., Praha (www.rigaku.com) je evropskou pobočkou firmy Rigaku Corporation a věnuje se designu, vývoji a výrobě rentgenových zdrojů, detektorů a optiky a dalších vědeckých produktů pro výzkum a průmysl.
31
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
AMPLITUDOVĚ FÁZOVÁ VORTEXOVÁ MASKA
Stanislav Krátký, Petr Meluzín, Michal Urbánek, Milan Matějka, Jana Chlumská, Miroslav Horáček, Vladimír Kolařík Ústav přístrojové techniky AV ČR, v.v.i. Královopolská 147, Brno 541 514 525, [email protected], www.isibrno.cz, ebl.isibrno.cz
Obor: elektronová litografie, fotošablony
Problematiku fázových masek jsme prezentovali již na předchozích ročnících této konference: počítačem generované hologramy [1] a fázové masky pro přípravu vláken s Braggovými mřížkami [2]. V tomto příspěvku se zaměříme na prezentaci výsledků dosažených při přípravě skleněné masky pomocí elektronové litografie, která na jedné podložce kombinuje dvě části; amplitudovou část a fázovou část vortexové masky [3], [4]. Obě dvě části jsou připraveny elektronovou litografií. Popis funkčních optických vlastností realizované masky by byl značně nad rámec tohoto příspěvku, a proto se připravuje k samostatné publikaci. Na jedné pětipalcové skleněné podložce byla realizována sada několika masek různých variant (různé geometrické rozměry a různý fázový zdvih pro naladění na požadovanou vlnovou délku). Amplitudová část masky (dvě tenká propustná mezikruží, viz Obr. 1 vlevo) je připravena standardním postupem. Výchozí skleněná destička je pokovena opticky nepropustnou vrstvou chrómu a tenkou vrstvou elektronového rezistu (PMMA, tloušťka ~ 400 nm). Po provedení expozice a vyvolání rezistové (binární) masky se selektivně odstranila vrstva chrómu pomocí mokrého leptání. Současně s přípravou amplitudové části masky byly rovněž exponovány tenké rysky pro finální rozdělení podložky na jednotlivé optické prvky. A dále bylo nutné vytvořit registrační (soukrytovací) značky pro přesné pozicování druhé expozice. Před druhou expozicí byly odstraněny zbytky amplitudové rezistové masky a skleněná destička byla ovrstvena tlustou vrstvou rezistu (PMMA, tloušťka ~ 2500 nm), v níž bude realizována fázová část masky. Fázová část masky, dvě mezikruží s protisměrným fázovým zdvihem (viz Obr. 1 uprostřed), byla realizována přímo v rezistové vrstvě pomocí stupňovité (greyscale) litografie. Fázového zdvihu je dosaženo různou tloušťkou rezistu podél střední čáry daného mezikruží z. Potřebná změna tloušťky rezistu pro z-úrovňovou strukturu realizovanou na rozhraní vzduchu a prostředí s indexem lomu n1 je dána vztahem:
z
z
nnz
11
01
.
Konkrétně, například pro vlnovou délku = 632 nm, index lomu PMMA na této vlnové délce n1 = 1.489 a 64 úrovňovou strukturu dostaneme z = 1272 nm. Pro dosažení požadovaných hloubek struktury bylo podstatné jednak správné určení expozičních dávek a jednak přesné dodržení technologického postupu při selektivním rozpouštění rezistové vrstvy. Kromě variant masek uvedených v úvodu byly rovněž zkoušeny varianty s různým počtem úrovní: 8, 16, 32 a 64. Předběžná optická měření ukázala [4], že pro dosažení kvalitního výsledku není až tak podstatný počet úrovní struktury, ale přesnost naladění struktury na danou vlnovou délku, tedy přesnost procesu vyvolávání fázové masky a dosažení požadovaného hloubkového rozdílu. Ke druhé expozici ještě dodejme, že před vlastní expozicí bylo nutné zvodivění
32
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
povrchu rezistu tenkou kovovou vrstvou a odstranění této vrstvy před začátkem vyvolávání rezistu. Tato vrstva poněkud snížila kvalitu zobrazení registračních značek. Obr. 2 zachycuje celou skleněnou podložky po dokončení litografických operací. Na Obr. 3 je detail jedné z testovacích masek; barevná mezikruží představují interferenční barvy zbytkového rezistu fázové masky při rozdílném poloměru fázové a amplitudové části masky. Další využití amplitudově fázových masek může být například při přípravě difraktivních optických elementů resp. počítačem generovaných hologramů. Reference: [1] V. Kolařík, M. Matějka. Počítačem generované hologramy – CGH. Sborník
konference LASER52, str. 31, ISBN 978-80-87441-08-4. [2] S. Krátký, et al. Fázové masky vyrobené elektronovou litografií a iontovým leptáním
pro přípravu vláken s Braggovými mřížkami. Sborník konference LASER54, str. 31–32, ISBN 978-80-87441-13-8.
[3] M. Baránek, et al. Aberration resistant axial localization using a self-imaging of vortices. Opt Express. 2015 Jun 15;23(12):15316-31. doi: 10.1364/OE.23.015316.
[4] P. Bouchal, VUT v Brně, osobní komunikace.
Obr.1 Schéma masky (amplitudová část, fázová část a jejich kombinace)
Obr. 2 Sada masek na pětipalcové podložce Obr. 3 Detailní pohled na jednu zkušební masku (detaily v textu)
Poděkování: Autoři děkují Ing. Petru Bouchalovi z VUT v Brně za cenné konzultace a Dagmar Giričové za provedení fotodokumentace zhotovených masek. Práce byla finančně podpořena převážně z těchto zdrojů: projekt ALISI – MŠMT (LO1212) spolu s ES (ALISI č. CZ.1.05/2.1.00/01.0017), projekt AMISPEC – TAČR TE01020233, a institucionální podpora RVO:68081731.
33
Mu
VÝPR
ZdVyTecxbahttp
Ob
Frevidv avlnpře Sysve běž(EtV ooblvlázrahyg CeldoctrasplnFSOslu Opjedjemktena
ultioborová k
ÝZKUMROSTOR
deněk Kolysoké učení chnická 12,arci00@studp://www.ur
bor: Optické
ee-Space Oditelnost, katmosféře janových délenosových k
stémy FSO,veřejném s
žně dostupnthernet) prooblasti použlasti 1500 náknových zeaku. Z hledgienickými
losvětový vchází k posse. Proto se
ně fotonickéO. Nyní se
užby.
ptický spoj jdnotka je komné směroverá může býklasickou s
Experim
konference L
M OPTICREM
lka, Otaktechnické v 616 00 Brnd.feec.vutbr
rel.feec.vutb
é komunika
Optics (FSOkterá přenáako přenosovek jako u
kapacit a do
, jejichž vojsektoru na né spoje typo nasazení vžívaných vlnm z důvoesilovačů a diska omeznormami, d
vývoj vysokstupnému oe v současného systémujedná o jed
e rozdělen oncipovaná vání. Vysílanýt koncipováíť.
mentální FSO-
ASER 55, 2
CKÉ KO
kar Wilferv Brně, FEKno (tel.: 541r.cz, http://wbr.cz/OptaB
ace
O) je bezdší data povém médiu
vláknovýcokonce umo
jenské využpočátku depu bod-bodv městskýcnových dél
odu snadnějz důvodu vyzení cenoudosáhla klas
kokapacitnícodbouráváníé době výz
u FSO. Kondinou bezdrá
na vnitřní jjako optickný a přijímaána jako opt
IDU
1. října – 23.
OMUNIK
rt, Viera BKT, UREL 1146554, e-mwww.feec.v
Bro)
drátová tecomocí relat. Díky použch systémůžňuje použí
žití sahá přeevadesátýchd s přímou ch sítích k plek dochází ějšího dosayšších dovo
u dostupnýsická konstr
ch komunikí elektro-op
zkumný týmncept plně foátovou tech
ednotku (FSky transpareaný signál jticky transp
. října 2015,
KACE V
Biolková,
mail: {kolkvutbr.cz/UR
chnologie ptivně úzkýžití stejnýchů dosahujeít techniky W
ed druhou sh let minulé
viditelnostpřeklenutí vk postupné
ažení vyššícolených výkch laserovýrukce zaříze
kačních sítí nptické (E/O
m na URELotonické sítěhnologii, kte
SO-IDU) a entní. Obsahe veden opt
parentní neb
Instalace
Zámecký ho
VOLNÝM
Peter Ba
ka|wilfert|bioREL,
pro pozemých svazkůh základníche technologWDM.
větovou váého století. í s kapacitovzdáleností
ému přechodch vysílacíkonových úrých zdrojůení FSO své
nyní směřujO) konverze
FEKT VUě nabízí noverá je schop
vnější jednhuje pouze tickými vlák
bo jako E/O
FSO-ODU n
otel Třešť
M
arcík
olkova}@fe
mní spojeníů modulovah komponengie FSO s
álku, se zača V současnou 1 Gb/s n do několikdu od pásmích výkonůrovní s hledů, fyzikou ého limitu.
uje k plné foe signálu n
UT v Brně vvý pohled n
pna poskytn
notu (FSO-Oelektroniku
ákny do vnit převodník
na střeše budov
eec.vutbr.cz
í na přímoaného světntů a stejnýcsrovnatelnýc
aly objevovnosti jsou jnebo 10 Gbka kilometr
ma 850 nm dů za použidiska ochran
atmosféry
otonizaci, kdna přenosovvěnuje vývona technologout fotonick
ODU). Vněju pro hrubétřní jednotkpro připoje
vy FEKT
z,
ou tla ch ch
vat iž
b/s rů. do ití ny
a
dy vé oji gii ké
jší é a ky, ní
34
Mu
Progigmězesfotos út Exppoumic12
Exptypvadpřijele Výjeduví PopSouvln Da
ultioborová k
o testovací gabitový traěření chybosilovačem (odiody mátlumem až 5
perimentálnužívané i pcrosteppinga budovu M
perimentálnpu Cassegradou ve srovjímacího tuktronika, kt
ývojové prádnomódovéhítá případno
psané výzkuubor prvků p
n v atmosféř
alší oblasti z
Modelčasové
Vývoj Genero Měřen
atmosf Praktic
konference L
účely bylansceiver novosti. Vý(EDFA) naá prahovou50dB.
ní jednotkapro jiné ty
g s krokem nMendelovy u
ní jednotka ain s průměnání s ceno
ubusu jsou terá zajišťuj
áce jsou v ho vlákna vou spoluprác
umné aktivipro fotonicře v rámci ak
zájmu s nab
ování průché disperze u plně fotoni
ování negauí, klasifikovférickým opcký vývoj at
ASER 55, 2
la sestavena vlnové dýstupní opa úroveň 1u úroveň -
a FSO-ODypy spojů. na úrovni 5univerzity Z
Vnitřní
FSO-ODUrem hlavníhvě odpovídumístěny vje hrubé a je
současné dv optickém ci.
ity jsou podkou komunikce COST I
bídkou spol
hodu optickatmosférickcké technol
ussovských vání a potlačptickým spojtmosférický
1. října – 23.
na experimdélce 1550 nptický sign100 mW (2-36 dBm. J
DU je postHrubé smě
5 µrad. SpojZemědělská
uspořádání je
U obsahuje ho zrcadla
dajícím čočkvysílací tubuemné směro
době zaměřpřijímači.
dpořené mj.ikaci a MŠMIC1101.
lupráce:
kého svazkukých opticklogie FSO.svazků, řeščení vlivu a
ojem. ých optickýc
. října 2015,
mentální jednm osazený
nál modulu20 dBm). PJednotka u
tavena na ěrování zajj je instalov
á 3. Délka at
ednotky FSO-
příjímací o120 mm, k
kovým objekusy o průmování přijím
řeny na mJedná se o
grantovýmMT č. LD12
atmosféroukých spojů.
ení otázek datmosférické
ch spojů pro
Zámecký ho
dnotka FSOý na deskuu je zesiloužitý dete
umožňuje t
univerzálnjišťují krokván mezi butmosférické
ODU.
optiku na bkterá se vyzktivem stejn
měru 1’’. Namače.
minimalizacio problemat
mi projekty T2067 - Mod
u, analýza ro
difrakce. é turbulence
o experimen
otel Třešť
O-IDU, kteu s obvodemlován optoektor na btestovat op
ní směrovakové motorudovou VUé trasy je 3,5
bázi zrcadloznačuje mené velikostia platformě
i vazebníhotiku, kde ře
TA ČR č. Tdelování šíř
ozptylu, tur
e na kvalitu
ntální účely
erá obsahum FPGA provlákonovýbázi lavinovptickou tras
cí platformrky v režim
UT Technick5 km.
ové soustavnší sférickoi. Po stranácě je umístěn
o útlumu dešitelský tý
TH01011254ření optickýc
rbulence a
u přenosu
y.
uje ro
ým vé su
mě mu ká
vy ou ch na
do ým
4- ch
35
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
VYUŽITÍ TERMOGRAFIE PŘI APLIKACÍCH R&D
David Kuboš “TMV SS“ spol. s r. o. Studánková 395 149 00 Praha 4 – Újezd +420 272 942 720 [email protected] www.tmvss.cz
Obor: technik specialista termografie
Vědci, vývojáři a pracovníci výzkumných center používají v současné době termografické systémy pro nalezení řešení různých výzev, které jsou ostatními prostředky neřešitelné nebo pro nalezení správného řešení velice obtížné. Každodenním používání infračervené techniky dochází ke zdokonalení výzkumných výsledků a obrovské úspoře drahocenného času potřebného k různým fázím výzkumu. Univerzitní výzkum, výzkumná a vývojová centra, akademie věd Biologický výzkum
Termografie je velmi přesná, vyhodnotitelná, bezkontaktní diagnostická metoda využívaná pro vizualizaci a kvantifikaci povrchových teplotních změn. Aplikace zahrnují cévní vyšetřování, stav tkání, posuzování svalového pnutí nebo detekce míst podkožních krvácení.
Studie rychlých pohybů
Infračervené vysokorychlostní zobrazování díky mikrosekundovým expozičním časům detektorů dokážou zastavit zdánlivý pohyb dynamické scény a zachytit snímek mnohonásobně převyšující rychlost 10.000 snímků za sekundu. Takovéto požadavky vyplývají z výzkumných aplikací v oblastech balistiky, supersonických projektilů, výbušnin, procesu spalování, laserů apod.
Infračervená mikroskopie
Termografická kamera v kombinaci s mikroskopem se stává teplotním zobrazovacím mikroskopem se schopností přesného teplotního měření objektů velikosti až 3µm. Vývojoví pracovníci využívají termografický mikroskop pro bezkontaktní výzkum teplotních projevů komponentů a polovodičů.
Analýza jevů širokých teplotních rozsahů
Měření teploty plasmy vyžaduje disponovat kamerou umožňující tzv. rolující integrační čas a dynamické rozšíření rozsahu v reálném čase. Jde tedy o možnosti zachycení teplotních jevů od nízkých po extrémně vysoké teploty.
Testování materiálů, NDT Únavové zkoušky
TSA – Thermal Stress Analyzing jsou velice častými metodami při výzkumu materiálů, avšak poskytují limitované informace komplexních struktur materiálů. TSM – Thermal Stress Mapping poskytují zároveň tisíce informací únavových měření, dokonce i na geometricky
36
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
složitých komponentech. Ve srovnání s tenzometry poskytuje tento přístup mnohem rychlejší a ucelenější informace.
Testování kompozitů
Infračervená NDT může detekovat interní defekty vzorku díky externí excitaci a následnému pozorování teplotních změn na povrchu. Jde o cenný nástroj pro detekci dutin, delaminace nebo obsahu vody v kompozitním materiálu.
Měření fotovoltaických panelů
Solární panely mohou vykazovat defekty vedoucí k elektrickému zkratu. Po zatížení FV panelu je možné tyto defekty lokalizovat metodou Lock-in termografie. Provedena může být Lock-in fotoluminiscence kamerami NIR – near-infrared.
Detekce prasklin
Lock-in termografie částí náchylných k prasknutí se provádí pořizováním termogramů termokamerou synchronizovanou s frekvencí ultrasonické energie vstupující do měřeného objektu (ultrazvuková termografie). Tření na povrchů ploch prasklin vytváří teplo v místech jemných prasklin a zlomenin, které je možné zobrazit bez nutnosti aplikace barviv či penetrantů. Tato forma NDT umožňuje inspekci rozlehlých nebo komplexních částí objektů bez UV záření.
Měření mostů
I zde se využívá NDT multisenzorová metoda identifikující zhoršující se betonové oblasti a následně vypočítávající kvantitativní index, který určuje stupeň zhoršení každého rozpětí/pruhu mostu. Tato metoda napomáhá lépe predikovat vývoj poškozování mostního povrchu a odhadnout potřeby a náklady na opravu.
Měření elektronických komponentů a DPS
Testování elektronických komponentů a DPS termografickými kamerami je běžnou metodou zobrazování a identifikování anomálií velikosti bodů až 3.5m. Díky vysokému rozlišení velikosti bodů několika mikronů je možné snížit čas testování a zdokonalit design během vývojového cyklu produktu.
Průmyslové R&D Automobilový průmysl
Automobilový průmysl je rychle rostoucí odvětví, kde je cílem vyrábět účinnější, bezpečnější, spolehlivější a vysoce výkonné automobily. Termografické systémy napomáhají zdokonalovat design air-bag systémů, zlepšovat účinnosti vytápění a chlazení, kvantifikovat teplotní poměry pneumatik a brzdových systémů, provádět kontrolu kvality spojů a svárů apod.
Laboratorní testy v průmyslu
Klíčovým faktorem úspěchu je přinášet na trh nové produkty co nejrychleji. Nejvýhodnější je využívat termografii v ranné fázi designového cyklu, při verifikaci teplotních modelů, analýze únavových zkoušek produktu atd.
37
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
MEASUREMENT OF REAL-TIME GIGACYCLE FATIGUE THROUGH REAL-TIME INTERFEROMETRY
J. Lazar, M. Holá, J. Hrabina and O. Číp Institute of Scientific Instruments of the Czech Academy of Sciences Královopolská 147, Czech Republic [email protected], [email protected], [email protected]
Keywords: Optical metrology, metallurgy
Abstract We present an interferometric method for measurement of strain induced deformation of metal samples in experiments inducing high-cycle fatigue. The motivation is to get real-time information about the deformation of a metal sample under test, its elongation imposed by fast vibrating actuator. Fatigue of materials is a process of degradation of a material due to repeated application of forces which includes nucleation and propagation of cracks and leads to the failure of the component. It may appear in all parts of machines or structures which rotate, vibrate, are repeatedly loaded, are subjected to temperature gradients etc., so statistically, fatigue is implied in about 80% of all industrial failures. Introduction The most common fatigue tests consist in cyclic loading of a specimen symmetrically in tension and compression with constant stress amplitude a. The relation between number of cycles to failure Nf and a is called S-N curve or Wöhler curve. The type of fatigue testing is given by the failure mechanism and necessary testing equipment. High cycle fatigue (HCF) ranges for Nf between 105 and 108. Cycling is quazi-elastic, the plastic component of strain is negligible. Cracks nucleation period covers a large majority of fatigue life. Over the range of 108 it is possible to talk about Very high cycle fatigue (VHCF) or gigacycle fatigue. Reaching the number of cycles higher than 108 in reasonable time necessitates another type of testing devices. They are based on piezoelectronic devices which vibrate with the specimen with frequencies typically between 20-100 kHz. It was found that the conventional fatigue limit is not an absolute safe limit and that the fracture of specimens may appear at Nf > 107 at stress amplitudes lower than 0. One of the key problems is to measure either stress or strain amplitudes of the sample in loading. Piezoelectric driving of the sample for HCF and especially VHCF testing produces mechanical resonance. To get the information about strain and elongation of the sample it is necessary o to measure the varying length difference directly on the sample. This leads to differential interferometry where the reflective surfaces have to be placed on both ends of the sample. Frequency range of the sample cycling in the tenths of kHz with displacement in tenths of micrometers result in the demand for the bandwidth of the detection chain up to tenths of MHz. This is quite a challenging demand for interferometry that cannot be met with commercial systems. Optical setup The most suitable measuring technique proves to be optical measurement offering non-contact position sensing with no influence on the sample and interferometric measurement offers direct traceability. In this case the optimum configuration seems to be a coaxial differential arrangement where the measuring axis of the reference and measuring arms are identical. This follows also the Abbe principle, where the measurement axis is identical with the axis of the measured displacement.
38
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
Interferometers designed for measurement with reflection from plane mirror reflectors have to be equipped with auxiliary corner-cube reflectors and operate in two-beam configuration. This compensates for small angle deviations of the target mirror. Even very small tilt at the arc second level would otherwise result in loss of the contrast of the interference signal. We designed a compact differential interferometer for coaxial measurement of elongation of a sample that follows these principles. The interferometer operates with polarization separation of the reference and measuring beams and can be built into an interferometric system either with homodyne or heterodyne detection. Our design compensates for small tilt of the reflective surfaces of both target mirrors. The key demand that cannot be avoided is for flatness of both mirrors on the scale covering both beams. This is a crucial demand especially for the reference path which passes around the sample. In result the reference mirror has to be a single polished element of a ring circular shape around the body of the sample (Fig. 1).
Figure 1 - Arrangement of the reference and end mirror attached to the sample. M1 – ring mirror, M2 – measuring mirror, RB – reference beam, MB – measuring beam, S – sample. Signal detection Bandwidth of the detection chain of the interference signal should be up to 100 MHz to cover the speed of motion of the sample under test. We have decided for o homodyne detection system with differential photodetector configuration and DC coupled amplifiers. Extension of the bandwidth can be achieved by proper design of the analogue front-end. The key problem was to find a suitable combination and trade-off between the capacitance of the photodetectors limiting bandwidth and their active surface limiting sensitivity to optical misalignment. The resulting configuration operates up to 50 MHz and during the initial experiments the data were acquired by a fast real-time digital oscilloscope. Processing of the quadrature signal and phase unwrapping was done off-line within limited amount of samples. The system has proven to be able to record 20 kHz sample vibration with amplitude 30 m in a differential regime. Acknowledgement The authors wish to express thanks for support to the grant projects from the Grant Agency of CR, project GB14-36681G, the EMRP project IND58 6DoF which is jointly funded by the EMRP participating countries within EURAMET and the European Union and Technology Agency of CR, projects: TA02010711, TA0101995, TE01020233. The infrastructure for the research was funded by Ministry of Education, Youth and Sports CR, projects LO1212, CZ.1.05/2.1.00/01.0017, and by Academy of Sciences CR, project RVO:68081731.
M1
M2
S
RB MB
39
Mu
FIM
AdÚst*VS Em
Ob
ObmóvznZačlasepopn-týpulpulpulOp Mevyžzubspefrekvlávyžfrek
Opk zmupodkavNa detdanspe
ultioborová k
ILTRÁCMETROL
dam Lešutav přístrojoSL Dutch M
mail: lesunda
bor: Metroló
becne laser gódov, ktorýcniku pulzovčiatkom 21.erového optpísané, laserý mód takéhlzov frep a frlzu tzv. „carlzov určuje
ptická frekve
etóda absolúžaduje určitbmi, ktorá jeektra.[1] S pkvencia nap
áknové systéžaduje filtrákvencie opt
Obr. 1: Schrezonátor
ptický rezonznásobeniu rusí spĺňať podmienky vyvity pomocoa toto maximtekcie 1. harná zvolenouektre, reflex
konference L
CIA MÓLÓGIU D
undák, Raové techniky
Metrology In
ak@isibrno
ógia dĺžky,
generujúci sch fázy sú kv s dĺžkou v . storočia botického frekr so spektrohoto laseru rekvenciou rrier envelovzdialenosťencia n-tého
útneho meratú minimálne daná schopoužitím VIpr. Ti:Sa lasémy. Použitáciu módov tickým rezo
hematické znrom s dĺžkou
nátor Fabry-repetičnej feodmienku mybrané módyou piezočlenmum zamykrmonickej fu odrazivosťxné vrstvy n
ASER 55, 2
DOV FEDĹŽKY
adek Šmídy AV ČR, vnstitute, Thi
.cz
spektroskop
spektrum pok sebe zviaza
desiatkachola s pomockvenčného hom pripomínmá optickúzodpovedajpe offset freť susednýcho módu je te
ania vzdialenu opakovacopnosťou spIPA spektroserových sytie jednoducfrekvenčné
onátorom. R
názornenie seu L, tvoreným
Perotovho tekvencie lasm=FSR/ frep
y spolu konnov, pričom
káme dĺžku kfrekvencie. Kťou zrkadiel
na zrkadlách
1. října – 23.
EMTOS
d, *Stevenv.v.i., Králoijsseweg 11
pia, optický
ozostávajúcané takým sfemtosekún
cou mode-lohrebeňa (lasnajúcim hre
ú frekvenciujúcej posunuequency“ fC
h zubov a ofeda daná vz
eností založciu frekvencpektrálneho ometru je to ystémov, alechšieho speého hrebeňa
Realizácii tak
elektívneho m zrkadlami
typu je tvorseru o faktop, pričom pl
nštruktívne im na výstupekavity s vyuKvalita potll R. Aby do
h majú chrom
. října 2015,
EKUND
n van den ovopolská 11, 2629 JA D
ý frekvenčn
ce z tisícok vspôsobom, žnd, sa nazývocked laseroser optical febeň. Každýu fn, definovu fázy nosn
CEO. Inými sfsetová frekzťahom: fn=
ená na interciu alebo, vanalyzátoruhodnota pr
e príliš vysoktrometru a
a optickou ckýchto rezo
potlačenia zuMi s polome
rený dvoma or m, „free slatí FSR=c/2interferujú, e z kavity nužitím pomlačenia inte
ochádzalo kmatickú dis
Zámecký ho
DOVÉHO
Berg and47, 61241 BDelft, The N
ý hrebeň, op
vlnových dĺže všetky mva „mode-loov vynájdenfrequency coý n-tý zub tavanú opakovnej vlny vočslovami, opakvencia posú
nfrep + fCEO
rferometrii ozdialenosť mu rozlíšiť jedibližne 1GH
oká frekvencalebo vláknoestou, resp.
onátorov sa
ubov optickéermi krivosti
paralelnýmspectral rang/2nL viď obrčo pozoruje
nachádzame ocnej elektrnzity nechcefektívnej s
sperziu blízk
otel Třešť
O LASE
d Ondřej Brno, ČeskáNetherlands
optický rezo
ĺžok, alebo módy interfeocked“ lasená metóda nomb), čo jeakéhoto hrevaciou frekvči intenzitnéakovacia frúva celý hre
O.
optického hmedzi suseddnotlivé koHz, čo je becia pre komového laser. zvýšenie ovenujeme v
ého hrebeňa ri a odrazivo
mi zrkadlamge“ FSR rezr. 1. Pri splneme ladením
e transmisnéroniky a teccených módselekcii móku nule, čo
ERU PRE
Číp á Republika
nátor
laserovýcherujú za r.
na generáciue obrazne ebeňa, alebovenciou ému maximuekvencia ebeň.
hrebeňa dnými mponenty
ežná pulznámpaktnejšie
u teda opakovacej v tejto práci
optickým osťou R.
mi. Aby došlzonátoru není tejto m dĺžky é maximumchniky dov je potomódov v celom
je
E
a
u
o
u
.
o
.
m m
40
Mu
dosV p810zvävhotak20G
Obr
jesm
d
Z tNavyfana Poď
Au
Lit
[1] "MMe
ultioborová k
siahnuté dieprezentovan0-830nm s päzku sme doodným výbe
k, aby nekolGHz a získa
r. 2.: Priestoreden mód opere sa spektrdifrakčnej m
echnickéhoaladením na filtrovanýchalýzu interfe
ďakovanie
utor vyjadruj
teratúra
van den BMany-Waveleasurement,
konference L
elektrickýmnom prípadepulznou frekosiahli naviaerom polomidovali s mó
aného pomo
rovo rozložeptického hrebrum opakuje
mriežky. Spek
o hľadiska jeneceločísel
h módov až erometrický
e
je týmto po
Berg, S. A.,length Inte," Physical R
ASER 55, 2
i vrstvami oe sme pracokvenciou fre
azanie lasermeru krivostódmi laseru
ocou VIPA
ené spektrumbeňa. Vertikápo 50GHz, o
ktrum je zloža filtrovan
e možné nallné násobkydo 100GHz
ých záznam
oďakovanie
, Persijn, Serferometry Review Let
1. října – 23.
optimalizovovali s Ti:Saep=1GHz. Sru do základti zrkadiel ru. Príklad spspektrometr
m získané pomálna disperziohraničujú h
žené z referenného 20GHz
ladiť rezonáy FSR je všaz, čím sa vý
mov.
za podporu
. T., Kok, with Tho
tters, 108, 1
. října 2015,
vanými pre va laserom, kSprávne zvodného TEMr sme optimapektra filtroru je na obr
mocou VIPAa je daná VIP
ho červené línnčného originz spektra(biel
átor na najvak možno dýrazne zjedn
u projektu G
G. J. P., Zeousands of83901(2012
Zámecký ho
vlnové dĺžkktorý vyžarolenou optik
M00 módu rezalizovali vyvaného rezo
rázku 2.
A spektrometrPA etalónomnie), horizonnálneho 1GHle body).
vyššie hodnodosiahnuť honodušujú ná
GA ČR, č. G
eitouny, Mf Lasers f2).
otel Třešť
ky použitéhooval spektrukou na tvarozonátoru, a yššie módy ronátorom s
ru, každý bom s FSR 50Gntálna disperzHz spektra(m
oty FSR ~ 2odnôt rozosároky na spe
GA14-36681
. and Bhattfor Absolu
o laseru. um v oblastiovanie taktiež rezonátoru FSR =
od reprezentuGHz (v tomtozia pochádza
modré body)
25GHz. stupu ektrálnu
1G.
tacharaya, Nute Distanc
i
uje
a z
N. ce
41
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
HIGH POWER 2-COLOR PLASMA BASED THZ SOURCE FOR THZ-TDS
D. Lorenc1, E. Noskovičová2, L. Slušná2, D. Velič1,2
1International Laser Centre, Ilkovicova 3, 84104 Bratislava, Slovakia, www.ilc.sk 2Faculty of Natural Sciences, Ilkovičova 6, Mlynská dolina,84215, Bratislava
Obor: femtosekundová spektroskopia a nelineárna optika
A broadband two-color plasma based THz spectrometer [1] was recently developed and implemented within the Laboratory of Ultrafast Laser Photonics. The THz source is pumped by a custom dual mode Coherent Legend DUO USX/USP Ti:Saph amplifier with a pulse energy of 3.3/4mJ at 3 KHz and 25fs/100fs. The pump beam is focused through a type-I BBO crystal detuned in order to produce second harmonic component with polarization parallel to the fundamental. Both the fundamental and second harmonic beams are subsequently intermixed within the plasma spark and a strong THz pulse is generated. The THz beam is propagated through a THz time-domain spectroscopy (THz-TDS) setup and the resulting THz transients are detected by electrooptic detection. The unique scientific instrument is currently covering spectral range of 0 to 6 THz and is characterized by unparalelled perfomance in terms of achievable field strenghts. Benchmark results are presented confirming broadband determination of refractive index and absorption coefficient for selected samples.
42
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
M. D. Thomson et. al., Laser&Photon. Rev. 1, 349 (2007).
This research is sponsored by NATO's Emerging Security Challenges Division in the framework of the Science for Peace and Security Programme.
Další oblasti zájmu s nabídkou spolupráce:
Časovo rozlíšená femtosekundová spektroskopia v strednej IČ oblasti Generácia THz v exotických materiáloch Určovanie hyperpolarizovateľnosti a účinných prierezov 2- a 3- fotónovej absorpcie Určovanie Kerrovho indexu lomu metódou Z-scan
2,00E+01 4,00E+01 6,00E+01 8,00E+011E-
1E-
1E-
1E-
1E-
1E-
1E-
THz AIR
Sp
ect
ral P
ow
er,
a.u
.
Frequency, Hz 10 11 12 13 14 15
-
0,
0,
0,
Am
plit
ude
, a.u
.
Time, ps
43
Mu
OPEN
BřÚste-m
Ob
V ove vláAkmikvlnV sBrastavzmPrádlobyllze mě
Profázlase
Ose
ultioborová k
PTOVLNERGE
řetislav Mtav přístrojo
mail: mikel@
bor: Optické
oddělení Kovětšině ex
ákna se spektuálně vyžkrostrukturn
nových délesoučasnostiaggovými mveb. Nejvě
měn kontejnmávě systém nouhodobé srly při výsta odhadnoutěřícího systé
o optická vlzi využili zerovým inte
Obrázek 1. enzorů na k
konference L
ÁKNOVTIKU
Mikel ové [email protected]
é vláknové
oherenční oxperimentů. eciálními vžíváme opní a další spk od 350 nm řešíme někmřížkami ptší potenciámentu v JE na měření tvrovnávací mavbě umístět, že náš syému jsou na
lákna s Bragzjednodušenerferometre
Fotografie kontejnment
ASER 55, 2
VÉ SENZ
y AV ČR, vz, tel: +420 5
senzory, las
optiky ÚPT V těchto a
lastnostmi tická vlákn
peciální. Větm do 1600 nkolik projekpro měření ální aplikacTemelín. varových zm
měření. Datany ve stěná
ystém vyhova obrázku 1.
ggovými mnou verzi m. Dlouhod
a
z instalacetu, b) fotogr
1. října – 23.
ZORY P
v. v. i., Král541 514 252
serová inter
AV ČR v.aplikacích např. polar
kna singlemtšina typů tnm. ktů, které se
vibrací, dcí tohoto sm
měn kontejna z našich sách kontejnvuje požado.
mřížkami jsmměřícího
dobá stabilit
a)
e měřícího rafie měřícíh
. října 2015,
PRO JAD
lovopolská 2
rferometrie,
.v.i. se v sooptických vrizačně záv
modová, měchto optick
e zabývají vdélky, teploměru vývoj
nmentu je venzorů jsou
nmentu. Na ované přesn
me realizovsystému. Pta vláknové
systému vho systému
Zámecký ho
DERNO
147, 612 64
vláknová o
oučasnosti vvláken je o
vislá nebo multimodovákých vláken
vývojem opoty a tvarovje je projek
v JE Temelínu porovnávázákladě prv
nosti měřen
ali měřící sProtažení mé Braggovy
JE Temelí.
otel Třešť
OU
4 Brno, Čes
optika.
využívají opobvykle numikrostruká, polarizan je využívá
ptovláknovývých změnkt na měře
n nainstalována s daty svních měsíc
ní. Fotograf
stanici, kde mřížky je k
mřížky je n
ín, a) Foto
ská republik
ptická vláknutné využívturní vlákn
ačně závislána v rozsah
ých senzorůn betonovýcení tvarovýc
ván a probíhenzorů, kteců měření jfie z instalac
jsme v prvkontrolován
na obrázku 2
b)
grafie
ka
na vat na. lá, hu
ů s ch ch
há eré
iž ce
vní no 2.
44
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
V další části projektu jsme se zaměřili na radiační odolnost optických vláken s Braggovými mřížkami. Celkové vyhodnocení bude prezentováno po dokončení ozařování posledního vzorku optických senzorů. Jednotlivé vzorky optických vláken a senzorů byly a jsou ozařovány radiační dávkou 0,3; 1; 3; 10 a 30 kGy. Uvedeným dávkám jsme podrobili stejné sady, které obsahovaly optická vlákna, optická vlákna s Braggovými mřížkami a optická vlákna se šikmými Braggovými mřížkami. Oblasti zájmu s nabídkou spolupráce:
Optické měření délky. Optické měřící systémy s vláknovými Braggovými optickými senzory pro měření
teploty, tlaku, délky, vibrací atd. Monitorování délky, teploty atd. založené na principu laserového interferometru
s optickými vlákny. Svařování polarizačně závislých, mikrostrukturních a dalších speciálních optických
vláken. Tvarování optických vláken.
Poděkování Tento výzkum je podpořen formou institucionální podpory z projektu č. RVO:68081731. Výzkum v oblasti senzorů je podporován z projektu Technologické agentury ČR TA03010835. Výzkum vláknových senzorů pro monitorování stavu kontejnmentu je podporován projektem MV ČR VG20132015124.
Obrázek 2. Dlouhodobá stabilita vláknové Braggovy mřížky. Srovnání naměřených hodnot z laserového interferometru a zjednodušeného měřícího systému pro vláknové Braggovy mřížky.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-3
-2.5-2
-1.5-1
-0.50
0.51
1.52
Dlouhodobé měření - porovnání protažení
Cas [hod]
pro
taže
ni
[um
] stulinterferometrmrizka
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
-0.15-0.1-0.05
00.050.10.150.20.250.3
Dlouhodobé měření - porovnání stolu s interferometrem
Cas [hod]
pro
taže
ni
[um
] stulinterferometr
45
Mu
FENO
MaMIKláKo
Ob
stanlasea stvelproobrzprsodultr > 6a pa jeObvedvyvCletec0,5
Obr< 40met
ultioborová k
EMTOSOVÝ PR
artin MosIT s.r.o. ánova 56, 1
ontakt: 241 7
bor: Lasery,
Obráběndardním verovému zptabilních Ulkovýroby. o předmětyrazovky, apracování růdnovápenatérafialové pr
Napřík60 W na 3programovánejich tvaru l
bzvláště velkdly ke vznivinula pro earShape™hnologie um
5 mm při ryc
rázek 1 Laser00 fs. Opakovtodou ClearSh
konference L
EKUNDROCES N
ser
47 00 Praha712 548, mo
, fotonika a
ění nejrůznvýrobním ppracování o
UV a femtoV současno
y každodennpod. Firma Sůzných tyého skla ažrůmyslové lklad pulsní, 355 nm, alní energie lze přesně akou výzvouiku nečistýcsvůj femto
, který bylmožňuje nachlosti řezán
r SPIRIT má pvací frekvencehape™.
ASER 55, 2
DOVÝ LNAZVA
a 4 oser@mit-la
jemná mec
nějších maprocesem. odolával. Tosekundovýosti se laserního použiSpectra-Phyypů skla až po safír. Vasery. nanosekun
le také unkaždého pu
a účinně řídiu bylo donech řezů a kosekundovýl představeapříklad miní až 4 m/s.
průměrný výke je nastaviteln
1. října – 23.
LASER SANÝ CLE
aser.cz , ww
chanika, lase
ateriálů lasDonedávna
Tím materiáých laserů rové obráběití, jako jsoysics nabízí a průhlednV nabídce j
ndový lasernikátní techulsu v časoit interakci ledávna řezák tříštění oký laser SPIen na veletimořádně či.
kon > 16 W naná od jednotliv
. října 2015,
SPIRIT ZEARSHA
ww.mit-lase
erové obráb
serem je va ovšem jálem bylo si laserovéění skla vyuou např. mcelou řadu
ných matejsou femtos
r QUASARhnologii Timové doménlaserového
ání tenkého krajů. OvšeIRIT zcela trhu LASEisté řezy ch
a 1040 nm nebvých pulsů do
Zámecký ho
ZCELA APE™
er.cz
bění
v průmyslu eden poměsklo. Až sé zpracovánužívá k výr
mobilní telelaserů, kter
eriálů od sekundové z
R nabízí nejmeShift™,
ně. Přesnou záření s obrskla. Stand
em nedávnounikátní a
ER 2015 v hemicky tvr
bo > 8 W na 52o 1 MHz. Nap
otel Třešť
UNIKÁ
již mnohěrně obyčes příchodemní skla narobě nejrůzefony, tableré jsou přím
obyčejnéhzelené i na
jenom průmkterá umo
u kontrolou ráběným madardní techno firma Spea nový pro
Mnichověvrzeného sk
20 nm při délpravo je vzorek
ÁTNÍ A
ho let zceejný materim výkonnýcšlo cestu dnějších tvarety, televiz
mo určeny pro, měkkéhnosekundov
měrný výkoožňuje říze
délky pulsateriálem. nologie časectra-Physic
oces nazvaně. Tato novla o tloušťc
ce pulsů k skla řezaný
ela iál ch do rů
zní ro ho vé
on ní sů
to cs ný vá ce
46
Mu
VYV
LibÚstKrámrn
Ob
atmv aprin
Ob Funrovsvarovrov(zpk pohntmav pJakobr
Ob
ultioborová k
YUŽITÍLASER
bor Mrňatav přístrojoálovopolskána@isibrno
bor: laserov
Při svamosféry. V taerodynamicncip je na o
r. 1 princip šl
nkce systémvnoběžný svařovací trysvnoběžné pvnoměrně opůsobených porušení rovniska a absavých polí,
praxi je potřko osvětlovrázcích je n
r. 2a Prouděn
konference L
Í ŠLÍROROVÝCH
a, Jan Pavové technikyá 147, 612 6o.cz, 731 46
vé svařování
ařování by technické prce se často obr. 1.
írového zobra
mu je následvazek světl
ska v činnosaprsky jsou
osvětlené pteplotou ob
vnoběžnostisorbují se v které vyjařeba nastaviací zdroj běkolik příkl
ní argonu z koa
ASER 55, 2
OVÉ METH TECH
velka y AV ČR v64 Brno – K2 192.
í, laserové ř
bylo v něktraxi se všakpoužívá tzv
azování
dující: do prla. Ten je sti, nedocháu zaostřenyole. Pokud
blouku neboi procházejí
ve šlírové cadřuje tyto it vhodně šl
byl použit zladů proudě
axiální trysky
1. října – 23.
TODY PHNOLOG
v.v.i Královo Pole
řezání
terých přípk těžko hledv. šlírová m
rostoru se svzaostřen d
ází v prostoy do ohniskd je hořák o prouděnímících světleloně/břitu. změny v inlírovou clon
zelený laserění při různý
18 l.min-1
. října 2015,
PRO ZOGIÍCH
e
adech užitedá metoda, kmetoda, kter
vařovací trydo ohniska, oru ke změnka, odkud v činnosti,
m plynu s odených paprsPak na stín
ndexu lomunu, abychomr s vlnovou ých svařova
Obr. 2a Prou
Zámecký ho
OBRAZE
ečné znát prkterá by totorá dokáže z
yskou vstupkde je um
ně rovnoběžse dále zodojde vliv
dlišným indsků. Tyto pnítku dostávu. Princip jm dosáhli p
délkou 53acích metod
udění helia z k
otel Třešť
ENÍ PRO
roudění plyto umožňovzviditelnit p
puje ze světemístěn břit.žnosti svazkobrazí – zdvem změn dexem lomupak nejsou váme systémje tedy jed
požadované2 nm. Na
dách.
koaxiální trysk
OUDĚNÍ
ynu ochrannala. Nicmén
proudění. Je
elného zdroPokud ne
ku a všechnde dostávámindexu lom
u než vzduchzaostřeny dm světlých
dnoduchý, aho kontrastnásledujícíc
ky cca 18 l.min
Í
né ně ejí
oje ní ny me mu h) do
a ale tu. ch
n-1
47
Mu
cro Na maz exněkkonproV tpoumátedv pvidpatchabylz hmě
se jpři dal Da
Pod„Vý
Obr
ultioborová k
oss-jet chrán
a stejném prateriálu. Naxperimentukolik lasernstrukčníchoudění při tomto expeužita výkoná výstupní dy poměrněproudění jditelné rozdtrné, že proarakteristickly šlírogram
hlediska délěřen objemo
Na závjeví jako ve
laserovýchlší možnosti
alší oblasti z Smluvn
svařov Měřen
solární Využit
techno Diagno
procesu
děkování: Pývoj nových ty
r. 3 Proudění a
konference L
nící optiku h
rincipu je ma obrázku u, při kterérových try
h variant A –tlacích 0,
erimentu bnová LED s
průměr 1,2ě malé. Na ednotlivým
díly. Navíc oudění má ký řadou rázmy vyhodnoky proudu,
ový průtok dvěr lze konselmi užitečnh technologi jejího upla
zájmu s nabní výzkum v
vání a děleníí spektrální í absorbéry)tí adaptivníhlogiích ostika laserou
Příspěvek vznypů solárních
argonu při las
ASER 55, 2
hlavy před r
možné studo4 je zobra
ém bylo pysek mírně– E, kdy by5 – 4,0 bbyl jako zbílým světl
2 mm, šlíroobrázcích
mi typy tod tlaku nadzvukov
zových vln.oceny pomjeho šířky
dusíku přes statovat, že ná pro studiugiích a jsouatnění.
bídkou spolv oblasti lasí materiálůabsorpce (v
) ho zrcadla v
ového svařo
nikl v rámci prabsorbérů“ č
erovém svařo
1. října – 23.
rozstřikem z
ovat prouděazen výstuporovnáváně odlišnýc
ylo sledovánbaru dusíkuzdroj světllem. Tryskogramy jsoje vidět, ž
trysek jso2,0 baru j
vý charakte Kromě toh
mocí Matlaby. Taktéž by
trysku. tato metod
um prouděnu nacházen
lupráce: serového
vrstvy pro
v laserových
ovacího
rojektu TA ČRč. TA04020456
ování
. října 2015,
Na obrázargonu a svařovací průtoku. případech tepelné vrozdíl v prproudění plaserovéhoposuv 10 asymetrickzapříčiněn
ze svarové l
ění řeznéhoup no ch no u. la ka ou že ou je er ho bu yl
da ní ny
h
R: 6
Obr.4 Pojednotliv
Zámecký ho
ku 2 je vhelia z ko
hlavy pI když se
liší až vodivosti hroudění. Napři laserovéo svařovánmm.sec-1, Aký tok argný sacím lázně.
plynu trys
odrobnější pohvých trysek v z
otel Třešť
vidět rozdíoaxiální trypři přibliže indexy lve čtvrtém
hélia je via obrázku 3 ém svařovánní jsou P Ar 18 l.mingonu, kterýefektem p
skou pro las
hled na proudzávislosti na t
íl v prouděsky laserov
žně stejnélomu v obo
m řádu, díkidět zřetelnje zobrazen
ní. Parametr= 1500 W
n-1. Je zjevný je zřejmříčné trysk
serové děle
dění tlaku
ní vé m ou ky ný no ry
W, ný mě ky
ní
48
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
KERR INDEX OF CYCLIC OLEFIN COPOLYMERS FOR THZ INDEX GUIDING
E. Noskovicova1, D. Lorenc2, M. Koys3, D. Velic1,2
1Faculty of Natural Sciences, Ilkovičova 6, Mlynská dolina,84215, Bratislava, Slovakia 2International Laser Centre,
Ilkovicova 3, 84104 Bratislava, Slovakia 3Lear Corporation Seating, s.r.o., Solivarska 1/A, 080 01, Presov, Slovakia
Obor: nelineárna optika
High n2 materials are important for a number of applications including, but not limited to, optical switches and modulators based upon dispersion, self-phase modulation and self-focusing. More recently, Cyclic Olefin Copolymer (COC) materials have been to show to posses excellent optical properties in both VIS/NIR and THz range [1] making them an ideal choice for THz index guiding. However when propagating an ultrafast high peak power pulse through the waveguide, the corresponding Kerr index plays a vital role for pulse evolution. The second order nonlinear refractive index n2 of COC materials including ZEONEX and TOPAS was measured using the single-beam z-scan technique with 100 fs laser pulses at 800 nm. Z-scan technique is applied to determine the nonlinear refraction and absorption from real and imaginary parts of the third-order susceptibility, respectively. The obtained values of n2 are subsequently used as input data to pulse propagation simulations based upon the Generalized Nonlinear Schroedinger Equation (GNLSE).
0 30000 60000
0.90
0.95
1.00
1.05
1.10
Z-s
can
sign
al
Z axis [m]
ZEONEX ZEONOR
49
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
This research is sponsored by NATO's Emerging Security Challenges Division in the framework of the Science for Peace and Security Programme.
[1] K. Nielsen et. all, Opt. Express 17, 8592 (2009) Další oblasti zájmu s nabídkou spolupráce:
Generácia THz v exotických materiáloch Určovanie hyperpolarizovateľnosti a účinných prierezov 2- a 3- fotónovej absorpcie Časovo rozlíšená femtosekundová spektroskopia v strednej IČ oblasti
50
Mu
AB
JinÚstKrá
Ob
Thifreqrefelasestansplandsectighfor
Thesplopt
ultioborová k
BSORPT
ndřich Outav přístrojoálovopolská
bor: absorpt
is work is oquency refe
ferences is ver frequencndard telecoicer setting d SMF. Thecond fiber enhtened connr frequency
Figure 1. SEMunclosed
e best resulticed fiber wtical frequen
konference L
TION C
ulehla ové technikyá 147, 612 6
tion cell, fib
oriented towerences basevery promisiy stabilizatiommunicatiand to find
e manufactund was prepnection to bstabilization
M images of thd fiber tip, b) clo
t of our testwill be usedncy referenc
ASER 55, 2
ELLS B
y AV ČR v64, Brno, ou
ber, opticaal
wards our resed on hollowing optical ion. We preion fiber by
d and obtain ured fiber cepared for ple used as a n of the lase
a)
e HCPCF HC-osed fiber tip.
ts is in figurd for fillingce.
1. října – 23.
BASED O
v.v.i. ulehla@isib
l frequency
search in thw core photelement to r
epared and py a fiber splin a splice wiell was closelacing into toptical freqer standards
-1550-02 tip fro
re 2. We splg with the
. října 2015,
ON HC-P
brno.cz
reference, m
he field of sptonics crystareplacing clpresent methicer. A specith minimal ed at one sidthe vacuum quency refers.
om our first tes
liced 90 cmacetylene a
Zámecký ho
PCF FIB
metrology
plicing and al fibers (HClassic bulkyhods of splicial care wasoptical lossde by connechamber wrence based
sts of fiber splic
m of HCPCFabsorption m
otel Třešť
BERS
ending of oC-PCF). Th
y absorptionicing HC-PC
as taken to oses betweenecting to SM
with the helpd on the acet
b)
cer Fujikura FS
F with SM fimedia and u
optical his type of n cells for CF to
optimize then HC-PCF MF and p of vacuumtylene gas
SM-100P; a)
fiber. This used as a
e
m-
51
Mu
F
Wemodisapparcmofibeachas optrefe
TheTecCzethe
ultioborová k
Figure 2. Phot
e prepared aode fiber. Thcharge in dplied for redc discharge odified. Witer patchcorhieve an atte
a fiber-batimalized opference open
e authors wchnology aech Republ
e Czech Rep
konference L
tos of the splic
a method ofhe standard direction clducting of a
was reduch transformrd with FCenuation of
ased opticapto-vacuumn end closin
wish to exgency of thlic, project public togeth
ASER 55, 2
ce joint 3 fromphotos; X v
f the splicinsplicing pr
lose to SMair-holes struced togethe
med splicingC/APC fiberf the splicingal frequencym setup willng and for fi
AC
xpress thankhe Czech Rno. GA15-her with MA
1. října – 23.
m the Fujikuraview and Y vi
ng of hollowrocess of SM
M fiber anducture collaer with theg process wer connectorg joint of 2y referencel be used foilling of refe
CKNOWLE
ks for suppRepublic, pr-18430S andAEDI/MEN
. října 2015,
a fiber splicer;iew of the spli
w core microM fibers wa
decreasingapsed lengthe timing ofe prepared 9r. After thi.0 dB. Thise filled w
for investigaferences with
EDGMENTS
port to instroject no. Td Ministry
NESR, proje
Zámecký ho
; HCPCF fibericed joint.
ostructure fias transformg of the arh to the minf splicing p90 cm HC-Ps optimalizprepared sp
ith acetyleation of newh other abso
S
titutional suTA03010835of Educatio
ect no. 7AM
otel Třešť
er is on the left
iber with stamed. The offrc dischargenimum. The process waPCF fiber szation, we wpliced fiber
ene isotopew methods orption med
upport RV5, Grant Aon, Youth a
MB14FR040
ft side in both
andard singfset of the ae power wpower of th
s completespliced to SMwere able r will be use gases. Thfor HC-PC
dia.
VO:6808173Agency of thand Sports 0/31175QB
gle arc as he
ely M to ed he
CF
1, he of .
52
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
FREKVENČNÍ STABILIZACE LASEROVÉ DIODY PRACUJÍCÍ NA 633NM PRO METROLOGII DÉLEK
Tuan Minh Pham, Václav Hucl, Martin Čížek, Břetislav Mikel, Jan Hrabina, Šimon Řeřucha, Josef Lazar a Ondřej Číp Ústav přístrojové techniky AV ČR, v.v.i., Oddělení koherenční optiky Královopolská 147, 612 64 Brno, 541514253, [email protected], www.isibrno.cz
Obor: Polovodičové lasery
Práce se zabývá stabilizací laserové diody EYP-DBR-0633 od firmy Eagleyard Photonics [1] pracující na vlnové délce 633 nm a s ní spojenou charakterizací šumových vlastností, které ovlivňují možnosti využití tohoto laserového zdroje pro metrologii délek. Laserová dioda byla nejdříve opatřena elektronikou TC pro přesnou stabilizaci operační teploty a elektronikou ICC pro nízkošumové buzení injekčního proudu. Oba elektronické systémy byly vyvinuty pro tyto potřeby na našem pracovišti ÚPT AV ČR v Brně. Dioda byla dále umístěna do komplexní sestavy pro stabilizaci optické frekvence pomocí lineární absorpce na vybraných přechodech molekulárního jódu I2. Schematické uspořádání sestavy je na Obr. 1. a zahrnuje několik dílčích částí, které jsou určeny pro měření a charakterizaci klíčových parametrů diody.
Obrázek 1. Komplexní optická sestava pro charakterizaci a sledování šumových vlastností laseru: C1 - C4 – vláknové děliče, L1 - L3 – čočky, RF gen – vf generátor, RF amp – vf zesilovač, RFSA – vf signální analyzátor, AOM – akusto-optický
modulátor, PD – fotodetektor, TC – teplotní kontrolér, ICC – proudový kontrolér, M1 – zrcadlo.
Laserová dioda je opatřena optickou soustavou pro vyvázání do optického vlákna a výstupní laserový svazek je následně rozdělen děličem C1 do dvou větví. První větev dále dělí dělič C2 na trasu pro stabilizaci vlnové délky lineární absorpcí v molekulárním jódu a druhá větev je připojena k vlnoměru, který detekuje aktuální hodnotu vlnové délky generované diodou. Druhá větev z děliče C1 je vedena na specializovanou soustavu pro měření frekvenčního a fázového šumu diody pomocí Mach-Zehnderova uspořádání interferometru s heterodynní detekcí. Tento interferometr začíná děličem C3, který rozdělí vstupní svazek diody do větve vybavené akusto-optickým modulátorem AOM, jenž posouvá optickou frekvenci laseru o kmitočet modulace. Tento svazek je pak veden na vláknovou zpožďovací cívku. Rozdělené
53
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
větve interferometru spojuje zpět dělič C4, na jehož výstupu je připojen detektor PD, který detekuje heterodynní zázněj mezi optickými frekvencemi přítomnými v obou ramenech interferometru. Výstupní vysokofrekvenční signál je veden na frekvenční analyzátor. Experimentální výsledky Důležitým parametrem diody je rozsah přeladění vlnové délky, neboť tento údaj je rozhodující pro nasazení v metodách interferometrie s absolutní stupnicí. Bylo změřeno přeladění vlnové délky o 0,86 nm (změna o 650 GHz optické frekvence) při změně operační teploty v rozsahu od 6 °C do 24 °C. Při změně injekčního proudu o 28 mA byla pozorována změna vlnové délky o 0,077 nm (57 GHz).
Obrázek 2. Záznam absorpčního spektra molekulárního jódu při přeladění vlnové délky laseru o 0,86 nm.
Během měření závislosti vlnové délky na změnách operačních parametrů diody byl proveden také záznam absorpčního spektra molekulárního jódu, které je vyobrazeno na Obr. 2. Jak je ze záznamu patrné, u testované diody se vyskytl jeden modový přeskok přesně uprostřed ladicího rozsahu, který odpovídá teplotě čipu 18°C a vlnové délce 633,65 nm. Z tohoto měření proto vyplývá, že spojité ladění vlnové délky je možné pouze do ½ ladicího rozsahu.
Obrázek 3. Záznam stability generované optické frekvence DBR laserem (měření provedena super citlivým vlnoměrem).
Optická frekvence laserové diody byla následně zamčena technikou derivační spektroskopie na vybraný absorpční přechod molekulárního jodu. Pomocí vlnoměru byl pak proveden záznam průběhu optické frekvence laseru. Sledovaná stabilita optické frekvence se pohybovala v intervalu do 100 kHz v časovém intervalu přibližně 120 s viz. Obr. 3. Dalším důležitým parametrem je frekvenční šum diody, jenž přímo ovlivňuje dosažitelné rozlišení např. laserového interferometru pro měření délek. Princip metody pro měření šumových vlastností je založen na vláknové interferometrii, kde ramena Mach-Zehnderova interferometru jsou rozdílně dlouhá, jak je uvedeno na Obr. 1., tj. delší rameno L1
54
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
(L1 ≈ 10,0 m) s modulátorem AOM a vláknovou cívkou a kratší rameno L2 (L2 ≈ 0,1 m). Nerovnoměrný interferometr způsobí zpoždění τ mezi oběma rameny interferometru:
𝜏𝜏 = 𝑛𝑛𝑔𝑔(𝐿𝐿2−𝐿𝐿1)
𝑐𝑐 (1)
kde c je rychlost světla a ng je index lomu v interferometru. V testovací experimentální sestavě je laserový svazek ve větvi L1 frekvenčně posunut pomocí modulátoru AOM o 200 MHz vůči frekvenci svazku ve větvi L2. Heterodynní detekcí je pak na výstupu interferometru zobrazen záznějový signál a detekovaný fázový rozdíl mezi větvemi koresponduje s kolísáním frekvence laseru velmi přesně. Přenosová funkce je dána Fourierovou transformací fázového posunu a výsledný záznějový signál je pak funkcí přenosu šumu, který se skládá z frekvence (reálná složka) a fáze (imaginární část). Šumové vlastnosti takového signálu jsou pak měřeny pomocí vysokofrekvenčního spektrálního analyzátoru.
Obrázek 4. Záznam frekvenčního šumu diody měřený heterodynní metodou s vláknovou zpožďovací cívkou.
Záznam distribuce šumových příspěvků k frekvenci laseru je vyobrazen na Obr. 4. Osou x je Fourierova frekvence, tedy frekvence jednotlivých šumových složek přítomných v laserovém svazku. Osou y je pak vykreslena hustota šumu, tedy jakou mírou přispívá daný šum k celkovému šumu laseru. Testovaná laserová dioda je novým zajímavým prvkem pro realizaci unikátních metod laserové interferometrie s možností širokého přeladění vlnové délky. Jednofrekvenční provoz a stabilizace optické frekvence pomocí molekulárního plynného absorbéru představuje v laserové diodě také potenciál k nahrazení tradičních HeNe laserů v metrologii délek.
Poděkování Autor vyjadřuje tímto poděkování za podporu projektům GA ČR, č. GA14-36681G, Akademii věd České republiky, č. RVO:68081731, MEYS CR: LO1212 a CZ.1.05/2.1.00/01.0017. Dále EURAMET, projekt IND58-6DoF. Literatura [1] DATASHEET EYP-DBR-0633-00005-2000-BFY02-0000. http://www.eagleyard.com/. [online]. 4.5.2015
[cit. 2015-05-04].http://www.eagleyard.com/uploads/tx_tdoproductstorage/EYP-DBR-0633-00005-2000-BFY02-0000_01.pdf
55
Mu
IODICh1LN61, 2LP*Em JanInstKrá
Fie
Morefesuctheor dia Wediofullgreourhar(CWa 2
To arramoconandsatu
ultioborová k
ODINE-FIODE Aharles PhilipNE-SYRTE /
avenue de l’PL/CNRS/Unmail: Charles
n Hrabina titute of Scieálovopolská
eld: laser sta
olecular iodference for och as realizae metre“ andground to
agnostics, et
e have deveode operatinly fibred an
een radiationr knowledgrmonic genW). The gen0 cm long i
Fig. 1: Green la
fulfill the anged on
odulation trnfiguration, d 3). The purated abso
konference L
FREQUEAT 515 N
ppe1,*, Fred/ CNRS / Ob’Observatoirniversité Pars.philippe@o
and Tuan Mentific Instrum147, Brno, C
andards, las
dine represoptical frequation of lasd also for mspace optic
tc.
eloped an orng around 1nd occupiesn. This resu
ge, it corresneration openerated greeiodine cell d
aser delivering 3
frequency a 45x35 c
ransfer techin order to
pump beamorption signa
ASER 55, 2
ENCY SNM
deric Du Bubservatoire dere, F- 75014 is 13-Sorbon
obspm.fr
Minh Phamments, Acad
Czech Repub
ser spectrosc
sents one ouency stabiler frequenc
many space cal commun
riginal frequ542 nm ass
s a total voult corresponsponds to teration for en radiationdeveloped b
00 mW at 515 n
stabilizatiom² optical
hnic with two extend up
m is phase mal is detecte
1. října – 23.
STABILI
urck2 and e Paris Paris – FRA
nne Paris Cit
m demy of Scieblic
copy, metro
of the moslization. Th
cy referenceapplication
unications, e
uency triplisociated to
olume of 4.5nds to an opthe best vainfrared to
n at 514 nmby ISI lab fo
nm
on purpose, breadboar
wo counterp to 1.2 m thmodulated bed with the p
. října 2015,
IZED TE
Ouali Acef
ANCE té, F- 93430 V
nces of the C
ology
st often ushis tandem le for the “mns: gravitatioearth observ
ing process PPLN nonl
5 liters (Figptical convealue ever d
visible dom is used to por this proje
Fig. 2:
we have dd (Fig. 3).r-propagativhe interactiby an electprobe beam
Zámecký ho
ELECO
f1
Villetaneuse
Czech Repub
ed -and velaser/iodine
mise en pratonal wave dvations, las
based on alinear crystg. 1). It delersion efficidemonstratemains in cprobe a molct (Fig. 2).
View of the iodi
developed a. We use ve beams, on length wtro-optic mo
m.
otel Třešť
OM LASE
e – FRANCE
blic,
ery performis used in v
tique of thedetection, inser cooling
a compact Ttals. The oplivers up toiency P3/Ped up todaycontinuous wlecular vap
ine cell develope
a compact the classicarranged in
with iodine modulator an
ER
E
mant- atomvarious field
e definition nter-satellitor medicin
Telecom lasptical setup o 300 mW oP ~36%. Ty for a thirwave regimor inserted
ed by ISI lab
optical setual frequencn a 6-passvapor (Fig
nd the iodin
mic ds of es ne
er is of
To rd
me in
up cy es 2
ne
56
Mu
stabfreqopeloncon
iodval
Theits in v AcA pby 7AsupGRCoGA Ne
ultioborová k
The frequebilized telecquency refeerating in vng optical ntrolled withFigure 4 re
dine stabilizlue of 3x10-
Fig. 3: Iodi
e full evaluasensitivity tvery near fu
knowledgepart of this r
France aAMB14FR04pported by RAM. Charlmpany. Th
ACR, projec
xt scientific Design Freque Laser s
konference L
ncy stabilitcom laser derence is bavacuum. Thsingle modhin few par
eports a prezed telecom-14 around 4
ine stabilization
ation of the to the majo
uture.
ement research is dand Czech40/31175QBANR (AS
les Philippehe part of thct GA15-184
c interests:n and realizaency stabilizspectroscop
ASER 55, 2
ty evaluatiodiode to an ised on a 1.5he optical lde fiber. Trts of 10-16 oeliminary A
m laser diode0 s.
optical setup (4
frequency sr experimen
developed i Republic B). The paTRID prog
e thesis is cohe project d430S.
ation of lasezation of laspy
1. října – 23.
on is operatindependen5 µm laser dlink betwee
The frequenover 1000 s
Allan variance. It decrea
5 x 35 cm²)
stability of ntal parame
in the frame(MEYS
art of the pgram 11-ASo-funded bydeveloped i
er standardssers
. října 2015,
ted by compnt reference diode stabilin the two b
ncy stabilityof integratice associateses with a s
Fig. 4 Teleco
this originaters is unde
e of the BarrCR, MAE
project deveSTR-001-01y CNES (Frin ISI (Cze
s
Zámecký ho
paring the flocated in aized to an ubuildings isy of that ron time. ed to the freslope of 1.4
: Frequency stabom laser diode at
l iodine staber developm
rande projeE/MESRS eloped in S1), SATT Lrench space
ech Republi
otel Třešť
frequency oa separate b
ultra-stable os operated wreference la
requency sta4x10-13 with
bility of the iodit 1542.1 nm
bilized telecment and wil
ect 2014-201and MAE
SYRTE (FrLutech, FIRe agency) aic) is also
of our iodinbuilding. Thoptical caviwith a 200 aser is dai
ability of ouh a minimu
ne stabilized
com laser anll be reporte
15, supporteEDI: projeance) is alsRST TF annd SODERsupported b
ne his ty m
ily
ur um
nd ed
ed ect so nd
RN by
57
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
OPTICKY ZACHYCENÉ LADITELNÉ KAPÉNKOVÉ MIKROLASERY Z TEKUTÝCH KRYSTALŮ
Zdeněk Pilát, Jan Ježek, Alexandr Jonáš*, Mehdi Aas*, Alper Kiraz*, Oto Brzobohatý a Pavel Zemánek Optické mikromanipulační techniky, Ústav přístrojové techniky AV ČR, v.v.i. Královopolská 147, Brno 612 64 Tel.: +420 541 514 521, E-mail: [email protected], www: http://www.isibrno.cz/omitec/ *Koc University, Rumelifeneri Yolu, 34450 Sariyer Istanbul, Turkey
Obor: Optická pinzeta, mikrofluidní čipy, mikrokapénky, ramanovská spektroskopie
Emulzní mikrokapénky, nemísitelné s okolní nosnou kapalinou, přestavují dokonalé kulové mikroobjekty s ideálně hladkým optickým povrchem. Lze v nich vybudit speciální mody (tzv. Whispering Gallery Modes - WGM) s extrémně vysokým činitelem jakosti a následně velmi úzkou spektrální odezvou. Jsou-li tyto kapénky vhodně fluorescenčně obarveny a opticky čerpány, fungují jako kulové rezonátory, ve kterých se generuje koherentní záření. Takový kapénkový mikrolaser představuje miniaturní zdroj koherentního záření, který lze bezkontaktně přemisťovat a jehož emisní spektrum je extrémně citlivé na změny velikosti, tvaru a rovněž indexu lomu v okolí povrchu kapénky.
Nematické kapalné krystaly (LC) jsou molekuly, které jsou podlouhlé a mají tendenci
se orientovat tak, aby jejich dlouhé osy byly vzájemně paralelní. Tuto vlastnost zpravidla projevují jen v určitém teplotním rozmezí. Nad tímto teplotním intervalem vykazují vlastnosti běžné kapaliny (izotropní), při nízkých teplotách tuhnou v běžnou krystalickou strukturu. Molekuly LC se preferenčně orientují paralelně s elektrickým polem, tedy i s polarizací laserového svazku, a vykazují dvojlom.
V minulosti jsme realizovali opticky zachycené kapénkové mikrolasery na bázi
olejové kapénky ve vodě, přeladění mikrolaseru jsme dosahovali optickou deformací mikrokapénky [1] (tzv. optical stretcher). Nyní se zabýváme mikrolasery z kapének LC emulgovaných ve vodě. Ladění emise z LC (5CB) mikrokapénky obarvené Nilskou červení (NR) jsme dosáhli pomocí zahřívání LC kapénky laserem, nebo zahříváním pomocí elektrického proudu vedeného odporovým drátem v mikrofluidním čipu, viz obr. 1. Dále jsme zkoumali též ladění deformací kapénky v elektrickém poli a ladění rotací polarizace laserového svazku se zachycenou LC kapénkou. Zjistili jsme, že mikrolasery z LC kapének jsou snadněji přeladitelné o větší rozsah vlnových délek, lze je lépe excitovat a dosahují menších rozměrů, než mikrolasery olejové.
58
Mu
Obpřez jesys
[1] of lExp
Da
ultioborová k
br. 1: Nahoechodné fázednotlivýchstému bylo p
M. Aas, Alasing emispress 21, 21
alší oblasti z Tvorba Optick Návrh Raman Fotopo Digitál
konference L
oře: Přeměnze (B) a kah fází – čerpozorováno
. Jonáš, A. Ksion from o1381-21394
zájmu s naba PDMS miká pinzeta a
a konstrukcnovská mikrolymerace mlní mikroflu
ASER 55, 2
na LC kapéapalně krysrvená: izotroo skokové př
Kiraz, O. Boptofluidic d4, 2013.
bídkou spolkrofluidnícjejí využití
ce mechanicrospektroskmikrostruktuuidika
1. října – 23.
énky postustalické fázopní; modrřeladění až
rzobohatý, droplet micr
lupráce: h systémů „
ckých kompkopie ur
. října 2015,
upným ochlze (C), měřrá: LC fázeo 25nm.
J. Ježek, Z.rolasers usin
„soft litogra
ponent pro o
Zámecký ho
azováním zřítko: 10�me; zelená: p
Pilát, P. Zeng optical s
afií“
optické syst
otel Třešť
z izotropní m. Dole: Wpřechodná f
emánek: Spstretching, O
témy
fáze (A) dWGM spektfáze. V tom
pectral tuninOptics
do tra
mto
ng
59
Auu(TAA03010642
toři děkujíí za podpoo) a TUBÜTTAC (111T
ru MŠMTT (LD14060059).
99, LO1212, CZ.1.05/22.1.00/01.0017), TAČČR
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
APROXIMATIVNÍ ŘEŠENÍ DIFRAKČNÍ ÚLOHY PRO ŠÍŘENÍ GAUSSOVSKÉHO SVAZKU PO PRŮCHODU OPTICKOU SOUSTAVOU ZATÍŽENOU ABERACEMI
Petr Pokorný*, Antonín Mikš, Jiří Novák, Pavel Novák ČVUT v Praze, Fakulta stavební, Katedra fyziky, Skupina aplikované optiky Thákurova 7, 166 29 Praha 6 – Dejvice tel.: +420 2 2435 7913, mail: [email protected], web: http://aog.fsv.cvut.cz
Obor: aplikovaná optika, numerické modelování
Práce se zabývá aproximativním řešením Sommerfeldova difrakčního integrálu pro šíření Gaussovského svazku po průchodu optickou soustavou, která je zatížena sférickými aberacemi do pátého řádu. Sommerfeldův difrakční integrál [1-3], jakožto řešení Helmholtzovy rovnice pro šíření elektromagnetických vln, nám umožňuje určit stav pole U(P) v libovolném bodě P oblasti ohraničené plochou S, je-li známo pole U(M) v bodech M na této ploše. Lze ukázat, že pro malé difrakční úhly s použitím tzv. Fresnelovy aproximace [1-3] bude pole U(P) pro omezené osové Gaussovské svazky a kruhovou aperturu dáno vztahem
1
0
π2
0
2 dd)exp()( MMM rrCBAKRPU , (1)
kde
,)cos(i
,1
2
i,)(i
,2
iexp
)iexp(i
022
020
200
PMPMP
MP
M
PPP
P
rz
RkCr
az
kRBrWkA
z
k
z
nzkK
(ρM, φM) jsou polární souřadnice bodu M v rovině kruhové výstupní pupily soustavy, jejíž poloměr je R, rM = ρM/R, (ρP, φP) jsou polární souřadnice bodu P v detekční rovině, zP je vzdálenost detekční roviny od výstupní pupily, i = √(−1), λ je vlnová délka, k0 = 2π/λ je vlnové číslo ve vakuu, n je index lomu světla, a je poloměr Gaussovského svazku a
660
440
220)( MMMM rWrWrWrW představuje aberaci optické soustavy v rovině výstupní
pupily, kde W20 je koeficient defokusace, W40 je koeficient sférické aberace třetího řádu a W60 je koeficient sférické aberace pátého řádu. Integrací přes úhel φM dostáváme
1
0
00
2 d)exp(π2)( MMPMP
rrrz
RkJBAKRPU , (2)
kde J0(x) je Besselova funkce prvního druhu a řádu nula [4,5]. Vyjádříme-li Besselovu funkci rozvojem v řadu, a také předpokládáme pouze malé aberace optické soustavy, lze po úpravě vyjádřit aproximativní řešení výše popsané difrakční úlohy ve tvaru
,)(2)!(
)1(π2)(
03210
2
02
2
s
s
PP
s
P VVVVz
Rk
sKRU (3)
kde
60
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
.1
2
i,d)exp(),;(
,])5,;()4,;()3,;([
,])6,;()4,;()2,;([2
1
,])3,;()2,;()1,;([i,)0,;(
202
1
0
1)(22
604060204020203
260
240
220
202
604020010
az
kRrrrnsaU
WWsaUWWsaUWWsaUkV
WsaUWsaUWsaUkV
WsaUWsaUWsaUkVsaUV
PM
nsMM
Zanedbáme-li druhé mocniny aberací ve vztahu (3) jako velmi malé, můžeme intenzitu I v osovém bodě detekční roviny, kterou lze použít k charakteristice tzv. Strehlova poměru [1-3], vyjádřit vztahem [1-3]
,])()()[(
][
/)0()0(/
60403223602031134020211220
26033
24022
22011
2000
0*
0
WWUUWWUUWWUUk
WUWUWUkU
IUUII
(4)
kde *420 π4 KKRI a ),0;(),0;( * jaUiaUUij . Položíme-li ve vztahu (4) W40 = W60 = 0,
můžeme analyzovat pouze vliv defokusace. Obdobně pro W60 = 0 dostáváme řešení pro vliv defokusace a sférické aberace třetího řádu.
Jak je patrné, aberace optické soustavy ovlivňují transformovaný Gaussovský svazek, který dále nezůstává Gaussovským, ale jeho parametry jsou prostorově modifikovány. Odvozené vztahy lze použít pro kompenzaci aberací optických soustav pro transformaci Gaussovských svazků, které se budou lišit od soustav pro transformaci svazků homocentrických. Je dále patrné, že parametry budou závislé na poloměru Gaussovského svazku.
Práce byla vypracována v rámci grantu 13-31765S Grantové agentury České republiky a SGS15/125/OHK1/2T/11 Českého vysokého učení technického v Praze.
Literatura [1] A. Mikš, Aplikovaná optika, Nakladatelství ČVUT, Praha, 2009. [2] Saleh B., Teich M., Fundamentals of photonics, J. Willey and Sons, New York, 1991. [3] Born M., Wolf E., Principles of optics, Pergamon Press, Oxford, 1968. [4] Rektorys K., Přehled užité matematiky, SNTL, Praha, 1969. [5] Gbur G., Mathematical methods for optical sciences, Cambridge University Press, Cambridge, 2011.
Další oblasti zájmu s nabídkou spolupráce:
Optická metrologie (interferometrie, senzory vlnoploch, souřadnicová zařízení) Adaptivní optické systémy (kapalinové čočky s proměnnou ohniskovou vzdáleností,
fázové modulátory světla, adaptivní zrcadla) Programování v MATLABu (teoretické analýzy, simulace, stochastické procesy, GUI
aplikace) Laserové skenování
61
Mu
DÉMSY
LeÚstem
Ob
Mosenlaseorietecsoubíléfrekpřehod
HřeMůsouktekonopt
O
OprezpozspePousynVe vzd
V takčrez
ProFSRkte150vyz
ultioborová k
ÉLKOVMĚNIČE
YNCHR
enka Pravtav přístrojo
mail: lpravdo
bor: Měření
oderní lasernzory pro merového svaentován nahnikou opti
uborem kohé kontinuumkvenční vz
esnou kontrdin, optická
ebenové speůže být pouučasně můžeré slouží prntinua pro mtickým rezo
Obrázek 1. Prin
ptický svazezonátoru Fazorováno naectral rangeužijeme-li pnchronizaci chvíli, kdydálenost L z
tomto článkčního členuzonátoru dle
o tyto účelyR byla nast
erý máme n0 mm. Zrcznačuje min
konference L
VÁ CHARPOMOC
RONIZAC
vdová, Adové technikyova@isibrno
í a metrolog
rové interfeměření délkyazku [1]. Soa femtosekického frek
herentních fm. Hodnotazdálenosti krolu opaková frekvence j
ektrum pulsužito např. jže sloužit i ro synchronměření déle
onátorem, ja
ncip uzamčení d
ek bílého kabryova-Pera výstupu ree) je celočípro změnu délky L s o
y pak změnzrcadel rezo
ku prezentuu, která jee výše uvede
y jsme sesttavena na 1
na našem prcadla rezonnimální disp
ASER 55, 2
RAKTECÍ FEMCÍ MOD
dam Lešuy AV ČR, vo.cz
gie, Fabryův
erometry s y. Jako zákoučasný po
kundové laskvenčního hfrekvenčnícha opakovacíkoherentnícvacího kmijednotlivýc
sního laseruako nástrojpro metodu
nizaci opakoek je však ak je uveden
délky L dutiny rs polom
kontinua zotova typu ezonátoru vselným násvzdálenostiopakovací fníme opako
onátoru o pří
ujeme meto založena eného princ
avili specia1000 MHz,racovišti k dnátoru jsmeperzí, což za
1. října – 23.
ERIZACMTOSEKDŮ
ndák, Rav.v.i., Králo
v-Perotův re
vysokým rkladní jednokrok v oblasery se syhřebene [2].h složek v ího kmitočt
ch složek vitočtu toho
ch vln v bílé
u je velmi vj pro generau měření vovací frekvnezbytné z
no na Obr. 1
rezonátoru pro měry křivosti r1,
pulsního lasestávajícíh
v případě, žesobkem opai zrcadel Lfrekvencí puovací frekvíslušnou ho
odu charaktna kombin
cipu.
alizovaný o což je čtydispozici. De opatřili oajišťuje tém
. října 2015,
E PIEZOKUNDOV
adek Šmídovopolská 1
ezonátor, op
rozlišením otku délky vasti optický
ynchronizací. Takový laurčitém inttu pulsů, geve výslednto pulsního
ém kontinuu
vhodné pro maci přesné vzdálenosti,
vence pulsnízkombinova1.
filtrování repet, r2 a reflektivi
aseru je tvho ze dvoue jeho záklaakovací frepiezoelektrulsního lase
venci pulsníodnotu.
terizace délnaci pulsní
optický rezoyřnásobek reDélka dutinodrazivou
měř nulový p
Zámecký ho
OELEKVÉHO L
d a Ondře47, 61241 B
ptické hřebe
jsou považvyužívají vch frekvenčí modů, ktaser vytváří ervalu vlnoenerovanýcém spektru
o laseru pou bude velm
metrologii dvzdálenosti a to s přes
ího laseru. Pat pulsní las
tiční frekvence ftou R.
arován a fu zrcadel. Rdní rezonan
ekvence pulrický měničeru, který gího laseru f
lkového choího laseru
onátor, jehoepetiční frey L našehovrstvou naposuv fáze j
otel Třešť
KTRICKLASERU
ej Číp Brno, Česká
eny, pulzní
žovány za vvlnovou délčních standa
které jsou í svazek, ktových délekch tímto lasu vln. Pokomocí např
mi stabilní.
délky v mndvou bodů
sností atomoPro účely vser s extern
frep , kde M1, M
fokusován dRezonanční nční frekvenlsů frep pulč PZT, je mgeneruje bíléfrep, změní
hování piezoa externíh
ož rezonančekvence pulo rezonátorua bázi stříbjednotlivýc
KÉHO U SE
á Republika
lasery
velmi přesnku použitéhardů délkystabilizovánterý je tvořek a nazývá serem, určujkud zajistímř. atomovýc
oha směreců v prostoruových hodivyužití bíléhním pasivní
M2 jsou zrcadla
do pasivníhmaximum j
nce FSR (fresního laser
možné provéé kontinuumse zároveň
oelektrickéhho optickéh
ční frekvenclsního laseru je přibližnbra, které h kompone
a
né ho je
ny en se
uje me ch
ch. u a in, ho ím
ho je ee ru. ést m. ň i
ho ho
ce ru, ně se nt
62
Mu
bílésch
Obr
SchpraProtecvýchřeultrschlze
Proreppřibnaphyszjis1,9s abnik
Pod
Au
Lit
[1] 133
[2] hig
ultioborová k
ého kontinuhopni pozor
rázek 2. Schéma
hematické uacující s repo zachyceníhniku derivchylkou 40 ebene, tj. orastabilním hopni měnit tak dosáhn
Obrázek
o potřeby cpetiční frekvbližně 700 npětí, které jsterezní křivstili průměr
98 nm/V. Tabsolutní stu
koliv relativ
děkování
utorka vyjad
teratura
Quinn TJ 3, 2001
Udem T, gh-resolution
konference L
ua při jejichrovat na výs
a optické sestav
uspořádání petiční frekví rezonančnvační spektnm. Femto
ofsetová frezdrojem fr
t hodnotu fnout změny
k 3. Charakteris
charakterizavence laserunm. Následje nezbytnévka měničernou hodnoato technikupnicí, neboní změny.
dřuje tímto p
(2003) Prac
Holzwarth n laser spec
UP
ZT /
V
ASER 55, 2
h odrazech stupu rezoná
vy s pasivním o
celkové sevencí 250 Mích vrcholůtroskopie sosekundovýekvence fCE
rekvence –frekvence fr
délky dutin
stika délkové zm
ace piezoelu tak, aby b
dně jsme zazé přiložit ne PZT, kterotu koefici
ka je velmi oť údaje, k
poděkování
ctical realiz
R, Zimmerctroscopy. T
-400
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
1. října – 23.
v rámci reátoru rezona
optickým rezoná
estavy je vMHz a centrů rezonátorus jemnou mý laser je stEO i repetičvodíkovým
rep v jemnýcny v řádu až
měny piezoelek
ektrického bylo možnoznamenali p
na měnič Prá je uvedenientu měnič
slibná s ohkteré metod
za podporu
zation of the
rmann M, Topics in Ap
-200L /
. října 2015,
zonanční duanční vrcho
átorem pro char
vyobrazeno rální vlnovou na kompo
modulací détabilizován ční frekven
m maserem.ch krocích ž několik sto
ktrického měnič
měniče PZo otestovat pro každý m
PZT. Výsledna na Obr. če PZT prohledem na
da poskytuje
u projektu G
e definition
et al Opticpplied Phys
0 20/ nm
Zámecký ho
utiny. Jen voly.
rakterizaci délk
na Obr. 2.ou délkou 15onenty bíléhélky dutiny
technikou nce frep je . Díky našív požadova
ovek nanom
če v závislosti n
ZT jsme nácelý rozsah
měřený bod dkem je na3. Na zákl
o převod npotřebu mě
e, zahrnují
GA ČR, č. G
of the metr
al frequencsics, 95: 295
00 400
otel Třešť
v takovém
kové roztažnosti
. Je využit560 nm bílé
ho kontinuay rezonátoru
optického synchroniz
í řídící elekaném interv
metrů.
na přiloženém n
ásledně proh změny décharakteris
aměřená chaladě tohoto napětí na zěření délekcelkovou d
GA14-3668
re. Metrolo
cy-comb ge5-316, 2004
případě jsm
i měniče PZT.
pulsní lasého kontinujsme použi
u s celkovofrekvenčníhována naší
ktronice jsmvalu hodnot
napětí.
ovedli změnélky měničestiky hodnoarakteristickměření jsm
změnu délkk na vzduchdélku dutin
1G.
ogia, 40: 10
eneration an4
me
er ua. ili ou ho ím me
a
nu e - tu ká
me ky hu ny,
3-
nd
63
Mu
SYHi
JaPro252ruz Ob
je zhalautvyvv pnac
intelase(pona zma fl
Bezdo 611ummopro
digpotbezdospossběpropom
orakódPSEmaPSE100dvefunchrpři
ultioborová k
YSTÉM iLASE
n Růžičkojekt HiLAS2 41 Dolní Bzickaj@fzu.
bor: Interloc
LPSS (zabránit kole budovy torizovanýcvíjeny pulsnpulzu a průmchází v bezp
Primárerlocku a erového zář
ostupné vypmodularitu
měny v konfilexibilita SW
Srdcemzpečnostní PLe. PSS
131-3. Progmožňuje vytožnost nastaovedení krit
PSS 40gitálních vsttřebné DI, Dzpečnostní hsažení PLe sunem (napěrnice, jenžopojit navamocí jediné
Dvoukanžovým kodovaného sENcode na
agnetu. DálENcode je 00N, jenž oeří je vyhonkce ve formráněné pouzjejich otevř
konference L
PRO BE
a, VlastimSE, FyzikálBřežany; cz; cervenk
ck, bezpečn
(Laser Persoontaktu a m
HiLASE. h osob pro ní (délka puměrným výkpečnostní třrním požadaumožnění ření. V příp
pínání jednou, univerzálnfiguraci laseW. m LPSS sysPLC PSS 44000 je pr
gramování ptvořit kompavení prioriického úsek
000 má připtupů (DI), vDO a relé jshlavy. Kartnastavit v S
příklad: det umožňuje zující systé
ého fyzickéhkřídlé dveře olečkem. L
senzoru polrozdíl od b
le disponujsériově pro
opět disponodnoceno dvmě funkčníze senzoremření docház
ASER 55, 2
EZPEČN
mil Červenní ústav AV
nostní PLC,
onnel Safetmanipulaci n
Sekundárnmanipulaci
ulsu v ns-pskonem až nídě 4. avkem na Lprůchodu
padě citlivýotlivých stupnost a rozš
erových syst
stému je be4000 splňujrogramovatepodle norm
plexní, přehty tasku na
ku programupojeno přes výstupů (DOsou připojenty mají průmSW PAS 40tekce přítomsdílet bezp
ém pro beho kabelu. v laserové
Levé dveřeohy Pilz PSběžného mae dvěma bopojeny s mnuje dvěmavoukanálovho bloku (s
m polohy Pzí k okamžit
1. října – 23.
NOST O
nka V ČR, v.v.i
; www.hilas
laserová be
ty System) jneautorizovarním rysemi s laserovos) diodově čna úrovni 1k
LPSS je přautorizovan
ých laserovýpňů laseru
šiřitelnost Ltému. Výra
ezpečnostníe standard elné v PAS
my 61131-3 hledný a bea tři úrovněu v rámci mmodulární s
O) a interlokna pomocí myslový sta000 testovacmnosti cizípečnostní dezpečnost o
hale HiLAe (vstup smSENcode (Ragnetickéhobezpečnostnmagnetickýma bezpečnosvě na DI ksplňuje PLe
PSENcode (tému blokov
. října 2015,
OSOB V
Za Radnicí
se.cz
ezpečnost, P
je elektronianých osob
m systému ou technologčerpané pevkW. Většin
řipojení všených osob ých technolv daném po
LPSS, tak aazným požad
í PLC od fiIEC 61508
S 4000 (Pilv kombina
ezpečnostněě. Volbou pmultitaskingsběrnici makovacích rePilz SafetyNandard 24 Vcí pulz na dích 24 VD
data mezi něosob v expe
SE pro běžnměrem do RFID - Ra
o spínače neními vstupym zámkem stními vstup
kartě Pilz pe). Červené (únikové dvvání laserov
Zámecký ho
LASER
828,
Pilz, EPLAN
cké zařízens laserovouje nastav
gií. V rámcvnolátkové lna laserů vy
ech vyvíjendo lasero
logií umožnořadí). Důrabychom modavkem byl
firmy Pilz -až do SIL z Automati
aci s grafick orientovan
priority tasku (preempc
aximální počelé (bezpoteNET p sběr
VDC. DI a dvojici vstuC). Prostřeěkolika PLCerimentální
ný průchodhaly) jsou dio Frequenelze vyřadity a výstup
Pilz PSENpy a výstupomocí speckolečko na
veře a dveřevé technolog
otel Třešť
ROVÉ HA
N, LabVIEW
ní, jehož hlau technologvení stupnci projektu Hlasery s vys
yvíjených na
ných laserů ové haly bnění řízenéhaz byl kladeohli pružněla také spol
- PSS 40003 a EN ISOion Suite) kým editorený SW. V Pku lze zajistce). čet bezpečn
enciálový kornice a deceDO karty u
upů a výstupednictvím SC, můžemehale budo
d jsou na Obmonitorov
ncy Identift pomocí pe
py (splňujícNslock s přípy. Bezpečciální SW a Obr. 1 oze materiálogie v zasaže
ALE
W
avním účelegií v laserovně oprávněHiLASE jsosokou energa HiLASE
ke dveřnímbez přerušeho interlocken předevšíě reagovat nlehlivost HW
0 viz. Obr. O 13849-1 apodle norm
em PASmulPAS 4000 tit spolehliv
nostních karontakt). Dalentralizovanumožňují prpů s fázovýSafetyNET e v budoucnovy HiLAS
br. 1 značenvány pomofication). Piermanentníhcí PLe). Piídržnou siločné uzamčebezpečnost
značuje dveové propustiené lokaci.
m vé ní ou gií se
mu ení ku m na W
2. až
my lti je vé
ret lší né ro
ým p
nu SE
ny ocí ilz ho ilz ou ní
tní eře i),
64
Mu
proautv djsovýkvyspomRFkdyumktes kdanspulasereléuvoUP
Obr
StaLEochbezvstvstrozsbísama lodiaEle
ultioborová k
Laseroo blokovántorizované odané lokaci ju uvolněnykonové lasesoko výkonmocí Pilz p
FID kartu s y číslo určuj
možněn uvolerý načte unódem pro dný časový luštěn varovnerová technéových konolněny všec
PS.
r. 1: Rozmíst
avy jednotliED-bezpečnýhranné brýlzpečnostníhtupu a dalštupních dvezhraní) s Wirá data z P
motné bezpeokálně upra
agnostika LPektrická dok
konference L
ová hala je rní laserovýcosoby uvésjsou blokov
y interlockoery (seed lanové lasery (přepínače runikátním d
uje maximállněním magnikátní kód
danou lokaclimit. Nedoný signál, pnologie v d
ntaktů k systchny magne
tění bezpečno
ivých lokacý stav, nutnle. Stav 4
ho rizika. Dí informace
eří. Informaindows OS PSS 4000 pečnostní logaveno pomoPSS systémkumentace k
ASER 55, 2
rozdělena doch technolost do čtyř zvány včetněované zásuvsery, oscilá(čerpací dioežimů PIT devítimístnýlní možný ngnetického zd do bezpeci (osoba byojde-li k oppokud ani pdané lokactému EPS (
etické zámk
stních prvků v
cí jsou zobrno mít ochr: červená
Dodatečné ie budou zoační panelya programe
přes switchgiky Pilz. Nocí step-dowmu bude zajk systému je
1. října – 23.
o tří lokací ogií viz Ozákladních ě interlockovvky. Stav 3átory). Stav ody). Přepín
m3.2p a žým identifi
nastavitelnýzámku po včnostního Pyla proškoleětovnému upo další časci blokován(Elektrická
ky a bloková
v laserové hal
razeny pomranné brýleLED-nutné
informace oobrazeny nay jsou připoem v LabVIh. Panely aNapájení panwn měničů njištěna přese připravena
. října 2015,
s odlišnýmObr. 1. Lo
stavů (1,2,3vaných zásu: stejný jak4: stejný ja
nání stavů ažluté RFID kačním čísl
ý stav. Průchvložení žlutPLC. Shodena a má pouzavření dvsové prodlena. LPSS sPožární Sigána laserová
e HiLASE
mocí LED see u sebe. Sté nasadit oo stavu lasea LED infoojeny k InteIEW, který a PC jsou nelů a PC jena 12 VDC
s Pilz OPC a v SW EPL
Zámecký ho
i typy laserkaci lze p3 nebo 4). uvek. Stav 2ko stav 2, aako stav 3, stupeň autokarty. Aut
lem a číslemhod do halyé RFID karuje-li se naovolen přístveří do časoevě nedojdesystém je gnalizace). Vá technolog
emaforů viztav 2 a 3: žochranné brerů v danéormačních el X86 (X6pomocí Monaprosto nee zajištěno z
C a 20 VDC(OLE for P
LAN.
otel Třešť
rů a odlišnýpodle stupn
Stav 1: vš2: stejný jakale jsou uvoale navíc jsorizace osobtorizovaná m autorizac
y přes uzamrty do přepíačtený kódtup) zámekového limi
e k uzavřenípřipojen pV případě p
gie. LPSS dá
z Obr. 3. Sžlutá LED-nrýle a dbá
é lokaci, popanelech v64) PC (poodbus TCP-ezávislé a ze zdroje SE
C. HW a vlaProcess Co
ými algoritmně oprávněšechny laserko stav 1, aolněny nízksou uvolněnby je zajištěosoba obdrce od 1 do čené dveře ínače režim
d RFID kark se otevře ntu, pak budí dveří bud
pomocí dvopožáru budoále disponu
tav 1: zelennutné nasadát zvýšenéhokyny běheviz. Obr. 3 omocí HDM-IP protokooddělené oELV 24VDastní procesntrol) serve
my ní ry
ale ko ny ěn rží 4, je
mů, rty na de de ou ou uje
ná dit ho m u
MI lu od
DC ní er.
65
Mu
Obr
WeFun
ultioborová k
r. 2: Rozvodná
e acknowlednd and the s
konference L
á skříň s PLC
dge the suppstate budget
ASER 55, 2
Pilz, switchem
port of Eurot of Czech R
1. října – 23.
m a UPS
opean RegioRepublic (P
. října 2015,
Obr. 3: LED
onal DeveloProject HiLA
Zámecký ho
D semafor, Pilz
opment FunASE:CZ.1.0
otel Třešť
z PIT a LED p
nd, European05/2.1.00/01
panel
n Social 1.0027).
66
Mu
DI
JaMiCen252reh Ob
laseenens)vyv
lasepra
lasedůvproprů600ktetrubtep
že forvar
Obr
dráuzlpohzrc
ultioborová k
ISTRIBU
n Růžičkihai–Georntrum HiLA2 41 Dolní Bhakova@fzu
bor: Laser b
LBDS erových svaergií v pulz) a velikostvíjen právě
Budoverové hale
acoviště, kdZáklad
erového svavodu bylo nostupů bylyůměru 160 a0mmx600merá je čistýmbka. Na roz
ploty a vlhko Hilase
vznikne pormace v přírianta a aktu
r. č. 1 Formac
Základáha laserovélech LBDShybových mcadle. Dále
konference L
UCE LA
a, Martinrge MureASE, FyzikáBřežany; u.cz; svandr
beam, laser
(Laser Beaazků v budou (průměrnti spotu od pro distribua HiLase jev přízemí be budou las
dním požadazku z jakéhnavrženo 12y koncipováaž 200mm.
mm. Prostupm prostoremzdíl od laserosti, proto je je projekt ožadavek naípadě změnuální varian
ce LBDS v bud
dním a samoého svazku
S. Každý z motorků opje i uvažo
ASER 55, 2
ASEROV
na Řehákoesan, Jan ální ústav A
beam distrib
am Distribuově Hilase.
ného výkonuprůměru 5
uci takovýche koncipovabudovy. Naerové svazkavkem pro hokoli místa2 prostupů vány tak, abyVelikost pr
p stropem pm ISO7. Prorové haly jsoe nutné prourčený pro a variabilitu
ny užívání lta formace
dově HiLASE
ozřejmým pod laseru kuzlů je k
ptomechaniováno o zav
1. října – 23.
VÝCH S
ová, LuděHeřmáne
AV ČR, v.v.
; muresan@
bution syste
ution System. V rámci pu až na úro5mm až dhto typů lasaná jako dvad touto lasky využíván
prostorovéa laserové hve stropě lasy každým
rostupů bylaprochází mestup je celýou experimstup prachovýzkum la
u konstrukclaserové ha je na obr č
E
požadavkemk experimenkoncipován iky a vstupvedení chla
. října 2015,
VAZKŮ
ěk Švandrek .i Za Radnic
@fzu.cz; her
em
m) je technprojektu Hilvni 1kW), o čtvercové
serových svvě budovy vserovou halny. é řešení LBhaly do každserové halyprostupem a během staeziprostoremý koncipova
mentální halyotěsně uzavřaserů pro průce s možnoaly a experič.1.
m pro zachontu s minim
jako vakuopem pro kadícího med
Zámecký ho
Ů V BUD
rlík,
cí 828,
rmanek@fzu
ické zařízenase jsou vyvysokou opého průřezuazků. v sobě. Laslou se nach
BDS je moždé z experim
y do experimmohla projvby měněna
m a stropemaný jako hlay bez technořít. ůmysl, je tustí rozebránmentálních
ování kvalitalizací počtová komor
kameru sleddia pro příp
otel Třešť
DOVĚ H
u.cz www.
ní umožňujyvíjeny lasepakovací freu 75x75mm
serové svazkházejí tři ex
žnost dovedmentálních
mentálních hjít 4 vakuo
na až na finám ústí do laadká hranatáologie udržo
udíž vysokýní a přesklá
h hal. Maxim
ty svazku jetu odrazů nara se vstupdující polopadné chla
HiLASE
hilase.cz
jící distribury s vysokoekvencí (ps
m. LBDS b
ky vznikají xperimentál
dení každéhhal. Z tohohal. Rozměr
ová potrubí ální rozměr jaserové halá omyvatelnování čistot
ý předpoklaádání do jinmální možn
e co nejkrata zrcadlech
py pro řízehu spotu n
azení zrcadl
uci ou a yl
v ní
ho to ry o je
ly, ná ty,
ad, né ná
tší h v
ní na la.
67
Mu
Nězrc
komvyš
optokospehovvibantanisplpřipanarozprofreklaseurčNáktenavkomNej
50msys uzlopt
Obrv la
motest
WeFun
ultioborová k
které komocadlem.
Nedílnmory, kteréšší úroveň v
Dalšímtomechanikolní zařízeneciálními anvořit o tzv.brace v lasetivibračně ui ke stěnámňuje tuto ppevněn k dalýzu distribzdělen do 2 o laserová kvence. Daerové hale.čit frekvencásledně jsmeeré bychomvrženy prokmpenzátorůjkritičtějším
Byl prom. Výsledkstémem. Tec
Samozlů. Váhy jetomechanik
r. č. 2 Realizaaboratoři HiLA
První fontáží takovtujeme stab
e acknowlednd and the s
konference L
ory jsou při
nou součásté mají možvakua než je
m požadavkeku uzlů a naní, doprava ntivibračním systému „
erové hale. uloženy. Z tom a podlazepodmínku adalším částebučního sysúrovní a topracoviště lším podkla V našem p
ci a umístěne optimaliz
m byli schokluzy, bylo ů, tak aby m místem seoveden výp
kem bylo nachnické řeše
zřejmě byl pdnotlivých
ky.
ace LBDS ASE
fáze distribvého systémbilitu části sy
dge the suppstate budget
ASER 55, 2
ipraveny pr
í LBDS jsžnost čerpáne ostatní vakem na distr
a připojení kz okolí – to
mi vrstvam„budova v bExperimen
ohoto důvode experimena je kotven em budovy. stému, kterýo od 0 do 5
horší, proadem pro vipřípadě se ni. Byla prozovali LBDopni eliminzměněno upo vyčerp
e ukázala kopočet teplotavržení prokení bude uk
proveden i skomor se p
Obr. č
učního systmu. Provedystému.
port of Eurot of Czech R
1. října – 23.
ro odkloněn
ou prostoroní pomocí kuový systéribuční systk experimenoto je v lase
mi. Budova budově“, prntální haly, du nelze disntálních hapouze do pSoučástí v
ý vychází z50Hz a od 5otože optickibrační analjednalo o vovedena vi
DS tak, aby novat optomuspořádání upání LBDS omora prosttních dilatackluzů mezi kázáno v přestatický výppohybují od
č. 3 Uzel LBD
tému již bydli jsme prv
opean RegioRepublic (P
. října 2015,
ní drah sva
ové filtry. bypassu po
ém. tém je nepřntálním komerové hale eje od toho
roto zařízenkteré se na
stribuční syal. Proto bypodlahy las
výběrového z vibrační an50Hz do 10ké stoly nelýzu bylo devakuové pubrační analvýchylky
mechnikou umístění vln
nebylo mtorového filcí pro ∆t=2potrubním ednášce. očet – zatížd 20 do 80k
DS
yla dodána vní testován
onal DeveloProject HiLA
Zámecký ho
azků do jin
Opět jsme ouze jednou
řenášet vibrmorám. Zdroeliminovánooto sarkofágní mimo lasacházejí v hstém kotvit
yl navržen pserové halyřízení byl Inalýzy laser
00Hz. Obeceumí dobřeefinování mumpy u, ktelýza pro nav uzlech n. Do pod
novců a navmožné zvětš
tru v první f20°C na mavakuovým
žení podpůrnkg. Musíme
Obr. č.
a vznikly tní systému
opment FunASE:CZ.1.0
otel Třešť
ného pracov
je řešili ju vakuovou
race z laserrojem vibraco uložením gu oddělenserovou hahorním patřt ke stropu lpodpůrný s
y. NedotýkáI požadavekrové haly. Pcně nižší fre vykompe
možných zdrerých jsme akupovanounebyly většídpůrného svržení klecšovat amplfázi dodávk
aximální vzsystémem a
ného systéme připočíst
4 Prostorový
tak i první na jeho tě
nd, European05/2.1.00/01
viště řízený
ako vakuovu pumpou n
rové haly, ncí je většinosarkofágu
na a můžemalu nezpůsoře, nejsou jaserové hal
systém, která se, ani nek na vibračPožadavek rekvence jsoenzovat nižrojů vibracibyli schop
u část LBDí než takovystému byí k uzamčelitudu kmitky LBDS. dálenosti cca podpůrný
mu komorami zatížení o
filtr
zkušenostiěsnost a ny
n Social 1.0027).
ým
vé na
na ou se
me bí iž
ly, rý
ení ní je
ou žší i v ni S.
vé, yly ní tů.
ca ým
mi od
s yní
68
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
SYNTÉZA HYBRIDNÍCH Cu/Ag NANOČÁSTIC LASEROVOU ABLACÍ V KAPALINĚ
Lenka Řihákováa, Antonio Anconab, Rosaria Anna Piccac, Anna Di Mariad, Annalisa Volpeb,d, Maria Chiara Sportellic, Pietro Mario Lugaràb,d, Nicola Cioffic aUniverzita Palackého v Olomouci, Přírodovědecká fakulta, RCPTM, SLO UP a FZÚ AVČR, 17. listopadu 50a, 772 07 Olomouc, tel.: 585631677, e-mail: [email protected] bIFN-CNR, Dip. Interateneo di Fisica “M. Merlin”, Via Amendola 173, 70126 Bari, Italy, tel.: +39 0805442371, e-mail: [email protected] cDip. Chimica, Università degli Studi di Bari “Aldo Moro”, Via E. Orabona 4, 70126 Bari, Italy , tel.: +39 0805442030, e-mail: [email protected] dDip. Interat. Fisica “M. Merlin”, Università degli Studi di Bari “Aldo Moro”, Via Amendola 173, 70126 Bari, Italy, tel.: +39 0805442397, e-mail: [email protected]
Obor: aplikovaný výzkum laserových technologií
Nanočástice představují významný materiál, který můžeme v současné době nalézt ve všech oborech lidské činnosti. Např. nanočástice vzácných kovů jsou často využívány v energetice, informatice, fotonice a jako nanostrukturované materiály v medicíně a biotechnologii. Křemíkové nanočástice jsou uplatňovány v optoelektronice a jako modelové systémy pro studium kvantových jevů. Magnetické nanočástice prokázaly velký potenciál v několika oblastech, např. jako magnetická záznamová média, senzory a katalyzátory. V biomedicínských aplikacích jsou důležité pro magnetickou rezonanci, cílené podávání léčiv a léčbu rakoviny [1].
Metody přípravy nanočástic s různou morfologií zahrnují několik technologií. Jednou z těchto metod je „bottom – up“ technologie, která využívá autoregulační procesy jako samo - shromažďování a samo - organizace atomů a molekul spolu s atomovým inženýrstvím. Pro takto vzniklé nanočástice je však typická nízká čistota. Populární metodou produkce nanočástic se v současné době stává „top – down“ technologie využívající laserovou ablaci, která přináší několik výhod na rozdíl od konvenčních chemických metod [2]. Syntéza nanočástic laserovou ablací objemového materiálu v kapalném prostředí je relativně nová, jednoduchá a rychlá fyzikální metoda, která zajišťuje vznik velmi kvalitních nanočástic různých velikostí a tvarů [3]. Nanočástice jsou během syntézy uvolňovány do kapaliny a dochází tak k tvorbě koloidního roztoku. Vzniklé nanočástice se vyznačují vysokou čistotou a lze je tedy využít pro aplikace v biomedicíně. Touto metodou je možné produkovat široké spektrum nanočástic, jelikož je lze generovat z téměř všech pevných materiálů v různých roztocích s přítomností různých prekurzorů. Nanočástice mají zpravidla široké rozdělení velikostí od 10 nm až do 100 nm díky rychlé koalescenci a aglomeraci ablatovaných částic [4]. Syntézu nanočástic ablací je možné provést pomocí několika systémů zahrnujících nano, piko a femtosekundové (ns, ps, fs) lasery emitující v UV, VIS i IR oblasti spektra. Příprava nanočástic ablací fs lasery se v posledních letech dostává do popředí, jelikož dosahuje vysoké účinnosti a efektivní kontroly velikosti nanočástic. Femtosekundové pulzy také redukují tepelně ovlivněnou oblast ve srovnání s ns a ps lasery. Velikost nanočástic, jejich chemické složení a funkční vlastnosti jsou optimalizovány nastavením procesních parametrů (pulzní energie, frekvence pulzu, vlnové délky, způsobu fokusace) a výběrem výchozího materiálu. Vlastnosti prostředí, ve kterém ablace probíhá, ovlivňují např. růst nanočástic [5].
69
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
V dnešní době je značná pozornost věnována bi-metalickým nanočásticím díky jejím jedinečným katalytickým, elektrochemickým a optickým vlastnostem ve srovnání s mono-metalickými [6-7]. Zejména syntéza Cu/Ag hybridních nanočástic je přitažlivá, jelikož oba kovy se vyznačují antimikrobiálními vlastnostmi. V předchozí práci byly syntetizovány koloidní nanočástice mědi laserovou ablací měděného terčíku v 0,1% vodném roztoku kyseliny octové s biopolymerem Chitosanen, který zastával funkci stabilizačního media [8]. Tato práce je zaměřena na přípravu Cu/Ag bimetalických nanočástic pomocí dvou krokového procesu laserové ablace probíhající v průtokové cele. Průtoková cela byla navržena a vyrobena tak, aby umožnovala odvedení v ní syntetizovaných nanočástic a snižovala tak jejich další interakci s laserovým zářením. Experimenty byly realizovány pomocí femtosekundového vláknového laseru vyzařujícího na vlnové délce 1030 nm. Terčíky stříbra nebo mědi byly alternativně vybrány jako první ablatovaný materiál, načež následovala ablace druhého kovu přímo do koloidního roztoku prvního kovu. Ve všech případech byl použit Chitosan jako činidlo zabraňující růstu nanočástic v jeho optimální koncentraci 1g/L v 0,1% vodném roztoku kyseliny octové.
Mono - a bi - metalické nanočástice byly zkoumány a charakterizovány pomocí Transmisní Elektronové Mikroskopie, UV – VIS spektroskopie a Fotoelektronové spektroskopie za účelem určení jejich struktury, morfologie a chemického složení.
Poděkování Tato práce byla vytvořena za podpory projektu OP VK: „Partnerská síť v oblastech moderního a ekologicky šetrného čištění vod a půd se zaměřením na vzájemné propojení akademické půdy a soukromého sektoru. Reg. č.: CZ.1.07/2.4.00/31.0189 a projektu IGA Koherenční a nelineární optika – Vybrané kapitoly VI, č. IGA_PrF_2015_004. Reference [1] M. Abhilash, International Journal of Pharma and Bio Sciences 1 (2010) 1-12. [2] T. Yamamoto, Y. Shimotsuma, M. Sakakura, M. Nishi, K. Miura, K. Hirao, Langmuir 27 (2011) 8359–8364. [3] H. Han, Y. Fang, Applied Physics Letters 92 (2008) 023116 (3 pp). [4] S.I. Alnassar, E. Akman, B.G. Oztoprak, E. Kacar, O. Gundogdu, A. Khaleel, A. Demir, Optics & Laser Technology 51 (2013) 17–23. [5] D. Tan, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 17 (2013) 50–68. [6] Y. Chen, H. Wu, Z. Li, P. Wang, L. Yang, Y. Fang, Plasmonics 7 (2012) 509-513. [7] R. Singh, R.K. Soni, Applied Physics A 116 (2014) 955-967. [8] A. Ancona, M.C. Sportelli, A. Trapani, R.A. Picca, C. Palazzo, E. Bonerba, F.P. Mezzapesa, G. Tantillo, G. Trapani, N. Cioffi, Materials Letters 136 (2014) 397-400.
70
Mu
OBE
L. D.V
1Fa Ilk 2In Ilk 3SlRad
Ob
Fluwe(comoma
ThedetwaUSpulsec
[1]
ultioborová k
PTICAENZOT
Slušná1, Végh3, V.
aculty of Nakovičova 6,
nternational kovicova 3,
ovak Univedlinskeho 9
bor: fluores
uorescence re explored
oncentrationolecules proaxima rangin
e moleculatermined byas recorded SX/USP Ti:lses at 800 ctions. No si
Ch. Xu, W
konference L
AL CHATIOPHE
E. Noskov. Milata3,
atural Scien, Mlynská d
Laser Centr, 84104 Bra
ersity of Tec9, 812 37 Br
cencia a nel
and non-lind. Excitation 1.10-4 Movide a brigng from 450
ar two-photy the indirein toluene
Saph femtonm. The saignificant fi
Linear flu
W. W. Webb
ASER 55, 2
ARACTENE D
vičová1, MD. Velič1
ces, Comendolina,84215
re, atislava, Slo
chnology, Fratislava, Sl
lineárna opt
near two-pon and emis
M) were mght fluoresc0 nm to 480
ton absorpect fluoresc
solution (cosecond laseamples undeirst-order hy
uorescence
, J. Opt. Soc
1. října – 23.
TERIZAERIVA
M. Trenča1,2
nius Univers5, Bratislav
ovakia, www
Faculty of Clovakia
tika
photon absossion spect
measured bycence signa0 nm.
ption cross-cence methoconcentratioer with a puer considerayperpolariza
spectra
c. Am. 13, 4
. října 2015,
ATIONATES
anová-Gr
sity va
w.ilc.sk
Chemical an
orption of ntra of derivy Fluorologl in the blu
-sections ood [1]. Theon 1.10-4 Mulse energyation show ability was
481 (1996).
Zámecký ho
OF NO
regová1, D
d Food Tec
novel derivvates of beng 3-11 Jobue-green pa
f the fluore two-photo
M) using a y of 4mJ at
low to moddetected.
Non-linea
otel Třešť
OVEL
D. Lorenc
chnology
vates of benzotiophene
obin-Yvon/Sart of the sp
rescent deron induced Coherent L3 KHz andderate two-
ar fluoresce
2,
nzotiophenes in toluenSPEX. Thpectrum wi
rivates wfluorescenc
Legend DUd 100 fs las-photon cro
ence spectra
es ne he th
as ce
UO er ss
a
71
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
This research is sponsored by NATO's Emerging Security Challenges Division in the framework of the Science for Peace and Security Programme. D.Vé. and V.M. are grateful for financial support by Slovak Research and Development Agency (contract No. APVV-0038-11) and Scientific Grant Agency of the Ministry of Education of Slovak Republic (Project VEGA 1/0829/14).
Další oblasti zájmu s nabídkou spolupráce:
Statická fluorescencia a časovo rozlíšená fluorescencia Časovo rozlíšená absorpcia Časovo rozlíšená femtosekundová spektroskopia v strednej IČ oblasti Generácia THz v exotických materiáloch Určovanie hyperpolarizovateľnosti a účinných prierezov 2- a 3- fotónovej absorpcie Určovanie Kerrovho indexu lomu metódou Z-scan
72
Mu
Obpřez jesys Au(TA [1] of lExp Da
ultioborová k
br. 1: Nahoechodné fázednotlivýchstému bylo p
utoři děkujíA03010642
M. Aas, Alasing emispress 21, 21
alší oblasti z Tvorba Optick Návrh Raman Fotopo Digitál
konference L
oře: Přeměnze (B) a kah fází – čerpozorováno
í za podpo) a TUBÜT
. Jonáš, A. Ksion from o1381-21394
zájmu s naba PDMS miká pinzeta a
a konstrukcnovská mikrolymerace mlní mikroflu
ASER 55, 2
na LC kapéapalně krysrvená: izotroo skokové př
oru MŠMTTAC (111T0
Kiraz, O. Boptofluidic d4, 2013.
bídkou spolkrofluidnícjejí využití
ce mechanicrospektroskmikrostruktuuidika
1. října – 23.
énky postustalické fázopní; modrřeladění až
T (LD14069059).
rzobohatý, droplet micr
lupráce: h systémů „
ckých kompkopie ur
. října 2015,
upným ochlze (C), měřrá: LC fázeo 25nm.
9, LO1212
J. Ježek, Z.rolasers usin
„soft litogra
ponent pro o
Zámecký ho
azováním zřítko: 10�me; zelená: p
, CZ.1.05/2
Pilát, P. Zeng optical s
afií“
optické syst
otel Třešť
z izotropní m. Dole: Wpřechodná f
2.1.00/01.0
emánek: Spstretching, O
témy
fáze (A) dWGM spektfáze. V tom
017), TAČ
pectral tuninOptics
do tra
mto
ČR
ng
Mu
PŘST
MaOpKrátel.* K
Ob
NerůzkvasyspopzabrozefeUnmnsto V náhsyspřerozkom Tenprovytukalaseměkte
ultioborová k
ŘECHOTUDOVA
artin Šileptické mikroálovopolská. 541 514 24
Katedra opti
bor: Optické
lineární jevzných oblasantových pstémech nebpsány pomobýval předezvoj optickéektů v termonikátní je mnohačásticovchastické ef
tomto příshodným Brostém, ve kteechodem sigzložení a nampresi půvo
nto nelineáostorového mtvořit pomoazuje příčnýerové svazkění hustota erým aproxi
konference L
OD ŠUM ANÝ PO
er, Radimomanipulačná 147, 612 640, email: siky, Palacké
é manipulac
vy ve fyziktech a před
počítačích, bo (okrajovocí stochastvším určové kontroly modynamice amožnost slvé systémyfekty, které
spěvku se ownovým p
erém můžemgnál-šum. Ta síle kubickodního náho
ární potencmodulátoruocí interfereý řez takto ky dopadajípravděpodmujeme kub
ASER 55, 2
- SIGNÁOMOCÍ
Filip*, Pní techniky,64 Brno iler@isibrn
ého univerzi
ce
álních systédstavují veli
průchod evě) chovántických difeváním průměmechanickýa statistickéedovat cho
y. Můžeme transformu
zabýváme pohybem, vme pozorovTedy tím, jakkého potencodného rozd
ciál je mou světla. Levence dvou vytvořeným
ící na kameobnosti výsbický.
1. října – 23.
ÁL: ZISOPTICK
Petr Jákl, , Ústav příst
no.cz, http://ita, 17. listo
émech, ve kice zajímavéelektronu Jní finančnícerenciálníchěru, odchyl
ých systémůé fyzice, stoovaní jednéočekávat,
ují šum v už
chovánímv kubickémat výše zmík se vyvíjí
ciálu. Ukážedělení částic
ožno vytvvá část obrápárů laserom světelný
eru z jedné sskytu části
. října 2015,
K ENERKÉ PINZ
Oto Brzotrojové tech
/www.isibrnopadu 1192/
kterých domé téma. Jedosephsonov
ch trhů. Tyh rovnic. Exlek a dalšíchů otevřel noochastickýché částice, nže se v blí
žitečné mech
m mikroskopm potenciálu
íněné nelinepoloha část
eme, že v krc a k rychlé
ořit tvarovázku 1 ukazových svazm polem vstrany. Obrce v takto
Zámecký ho
RGIE ZEZETY
obohatý, Phniky AV Č
no.cz/omite/12, 771 46
minuje šumdná se napřívým přechoyto oblasti xistující příh statistickýové možnosh systémechněkolika čáízké budouchanické efe
pické částiu [1]. Ten peární jevy. Ztic v závislorátkém časomu posunu
váním laseruje, ukazujeků [2]. Pra
v případě, žázek 2 pak vytvořeném
Obrázegeometkubicképárů psvazkůprofil dopadajedné intenzia její fi
otel Třešť
E ŠUMU
Pavel ZemČR, v.v.i.
ec Olomouc
m, se vyskytíklad o chovodem v sumají spole
ístup k tomuých paramesti studia mh a kvantovástic až pocnosti obje
ekty.
ice, která přestavuje nZabýváme
osti na jejichovém úsek mčástic daný
erového záře jak je možavá část obže jsou pou
ukazuje, jam optickém
ek 1: (vlevo) etrie navrhovakého potenciálprotiběžných, ů. (vpravo nah
vytvořený poajících na Cstrany. (vpr
itou na spojnicfit pomocí kub
U
mánek
tují v mnohvání qubitů upravodivýcečné, že jsouto tématu trů. Nedávn
mechanickýcvé mechanico komplex
eví nelineár
se pohybunejjednodušse předevšíh počátečnímůže dojít kým směrem.
ření pomožné potenci
brázku 1 paužity pouze ak se s časem potenciál
Experimentálaná k vytvořelu pomocí dvointerferujícíc
hoře) Intenzitomocí 2 svazCCD kameru ravo dole) Řci středů svazické funkce.
ha v
ch ou se ný ch ce. xní rní
uje šší ím m ke .
ocí iál ak 2
em lu,
lní ení ou ch, tní
zků z
Řez zků
73
Mu
Obrpote V tkubsyspře Au Re[1] [2] Da
ultioborová k
rázek 2: Montenciálu, kterým
této práci jsbickém potstému. Expeedpovědi ov
utoři děkují z
ference Filip R, Ze Zemánek P
alší oblasti z
Optick Výpoč Model Progra Analýz
konference L
te-Carlo simulm aproximuje
sme provedtenciálu a erimenty plvěřit a budem
za podporu
emánek P, 2P, Šiler M, B
zájmu s nab
kémikromatyrozptyluovánímetoamovánívpza spektrosk
ASER 55, 2
lace ukazujícíe potenciál kub
dli analýzu nalezli jsmánujeme v me pozorov
projektu G
2015 New J.Brzobohatý
bídkou spol
anipulace,musvětla,ohřodoukonečprostředíMkopických d
1. října – 23.
í časový vývojbický.
různých režme optimáln
brzké doběvat nové i do
GAČR (GB1
. Phys., odeý O, Jákl P,
lupráce:
měřenítepřevuasilpčnýchprvkMatlab,včedat
. října 2015,
j hustoty pravd
žimů chování parametrě. Předpokláosud neoček
4-36681G)
esláno Filip R 201
lotyvkolopomcíMiehkůvprogramtněgrafick
Zámecký ho
děpodobnosti
ání mikročáry pro nastádáme, že skávané jevy
.
15 New J. P
idnímrozthoteorieromuComsolkéhorozhra
otel Třešť
výskytu částic
ástice v optitavení expese nám pody.
Phys., odeslá
tokuozptylulMultiphysaní
ce v optickém
ické pasti i erimentálníhaří teoretick
áno
sics
v ho ké
74
Mu
M
PeVyTecE-mhttphttp
Ob
Na komse zsvěv řáa ja
V s
Pož(99výz
Skl
SFLf1 =fTEL
čoč
ultioborová k
MODEL P
eter Barcíysoké učení chnická 12,mail: wilferp://www.feep://www.ur
bor: Optické
a pracovišti munikaci (Ozákladními ětelné zářenádech μrad ako nevýho
současné do Za neú
cenová Někter
průzor Byla p
žadavkem s9,999%) a dzkum na pra Věnuje
zkvalitzkvalit
DokonOBK v
ladba mode
L – jedno= -30 mm, LL - ohniskočky; lg - ohn
konference L
PLNĚ F
ík, Otakartechnické v 616 00 Brn
rel.feec.vutb
é komunika
VUT v BrOBK). Movlastnostm
ní. Důsledkea vysoká pda OBK se
obě se objevúspěchem něá nedostupnré atmosférech, deformodceněna d
současného dosah 3 kmacovišti VUeme se výztnění testovtnění datovýnčujeme výzvůči turbule
elu plně foto
ofrekvenční Lens 2 – pová vzdálennisková vzd
ASER 55, 2
OTONIC
r Wilfert,v Brně, FEKno, Telefon:br.cz /UREL br.cz/OptaB
ace, laserová
rně je již 2otivací pro
mi laseru. Laem je vysokřenosová ryčasto zmiňu
vily nové asěkterých vý
nost použité rické jevy
mace konzoldeformace la
trhu je: vym – 5 km. TUT v Brně rezkumu plnvacích spojých spojů szkum optimenci atmosfé
onického při
laser; Lenplankonvexnost Casseg
dálenost GR
1. října – 23.
CKÉHO
, Viera BiKT, Ústav ra: +420 5411
Bro/
á technika,
23 let zkounasazení l
aser je schoká koncentraychlost, až Tuje velká zá
spekty: ýrobců stojítechnologiebyly podc
l, působení haserového s
ysoká přenoTomuto poespektuje:
ně fotonickéjů (komplenovou aplik
málního rozléry.
ijímače je n
ns 1 – plxní čočka sgrainova te
RIN čočky, d
. října 2015,
O OPTIC
iolková, Zadioelektron14 6565
vlnová opti
umáno nasaaseru v OB
open generoace optickéhTb/s. Výhoávislost na s
í neúplné pře. ceněny (námhmyzu a ptávazku vlive
osová rychloožadavku od
é koncepceexnímu pozkací - přenoložení světla
naznačena n
ankonkávnís ohniskovolescopu; fA
dw – pracovn
Zámecký ho
CKÉHO
Zdeněk Kniky
ika
azení laseruBK byly výovat prostorho výkonu vdy OBK jsostavu počasí
ředstavy o v
mraza na áků atd.) em difrakce
ost (10 Gb/dpovídají n
e transceiveznání projeos času. a ve svazku
na následujíc
í čočka s oou vzdálenoA - ohniskovní délka GR
otel Třešť
PŘIJÍM
Kolka
u v optické ýhody OBKrově i časovve svazcíchou dnes již í.
vlastnostech
hlavicích,
e [1] a refrak
/s +), vysoknové trendy
erů, která evů atmosf
u s cílem zv
cím obrázku
ohniskovouostí ength f
ová vzdálenRIN čočky.
MAČE
bezkabelovK souvisejívě koherenth o divergen
dobře znám
h atmosféry
nečistota n
kce.
ká dostupnoy OBK, kte
vede jak kféry), tak k
výšit odolno
u.
u vzdálenosf2 = 300 mm
nost asférick
vé ící tní nci mé
y a
na
ost ré
ke ke
ost
stí m; ké
75
Mu
Jedmadop
kde Při
Lit[1] Unof R PopSouvln Da
ultioborová k
dnotlivé čásatici přenosupadu přijím
e g – gradie
naší práci j
- Plná fovývoji relativn
- Plná fatmosf
- Pro plnvýkonufotonic
- Charakoptiky,stanov
- Při plnzesilov
teratura POLIAK,
niversity of TRadio Elect
psané výzkuubor prvků p
n v atmosféř
alší oblasti z Využit
nebo v Zkoum
optické Zkoum
konference L
sti spoje jsu MR sloužícané vlny.
entní konstan
jsme dospěl
fotonizace dspojů žád
ně velký dofotonizace féry pro stannou fotonizu do jednckými zařízkter šíření , která se jeení paramet
ně fotonickévačů EDFA
J. DiffractiTechnologytronics, 201
umné aktivipro fotonicře v rámci ak
zájmu s nabtí interferom
vodního přenmání vlivu ého výkonu
mání modelů
ASER 55, 2
sou popsánycí jak k náv
nta GRIN č
li k následuj
datového spdaných trheosah).
testovacíhonovení reálnzaci transce
nomodovéhoeními. světla v pl
eví jako efetrů a charaké koncepci , cirkulátorů
ion effects y, Faculty o4. 113 p.
ity jsou podkou komunikce COST I
bídkou spolmetrických nosového prrozložení
u. ů pro VLC a
1. října – 23.
y dílčími mvrhu přijíma
čočky; ng – i
ujícím závěr
poje je evidem (vysok
o spoje umných možnoeiverů je klo optickéh
lně fotonicektivní matekteristik transpoje lze výů s optickým
in transmitf Electrical
dpořené mj.ikaci a MŠMIC1101.
lupráce: metod přirostředí. optické int
a jejich exp
. října 2015,
maticemi, zače, tak nap
index lomu
rům a výsled
dentně význá přenosov
možní komostí OBK. líčovým boo vlákna.
ckém spoji ematický apnsceiverů. ýhodně poum filtrem, ap
tted optical Engineerin
grantovýmMT č. LD12
simulaci a
tenzity ve
erimentální
Zámecký ho
z nichž pak ř. k výpočtu
v centru GR
dkům:
namným pová rychlost
mplexní a
odem zavedTento úko
vyhovuje parát sloužíc
užít prvků vpod.).
beam: doctng and Com
mi projekty T2067 - Mod
měření tur
svazku na
ověření.
otel Třešť
k lze sestavu dovolenýc
GRIN čočky.
okrokem vet, vysoká d
korektní c
dení přijatéhol se řeší
požadavkůcí jak pro n
vláknové op
toral thesismmunication
TA ČR č. Tdelování šíř
rbulence atm
a fluktuaci
vit výslednoch změn úh
.;
e výzkumu dostupnost
charakteriza
ho optickéhspeciálním
ům maticovnávrh, tak pr
ptiky (WDM
. Brno: Brnn, Departme
TH01011254ření optickýc
mosférickéh
přijímanéh
ou hlu
a a
aci
ho mi
vé ro
M,
no nt
4- ch
ho
ho
76
Mu
NÁOP
AlČesBřee-mhttp
Ob
SyngentecvzhvyurezpozumfemsloSPOgen
Obr
Při rezrezSPO synv čnežimp
Prosigpřík
ultioborová k
ÁSOBENPTICKÉ
ena Zavaské vysoké ehová 7, 11mail: alena.zp://www.fjf
bor: Laserov
nchronní čenerovat vlnhniky je ohledem k usužití násobezonátoru. Názorováno p
možňující nmtosekundožitost systéOPO, možnnerace, který
r.1 Schéma di
běžném režzonátoru Lp
zonátoru (čeOPO impul= Lpump/n,
nchronnímučerpacím rezž opakovacípulzů SPOP
otože v nelnálový impklady násob
konference L
NÍ FREKÉHO PA
adilová, Vučení techn5 19 Praha [email protected]/
vá technika
erpání opticnově laditeopakovací fspořádání neení frekvencásobení opaoprvé u sy
násobení fvými Ti:saému (napřné uspořádáý je pak dos
odově čerpan
žimu SPOPpump, v kruherpacího i Slz. Při změn
nebo o u čerpání dozonátoru. Oí frekvence PO.
lineárním kpulz žádnýbení pro fak
ASER 55, 2
KVENCARAMET
Václav Kunické v Praz1
@fjfi.cvut.cz
a
ckého paramlné pikosek
frekvence gepřesahuje cí k němuž akovací frekynchronně čfaktorem 5afírovým la. odstraněn
ání viz Obr sažitelný i p
ého mode-loc
PO v lineárnhové konfiSPOPO) jsoně délky (v = 2Lpump/nojde po n o
Opakovací frčerpání, viz
krystalu beý zisk, je pktor 12 a 26
1. října – 23.
CÍ SYNCTRICKÉ
ubeček, Jaze, Fakulta j
z
metrického kundové a
generovanýc100 MHz. Tdochází při
kvence pomčerpané bar5 [2] a asery. Možnní optickýc1. Výhodoupro nízkový
ckovaného Nd
ní konfiguraiguraci pakou totožné a
našem přípn v kruhovobězích v Srekvence sigz Obr 2. Pr
ez současnépozorován jsou uvede
. října 2015,
CHRONNÉHO OS
an Šulc jaderná a fy
oscilátoru a femtosekuch a čerpaTento omezi přesném r
mocí tohoto rvivového l15 [3], oností, jak ch izolátoru takového sýkonové lase
d:YVO4 laseru
aci je délka Lk LOPO = 2a jednomu čpadě zkrácené konfigurPOPO rezognálových So faktor nás
ého průchoprůběžný
eny na Obr 3
Zámecký ho
NĚ ČERSCILÁT
yzikálně inž
(SPOPO) jundové impacích impulzující faktorozladění détzv. quasi-s
laseru [1]. oba však zvýšit celků), je pousystému je merové diody
u s SPOPO v k
LOPO SPOPLpump, opakčerpacímu iní) lineárníh
raci (n je onátoru, cožSPOPO impsobení n je
odu čerpacpokles inte
3.
otel Třešť
RPANÉHTORU
ženýrská
je efektivnímpulsy. Při
lzů totožnár může být pélek čerpacísynchronní Byly vyvinbyly čerp
kovou účinnužití vnitromimo jiné s
y [4].
kruhovém usp
O rovna dékovací frekimpulzu odho SPOPO celé číslo)
ž odpovídá pulzů je tedvygenerová
cího impulzenzity SPO
HO
í způsob, japoužití té
á a zpravidpřekročen pího a SPOPčerpání by
nuty systémány externnost a sníž
orezonátorovsnížení prah
ořádání
lce čerpacíhkvence obodpovídá jede
rezonátoru), ke kvazn-1 oběhů
y n-krát větáno n-1 sled
zu není prOPO signál
ak to
dla při PO ylo my ně žit vé hu
ho ou en
u o zi-ům tší dů
ro lu,
77
Mu
Obr
Obr
V npikpřeMedosodprezfrek
Pod
Vý
Re
[1]
[2]
[3]
[4]
ultioborová k
r. 2 Schéma S
r. 3. Oscilogra
našich expkosekundoveladitelném etodou kvazsaženo násopovídající ozonátoru bykvence od
děkování:
ýzkum byl p
ference:
J.P. Zheng,synchronouJ. Jiang, T.an improveO. Kokaberate femtos(2009) A. Zavadilosynchronou
konference L
POPO genera
amy čerpací (1
perimentechém diodparametrick
zi-synchronobení až fakopakovací fylo dosažen80 MHz po
podpořen GA
, U. Sen, D.Musly pumped Hasama, Sy
ed pumping ce, A. Esteban
second optica
ová, V. Kubeusly, intracav
ASER 55, 2
ace při kvazi-s
1064 nm) a SP
h byl pouově čerpkém osciláního čerpánktorem 13 frekvence 8no faktoru o 2 GHz.
AČR P102 /
M. Benensondye laser, O
ynchronouslyconcept, Optn-Martin, Mal parametri
eček, J-C. Divity, by a mo
1. října – 23.
synchronním č
POPO záření (
užit systémpaném Nátoru (1540ní pomocí vpro lineárn80 MHz ažnásobení a
/12 /P645 a
n, H.S. KwokOpt. Lett., 11 y pumped femt. Commun.,. Ebrahim-Z
ic oscillator p
iels, Picosecode-locked N
. října 2015,
čerpání. Fakto
(1540 nm) pr
m založenýNd:YVO4
0 nm) s nelivzájemné zmní konfiguraž 1 GHz. Paž 26, což
a RVO 68407
k, Observatio632–4 (1986
mtosecond op, 220, 193–2adeh, Extendpumped at 7
cond optical pNdVYVO4, las
Zámecký ho
or násobení n =
ro faktor násob
ý na SESAlaseru (
ineárním kměny délek
aci SPOPO,Pro kruhovž umožňuj
7700
on of periodi6) ptical parame02 (2003) ded-cavity, tu6 MHz, Opt.
parametric oser Laser Phy
otel Třešť
= 4.
bení n = 12 a
AM mode(10 W, 1krystalem Mk těchto rez, v daném u
vou konfiguje škálován
icity multipli
etric oscillat
unable, GHz Express, 17
oscillator puys. Lett., 4, 1
a 26.
e-lockované064 nm)
MgO: PPLNzonátorů byuspořádání uraci SPOPní opakova
cation in a
tor based on
-repetition-7, 15635–40
mped 103–8 (2007)
m a
N. ylo
je PO ací
)
78
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
SILOVÉ ÚČINKY LASEROVÝCH SVAZKŮ NA NESFÉRICKÉ ČÁSTICE
P. Zemánek1, O. Brzobohatý1, A. V. Arzola2, M. Šiler1, S. Simpson1, L. Chvátal1, P. Jákl1 1Optickémikromanipulačnítechniky,ÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.Královopolská147,Brno612642InstitutodeFísica,UniversidadNacionalAutónomadeMéxico,Apdo.Postal20‐364,01000México,D.F.MéxicoTel.: +420 541 514 202, E-mail: [email protected], WWW: http://www.isibrno.cz/omitec/
Obor:optickémikromanipulace
Silové účinky světla na částici jsou založeny na výměně hybnosti mezi fotony a částicí, která vede k tzv. optické síle působící na částici. V případě nesférických částic je tato interakce obohacena i o výměnu momentu hybnosti mezi světlem a částicí. Vzniká tak moment síly, který působí na nesférickou částici a natáčí ji v laserovém svazku. Orientace částice však zpětně silně ovlivňuje optické síly, které na částici působí, a následně případnou rovnovážnou polohu částice ve svazku. Chování nesférické částice je tak mnohem komplexnější, než v případě kulových částic a vede k velmi zajímavých efektům. Obrázek 1 ukazuje uspořádání, kdy zlatá nanočástice ve tvaru hranolu s trojúhelníkovou podstavou je prostorově zachycena v slabě fokusovaném laserovém svazku s numerickou aperturou jen 0,2-0,37. Částice má tendenci se orientovat vzhledem k ose šíření svazku a směru polarizace laserového svazku. Tato orientace navíc závisí na vlnové délce chytacího svazku [1,2] a lze najít parametry, kdy nesférická částice je, na rozdíl od sférické, prostorově zachycena ve svazku [2].
Obrázek 1. Zlatá nanočástice přirozeného tvaru (žlutě) je zachycena v příčném směru na ose svazku a v podélném směru za ohniskem svazku. Podélná poloha nanočástice silně závisí na orientaci částice vzhledem ke směru šíření a polarizaci svazku. Objektiv a CCD kamera jsou umístěny kolmo ke směru šíření svazku a nanočástice je zobrazena jako světlý bod na tmavém pozadí. [1,2].
Obrázek 2 dokumentuje chování sféroidních mikročástic zachycených v protiběžných gaussovských svazcích (šířících se vodorovně) s opačnou orientací kruhové polarizace. V důsledku přenosu tzv. spinového momentu hybnosti ze svazku na částici dochází k rotaci částice kolem osy svazků. Současně je zde ukázán i jev optické vazby mezi dvěma sféroidy, které si udržují rozestup několika mikrometrů a jsou vzájemně otočeny o 90 st. Detailní teoretická studie odhaluje zákonitosti tohoto chování v závislosti na rozdílném tvaru či indexu lomu obou sféroidů [3]. Kromě uvedené konfigurace bylo pozorováno mnohem komplexnější chování více sféroidů, které kombinovalo translační pohyb celé opticky vázané struktury s její rotací [4].
79
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
Obrázek 2.Několik bočních pohledů na dva rotující a opticky zachycené a samouspořádáné sféroidy v interferujících protiběžných gaussovských svazích s opačným směrem kruhové polarizace. Levý (pravý) sloupec začíná v čase 8s (95,9s) od začátku stejného záznamu. Parametry experimentu byly následující: poloměr pasu gaussovských svazků 4,36 m, celkový výkon v rovině vzorku 85 mW, sféroidy měly poměr os vedlejší a hlavních poloos 0,65+/-0,02 a byly získány tepelnou deformací polystyrénových koulí o průměru 2 m [4]. Dosažené výsledky naznačují, že použití nesférických částic při jejich samouspořádávání světlem do opticky vázaných mikrostruktur, rozšiřují možnosti této metody, protože kromě statické mikrostruktury lze dosáhnout i struktur, které celé rotují nebo alespoň obsahují rotující komponenty. AutořiděkujízapodporuGAČR(GB14‐36681G).Reference[1]O.Brzobohatýetal.,Three‐dimensionalopticaltrappingofaplasmonicnanoparticleusinglownumericalapertureopticaltweezers,ScientificReports5,8106,(2015)[2]O.Brzobohatýetal.,Non‐sphericalgoldnanoparticlestrappedinopticaltweezers:shapematters,OpticsExpress23,8179,(2015)[3]S.Simpson,etal.,Opticalsynchronizationofcolloidaloscillatorsthroughangularbinding,zaslánodoPhysicalReviewA[4]O.Brzobohatýetal.,Complexrotationaldynamicsofmultiplespheroidalparticlesinacircularlypolarizeddualbeamtrap,OpticsExpress23,7273,(2015)
80
Multioborová konference LASER 55, 21. října – 23. října 2015, Zámecký hotel Třešť
JMENNÝ REJSTŘÍK
Acef Ouali 56 Biolková Viera 34 75 Brajer Jan 9 Čermák Adam 10 Číp Ondřej 12 16 22 38 40 53 62 Čížek Martin 12 16 22 25 53 Čižmár Tomáš 14 Du Burck Frederic 56 Holá Miroslava 16 38 Honzátko Pavel 18 Hrabina Jan 12 20 38 53 56 Hucl Václav 12 22 53 Jedlička Petr 25 Ježek Jan 27 58 Kašík Ivan 18 Klečka Martin 29 Kmetík Viliam 30 Kolařík Vladimír 32 Kolka Zdeněk 34 75 Kuboš David 36 Lazar Josef 12 16 38 53 Lešundák Adam 12 40 62 Lorenc Dušan 42 49 71 Mikel Břetislav 12 44 53 Moser Martin 46 Mrňa Libor 47 Noskovičová Eva 42 49 71 Oulehla Jindřich 51 Pavelka Jan 47 Pham Tuan Minh 22 53 56 Philippe Charles 56 Pilát Zdeněk 27 58 Pokorný Petr 60 Pravdová Lenka 12 22 62 Růžička Jan 64 67 Řeháková Martina 67 Řiháková Lenka 69 Slušná Lenka 42 71 Straka Václav 36 Šiler Martin 73 79 Velič Dušan 42 49 71 Wilfert Otakar 34 75 Zavadilová Alena 77 Zemánek Pavel 27 58 73 79
Mu
PA
ultioborová k
ARTNEŘ
konference L
ŘI A SP
ASER 55, 2
ONZOŘ
1. října – 23.
ŘI KONF
. října 2015,
FERENC
W
W
W
W
Zámecký ho
CE:
WWW.OPT
WWW.MIT
WWW.NW
WWW.BIN
otel Třešť
TIXS.CZ
T-LASER.C
WG.CZ
NSIDE.CZ
CZ
Ústav přístrojové techniky AV ČR, v.v.i. - Akademie České republiky - Královopolská 147 - 612 64 - BrnoČeská republika - tel.: +420 541 111 - fax.: +541 514 402
Laserové svazky zaostřené do makrosvěta i mikrosvěta
Speciální technologie
Elektronová mikroskopie
Kryogenika a supravodivost
Lasery pro měření a metrologii
Elektronová litogra�e
Pokročilé výkonové laserové technologie
Měření a zpracování signálů v medicíně - MediSIG
Jaderná magnetická rezonance
Název: Elektronický sborník příspěvků multioborové konference LASER55
Editor: Bohdan Růžička
Vydavatel: Ústav přístrojové techniky AV ČR, v.v.i.
Vydáno v roce: 2015
Vydání: první
Náklad: ke stažení
Za obsahovou a jazykovou úpravu odpovídají autoři příspěvků.
ISBN 978-80-87441-16-9