A GAMF ELI-ALPS-hoz kapcsolódó tevékenységének bemutatása

A Kecskeméti F®iskoláról röviden Lézerlaboratóriumi szakember/szakmérnök képzés Tananyagfejlesztés Kutatás-fejlesztés

A GAMF ELI-ALPS-hoz kapcsolódó tevékenységének bemutatása Dr. K®házi-Kis Ambrus Kecskeméti F®iskola GAMF Kar, 6000 Kecskemét, Izsáki út 10.,

Tel: +3676516436; e-mail: [email protected]

Dr. K®házi-Kis Ambrus

GAMF és az ELI-ALPS


Az el®adás vázlata

1

A Kecskeméti F®iskoláról röviden

2

Lézerlaboratóriumi szakember/szakmérnök képzés

3

Tananyagfejlesztés

4

Kutatás-fejlesztés




Képzéseink Járm¶ves csapatok Lézeres kutatások

Kecskeméti F®iskola GAMF Kar





Képzések a GAMF Karon

gépészmérnök

járm¶mérnök

anyagmérnök

mérnökinformatikus





Duális képzés fellegvára





Járm¶ves csapatok

Karunkon nagy hagyománya van a különböz® kategóriájú járm¶építési versenyeken való indulásnak és a jó szereplésnek is.





Lézeres kutatások a f®iskolán Hárman dolgozunk a f®iskolán olyanok, akik lézerzikából szereztük a PhD fokozatunkat: Klebniczki József, Görbe Mihály, K®házi-Kis Ambrus.

A f®iskolán lézerzika tárgyában folytatott kutatási területeink: optikai keresztpolaizációs jeleségek, lézerrezonátorok modellezése és tervezése, dielektrikumtükrök modellezése és tervezése, hullámos felületek, rétegszerkezetek reexiós tulajdonságai, lézerek rádiófrekvenciás rezonanciái.





Lézeres laboratórium

TIOP-pályázat keretében 2011-ben kialakítottunk egy lézeres optikai laboratóriumot




A képzés tartalma Toborzás Együttm¶ködés más intézményekkel Végkifejlet

TÁMOP keretében vállalt technikus képzés Egy korábbi európai pályázat keretében felmért kutatói intézeti igények alapján kezdtük a képzés megszervezését. Eredetileg Fels®fokú Szakképzés (Fels®oktatási Szakképzés) keretében gondolkoztunk technikusi szintnek ezt felelt volna meg legjobban, nappali tagozaton több órában, gyakorlatiasabb lehetne, de az oktatási rendszer merevsége miatt el kellett vetnünk ezt.

Végül is a jóval kevesbé szabályozott szakirányú továbbképzési szak, azaz másoddiplomás (levelez®s) képzési forma mellett döntöttünk.





Lézerlaboratóriumi szakmérnök/szakember szakirányú továbbképzési szak A képzés célja az ELI-ALPS számára technikusi szint¶ szakemberek képzése. A képzésben m¶szaki képzési területen, legalább alapképzésben, vagy a korábbi képzési rendszer szerinti legalább f®iskolai szint¶ képzésben szerzett mérnöki oklevéllel rendelkez®k vehetnek részt.

Szakmérnök:

Szakember: A képzésben bármely képzési területen, legalább alapképzésben, vagy a korábbi képzési rendszer szerinti legalább f®iskolai szint¶ képzésben szerzett oklevéllel rendelkez®k vehetnek részt.





A végzett hallgatók mihez értsenek?

A lézeres technológiát is alkalmazó laboratóriumokban felmerül® technológusi szint¶ feladatokat lát el. A laboratóriumban dolgozó kutatók munkáját segítve szakmai vezetés mellett új elektrotechnikai, mechanikai eszközöket állít össze; optikai beállításokat, karbantartást végez. Segít a laboratóriumba kerül® eszközök üzembe helyezésében és m¶ködtetésében. A laboratóriumban folyó mérések végzéséhez és az azokból nyert adatok feldolgozásához hatékony segítséget nyújt.





Oktatott tantárgyak





Toborzás Csak ingyenes reklámfelületeket használtunk környékbeli újságokba, rádiókba került reklámanyag, riportok.

A 15 meghírdetett helyre 75-en jelentkeztek a képzést a TÁMOP támogatja. Felvételi elbeszélgetést tartottunk (10-10 perc). Dr. K®házi-Kis Ambrus




Szakmai kirándulások

SZBK

SZTE

SZTE

BMGE





Laboratóriumi gyakorlat az SZTE-n A gyakorlatok többségében a Kecskeméti F®iskolán zajlottak, de az optika II. tantárgy laboratóriumi gyakorlatait azonban részben a Szegedi Tudományegyetemen végezhették el a hallgatók.





Konklúzió Végül is úgy érzem összességében sikerült jól kiválasztanunk a hallagatókat szorgalmasak, ügyesek voltak. Végül csupán egy hallgató morzsolódott le véglegesen, de ebben a viszgaid®szakban csak 11 hallgató fut neki az államvizsgának.

Nélkülözhetetlen az ELI-vel való együttm¶ködés. Dr. K®házi-Kis Ambrus



Három MSc szint¶ (egyetemi) kurzus lektorált tananyagai Optikai alapok az ELI-ALPS tükrében I. magyar és angol nyelv¶ tananyag, magyar nyelv¶ e-learning anyag;

Optikai alapok az ELI-ALPS tükrében II. magyar és angol nyelv¶ tananyag, magyar nyelv¶ e-learning anyag;

Optikai méréstechnikai módszerek az optikai alkatrészek és felületek min®sítésére I. Interferometria, felületek min®sítésére (lézeres laboratóriumi gyakorlat) magyar és angol nyelv¶ tananyag.




Három PhD kurzus tananyagai Optikai alapok az ELI-ALPS tükrében I. magyar és angol nyelv¶ tananyag, magyar nyelv¶ e-learning anyag;

Optikai alapok az ELI-ALPS tükrében II. magyar és angol nyelv¶ tananyag, magyar nyelv¶ e-learning anyag;

Nagy intenzitású terek kölcsönhatása atomokkal, molekulákkal és szilárdtestekkel magyar és angol nyelv¶ tananyag, magyar nyelv¶ e-learning anyag.




Kett® rövid tréning

Az ELI-ALPS-ban dolgozók betanítása céljából készül® kett® rövid (12 órás) tréning tananyagának lektorált kidolgozása angol és magyar nyelven: Lézeres laboratóriumi gyakorlat: Er®sített femtoszekundumos lézerrendszerek üzemeltetése és diagnosztizálása Lézeres laboratóriumi gyakorlat: Femtoszekundumos lézeroszcillátorok m¶ködése, beállítása és diagnosztizálása




Optikai keresztpolaizációs jeleségek Lézerrezonátorok modellezése és tervezése Dielektrikum tükrök tervezése Lézerek rádiófrekvenciás rezonanciái

Kutatási tapasztalatok

Az ELI és a lézerzikával foglalkozók irányába az alábbi kutatási területeinket ajánlhatjuk fel: optikai keresztpolaizációs jeleségek, lézerrezonátorok modellezése és tervezése, dielektrikumtükrök modellezése és tervezése, hullámos felületek, rétegszerkezetek reexiós tulajdonságai, lézerek rádiófrekvenciás rezonanciái.





3D-fénynyalábok viselkedésének tanulmányozása

0 fok

30 fok

60 fok

90 fok

Fénynyalábok valódi, háromdimenziós karaktere a polarizációs tulajdonságaiban domborodik ki. Dr. K®házi-Kis Ambrus




Lézerek rezonátorainak modellezése, tervezése

Szip®cs Róberttel kezdett, majd a PhD dolgozatomban követett kutatás eredményeképpen a rezonátor térbeli viselkedését, a fényer®sítés modellezését is jól leíró programot készítettem, aminek validálása még mindig húzódik.. A fényer®sítés átfedési integráljnak dimenziótlanítást követ® táblázatolása segítségével rutinszer¶en tervezek, illetve építek meg olyan Ti-zafír rezonátorokat, amelyek 5 W-os 532 nm-es pumpálás eredményeként több, mint 1 W-os kimen®teljesítményt szolgáltatnak 800 nm közelében. Dr. K®házi-Kis Ambrus




Dielektrikum tükrök tervezése Másodrend¶ deriváltakat alkalmazó megbízhatósági tartomány (trust-region) módszerét dolgoztam ki. A megbízhatósági tartományban az optimalizáló lépés számolásához a második derivált sajátrendszerében analitikusan számolom az optimum felé vezet® utat. A lokális optimumkeresés ezen módszere akár 100 réteges szerkezet optimalizációjára is alkalmas. T¶-optimalizációt (needle-optimalization) valósítottam meg. Genetikus algoritmus segítségével automatikus dielektrikum tükörtervezést végzek a rétegvastagságok hibáinak a reexiós jellemz®ket befolyásoló hatás gyelembevételével.





Fázismodulált tükrök tervezése

Akár 100 réteg szimultán optimalizációja is lehetséges. Dr. K®házi-Kis Ambrus




A tükrök jellemz®inek viszgálata





A fényintenzitás id®függése az id®szerkezetben

GDD = -75 fs

GDD = 75 fs

2

2

GDD = 0 fs

2

GDD = 150 fs

2

800 nm középhullámhosszúságú, 56 nm spektrális félértékszélesség¶ (28 fs id®beli félértékszélesség¶) fényimpulzus visszaver®dése Dr. K®házi-Kis Ambrus




Paraxiális Gauss-fénynyalábok lézer reonátorokban

A q komplex görbületi sugár deniálja az alapmódusú Gauss-fénynyaláb tulajdonságait:

q = z + j π λw

2 0

Önkonzisztens értéke

q − nak

,

1

q

=

1

R

−j

λ . π w2

az alábbi egyenletb®l számolható:

B q = CA qq + +D

.

A megoldás a következ®képpen írható: √ 2 q = A2−CD + j 1|C−|m , m=


A+D 2

,


|m| < 1 .



Fénynyaláb-vastagság perturbáció Az önkontisztens fénynyalábtól eltér® nyaláb körülfutása A (q + y1 ) + B q + y2 = C (q + y1 ) + D

1

Ha a körülfutási ABCD mátrixnak csak valós elemei vannak, akkor a perturbáló y -nak csak a komplex fázisa változik.

y

2

=

m − j |CC |

√

1 − m2

2

· y1

= e j ϕ(m) · y1 1

A.E. Siegman: Lasers, University Science Books, 1986 Dr. K®házi-Kis Ambrus




Általánosított Fresnel-integrál Az általánosított Fresnel-integrállal2 leírható a rezonátroban torzult fénynyaláb körülfutá¶sa is. ˆ +∞ u (x2 ) = e −j k L K (x2 , x1 ) u (x1 ) dx1 , −∞

K (x , x 2

1

r )=

j

Bλ

exp

jπ −

Bλ

Ax

2

1

− 2 x1 x2 + D x2

2

A Gauss-fénynyaláb a körülfutás önkonzisztens megoldása: π x2 u (x ) = E exp − λq

j

2

A.E. Siegman: Lasers, University Science Books, 1986 Dr. K®házi-Kis Ambrus




Fénynyaláb kibillenése lézer rezonátorban Kibillent fénynyaláb:

u (x

1

) = E1 exp

jπx −

2 1

λq

j

+ 2 β1 x1

Egy körülfutást követ®en (a paraxiális közelítés els® rendjében) π x22 u (x2 ) = E2 exp − + 2 β2 x2 λq

j

β2 =

√ −m + j |CC | 1 − m

2

j

· β1

= e j ψ(m) · β1 Dr. K®házi-Kis Ambrus




Rezonancia id®késleltetéses rendszerekben Tekintsünk egy komplex-érték¶ y paramétert, amit zaj gerjeszt:

n (t ) + (1 − α) e ϕ y (t − T ) = y (t ) j





Rezonáns viselkedés |Y (f )|2 =

|N (f )|2

1 + (1 − α)2 − 2 (1 − α) cos (ϕ − 2 π f /f0 ) ϕ fres = f0 +k 2π

complex Dr. K®házi-Kis Ambrus

real GAMF és az ELI-ALPS



Lézer rezonátorok hangolható rezonanciái A rezonanciáknak a lézer stabilitási paramétere függvényei:

nyaláb szélessége fázisfront görbületi sugara Dr. K®házi-Kis Ambrus

nyaláb pozíció kibillenési szög GAMF és az ELI-ALPS



Egyirányított Ti-zafír gy¶r¶-lézer

Egyenirnyított Ti-zafír összehatogatott gy¶r¶-rezonátor.. A gy¶r¶-reonátor stabilitási paramétere lineáris függvénye az 2 tükör elmozdulásának. A tükör pozíciójában közelít®leg 4 mm hosszon lehetett lézerm¶ködést meggyelni.

M





Kés-éle módszer Egy kés éle (penge) mellett átjutú fénynyaláb teljesítményét mértük egy gyors fotodetektor segítségével.

A fotodetektor jelét egy spektrális analizátorként használt Agilent DSO 9254 digitális oszcilloszkóp segítségével vizsgáltuk. Dr. K®házi-Kis Ambrus




Az átjutó fénynyaláb teljesítményében meggyelhet® rezonanciák Rezonancoákat találtunk a kés éle mellett elhaladó fénynyaláb teljesítményét mér® fotodetektor jelében (a háttér za ∼ −95 97 dBm).

Az M2 lézer tükör mozgatásával ezen reonanciák frekvenciája változott (f0 = 207 MHz). A teljes fénynyaláb teljesítményében nem gyeltünk meg hasonló rezonanciákat. Dr. K®házi-Kis Ambrus



A rezonáns frekvenciáknak az való függése


M2 lézer tükör pozíciójától

A folytonos görbék az illesztett elméleti görbéket mutatják. A rezonanciák frekvenciájának a stabilitási paramétert®l való függését az elmélet helyesen jósolta meg. A szaggitális irányban a rezonanciák frekvenciáinak hasonló függését lehetett meggyelni, csak éppen az eltér® eekív rezonátor miatt eltolódott görbékkel. Dr. K®házi-Kis Ambrus




Összegzés Lézerek fénynyalábjának vastagságának és irányítottságának uktuációjában rezonanciák gyelhet®k meg. Ezen rezonanciák a lézereknek a háttérzajra mutatott érzékenysége miatt jelennek meg. A rezonáns frekvenciák a lézer stabilitási paraméterének (a körülfutási ABCD mátrix spurjának a fele) a függvénye. Hasonló rezonanciáknak móduscsatolt lézerek impulzusainak id®beli leírásában is el® kell fordulnia, mert a fénynyalábok térbeli és a móduscsatolt impulzusok id®beli leírása analóg. Dr. K®házi-Kis Ambrus














Köszönöm a gyelmet!

A GAMF ELI-ALPS-hoz kapcsolódó tevékenységének bemutatása

Recommend Documents