Lézertechnika
Szerzői jog © 2014 Dr. Ábrahám György, Dr. Lőrincz Emőke, Dr. Antal Ákos, Dr. Tamás Péter
A tananyag a TÁMOP-4.1.2.A/1-11/1-2011-0042 azonosító számú „ Mechatronikai mérnök MSc tananyagfejlesztés ” projekt keretében készült. A tananyagfejlesztés az Európai Unió támogatásával és az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.
Kézirat lezárva: 2014 február
Lektorálta: Dr. Wenzelné Gerőfy Klára
További közreműködők: Dr. Samu Krisztián, Halas János
A kiadásért felel a(z): BME MOGI
Felelős szerkesztő: BME MOGI
ISBN 978-963-313-203-6
2015
Tartalom
- Bevezetés
- 1. Atomok, molekulák, szilárd testek lehetséges energiaállapotai
- 2. Fény és anyag kölcsönhatása (fénykibocsátás, fényelnyelés)
- 3. Koherens optikai erősítő
- 4. Passzív optikai rezonátorok
- 5. Lézerműködés feltételei
- 6. Lézernyaláb optika alapjai
-
- 6.1. Mi a különbség a fénycső és a lézer működése között?
- 6.2. A konfokális rezonátor
- 6.3. A lézernyaláb intenzitás eloszlása a nyaláb keresztmetszet irányában
- 6.4. A lézernyaláb intenzitása a terjedési irány mentén
- 6.5. A lézer nyaláb módosítása
- 6.6. A vékony lencse egyenlete Gauss nyalábra
- 6.7. Kollimált lézernyaláb fókuszálása kis ponttá
- 6.8. Nyalábnyak újra fókuszálása
- 6.9. A nyalábnyak relézése
- 6.10. Gauss nyaláb kollimálás
- 7. A lézerek ipari alkalmazásai
- 8. Lézerek orvosi alkalmazása
- 9. Rugalmassági modulus meghatározása interferometrikus úton
-
- 9.1. Történeti előzmények
- 9.2. Elméleti alapok
- 9.3. A fény hullámtermészete
- 9.4. A szuperpozíció elve
- 9.5. A fényinterferencia
- 9.6. A jelenség
- 9.7. Interferencia komparátor
- 9.8. Elrendezés a rugalmassági modulus meghatározásához
- 9.9. Befalazott tartó deformációs állapotának meghatározása
- 9.10. A mérés kivitelezése
- 9.11. Ellenőrző kérdések:
- Felhasznált irodalom
- 10. Az emberi test adatainak mérése
Az ábrák listája
- 1. Lézerek osztályozása teljesítmény, hullámhossz és alkalmazási területek szerint
- 1.1. Festékmolekulák jellemző energiái
- 1.2. Atomi diszkrét elektronszintek kiszélesedése sávokká.
- 1.3. Rubin kristály sávjai és energiaszintjei.
- 2.1. Spontán emissziós fénykibocsátás folyamata.
- 2.2. A spontán emisszió a gerjesztett atomok számának exponenciális csökkenését okozza.
- 2.3. Az abszorpció folyamata.
- 2.4. Indukált emissziós fénykibocsátás folyamata.
- 2.5. Frekvenciafüggő hatáskeresztmetszet jellemzése.
- 3.1. Koherens erősítő létrehozása. A gerjesztés hatására a nem egyensúlyi állapotban lévő atomok indukált emissziós fénykibocsátása a belépő fotonok koherens erősödését eredményezi
- 3.2. Ideális és reális erősítő összehasonlítása
- 3.3. A fluxussűrűség változása erősítő közegen való áthaladáskor
- 3.4. Elliptikus elrendezés
- 3.5. Szoros elrendezés
- 3.6. Rezonáns energiaátadású ütközés
- 3.7. Háromnívós gerjesztési modell
- 3.8. Négynívós gerjesztési modell.
- 3.9. Rubin kristály lézerműködéshez fontos nívói
- 3.10. Nd:YAG lézer nívói
- 3.11. Új típusú elrendezések az Nd:YAG lézerek gerjesztésére lézerdiódával, a) longitudinális, b) transzverzális.
- 3.12. Hagyományos felépítésű He-Ne lézer
- 3.13. Hagyományos He-Ne lézer működés közben
- 4.1. Instabil rezonátor.
- 4.2. Néhány módus intenzitáseloszlása
- 4.3. Azonos fázisú felületek a konfokális rezonátorban.
- 4.4. A stabil rezonátorok a bevonalkázott területen belül vannak.
- 4.5. Gauss-nyaláb terjedése szabad térben.
- 5.1. Stacionárius fluxussűrűség meghatározása.
- 5.2. A B működési sávszélesség és a lehetséges lézerfrekvenciák.
- 5.3. Egyetlen módusú működés létesítése Fabry-Perot etalon segítségével.
- 5.4. Egymódusú gázlézer teljesítménye a frekvencia függvényében.
- 5.5. Impulzusüzemű lézer előállítása külső és belső modulációval.
- 5.6. Erősítés kapcsolásának elve
- 5.7. A Q-kapcsolás elvi megvalósítása
- 5.8. A rezonátor kiürítésének elve.
- 6.1. A fénycső működési elve
- 6.2. A lézer működés vázlata
- 6.3. A lézernyaláb intenzitás eloszlása a keresztmetszet irányában
- 6.4. A lézernyaláb eloszlása a terjedési irány mentén
- 6.5. Lézernyak újra fókuszálása
- 6.6. A Gauss relézés
- 6.7. Vázlat a lézernyaláb kollimálásához
- 6.8. Fordított Kepler-féle távcső, mint nyalábtágító
- 6.9. Fordított Galilei távcső, mint nyalábtágító
- 6.10. Vázlat a maximális nyalábnyak távolság levezetéséhez
- 6.11. Példa összetett lencsék alkalmazására
- 6.12. Sarokprizmáról a fény önmagával párhuzamosan tér vissza
- 7.1. A diszk lézer
- 7.2. Diszk lézer rendszer
- 7.3. Lézer alkalmazások
- 7.4. Sugárzások felosztása felületi teljesítmény sűrűség szerint
- 7.5. Lézerek technológiai alkalmazásai
- 7.6. Teljesítmény szükséglet a technológia függvényében
- 7.7. Fúrási paraméterek rubin lézerek esetében
- 7.8. Nem fémes anyagok CO2 lézeres vágása
- 7.9. Lézeres vágógép
- 7.10. A lézeres hegesztés fő típusai
- 7.11. Ipari lézereladások 2007-ben
- 7.12. Lassú gázáramoltatású CO2 lézer tipikus felépítése
- 7.13. Transzverzális kisülésű és áramoltatású CO2 lézer tipikus felépítése
- 7.14. KrF molekula lézerműködésre alkalmas átmenete
- 7.15. A félvezető lézer működése
- 7.16. Si (indirekt), GaAs (direkt) és InP (direkt) sávszerkezete
- 7.17. Első működő félvezető lézer szerkezete
- 7.18. p – n átmenet (Ec a vezetési sáv alja, Ev a vegyérték sáv teteje, d az átmeneti tartomány szélessége)
- 7.19. Kettős heteroszerkezetű GaAlAs-GaAs lézer
- 7.20. Félvezető lézer tipikus teljesítmény-áram karakterisztikája
- 7.21. Félvezető lézerekből kilépő nyaláb
- 7.22. Lézerdióda meghajtó áramkör
- 7.23. Felülethez érkező elektromágneses hullám.
- 7.24. Néhány fém hullámhosszfüggő reflexiója merőleges beesésre
- 7.25. Néhány fém reflexiója a fém hőmérséklete függvényében
- 8.1. Orvosi lézer eladások
- 8.2. W-os teljesítményű Ar-ion lézer tipikus felépítése
- 8.3. Festéklézer tipikus felépítése
- 8.4. A víz lineáris abszorpciós együtthatójának hullámhosszfüggése
- 8.5. A vér két jellemző alkotórészében a lineáris abszorpciós együttható hullámhosszfüggése
- 8.6. Lézeres gyógyászati eljárások teljesítmény- és megvilágítási idő igénye
- 9.1. Albert Abraham Michelson (1852 – 1931)
- 9.2. A kísérleti elrendezés vázlata Michelson és Morley eredeti publikációjából [9.2.]
- 9.3. Interferencia komparátor sematikus vázlata [9.3.]
- 9.4. Elrendezés a rugalmassági modulus meghatározásához
- 9.5. A rugalmassági modulus meghatározására szolgáló mérési elrendezés, baloldalt látható a He-Ne gázlézer, ami a koherens hullámok forrása, mellette a lézernyalábtágító távcső
- 9.6. A megjelenítőn megfigyelhető interferencia jelenség
- 9.7. A befalazott tartó modellje
- 9.8. A tartó keresztmetszete
- 10.1. A mérőkeret elve
- 10.2. A Basler kamera [10.1.]
- 10.3. A Computar objektív [10.2.]
- 10.4. Objektív paraméterek
- 10.5. Lézervonal sugárzó optikája, egyenlő intenzitás (International Society for Photogrammetry Reconstruction for Scoliosis Screening 2006 Dresden)
- 10.6. Lézervonal sugárzó optikája, gaussi intenzitás
- 10.7. A 3D letapogató
- 10.8. Intrinsic kamera paraméterek
- 10.9. Radiális torzítás
- 10.10. Kalibrálás több nézetből
- 10.11. Perspektivikus vetítés
- 10.12. Síkbeli perspektivikus leképezés
- 10.13. A gyártáselőkészítő lézeres letapogató berendezés
- 10.14. A program input adatai
- 10.15. Szintenként a térbeli pontok
- 10.16. A kerettel történő mérés eredményeként adódó pontfelhő
- 10.17. A test alapméretei
- 10.18. A felületi pontok számának hisztogramja az x-koordináta függvényében, egy adott szinten
- 10.19. A felületi pontok súlyponti x-tengelytől való távolságának hisztogrammja az x-koordináta függvényében, egy adott szinten
- 10.20. A felületi pontok csoportosítása testrészek szerint
- 10.21. A testrészek szűrése
- 10.22. Combkeresztmetszetek Fourier közelítése
- 10.23. Kar mérés közbeni mozgásából eredő hiba eltávolítása
- 10.24. A mért és a névleges átmérő a középponti szög függvényében a centrumban
- 10.25. A mérés hibája a kalibrációs koordináta-rendszer z tengelyétől mért távolság függvényében