Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Technika laserowa
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Adam Styk
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Mechatronika
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
Semestr nominalny:
6 / rok ak. 2021/2022
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1) Liczba godzin bezpośrednich – 48, w tym: • Wykład: 30 godz. • Laboratorium: 15 godz. • Konsultacje 1 godz. • Egzamin – 2 godz. 2) Praca własna studenta: 55 godz. w tym: • Wykład -Studia literaturowe, przygotowanie do egzaminu: 30 godz. • Ćwiczenia: przygotowanie do zajęć laboratoryjnych: 10 godz., opracowanie sprawozdań: 15 godz. Razem: 103 godz. (4 ECTS)
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2 punkty ECTS - liczba godzin bezpośrednich – 46, w tym: • Wykład: 30godz. • Laboratorium: 15 godz. • Konsultacje 1 godz.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1,5 punktu ECTS –liczba godzin – 40, w tym: • przygotowanie do zajęć laboratoryjnych: 10 godz., • opracowanie sprawozdań: 15 godz. • laboratorium: 15 godz
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Podstawy optomechatroniki i Fotoniki
Limit liczby studentów:
24
Cel przedmiotu:
Poznanie zasady działania lasera, właściwości promieniowania lasera, budowy podstawowych typów laserów, zastosowań i zasad BHP przy pracy z laserami
Treści kształcenia:
(W) Wprowadzenie: krótki rys historyczny; rynek laserowy główne właściwości promieniowania laserowego; Zasada działania: absorpcja oraz emisja spontaniczna i wymuszona; pompowanie: układy dwu, trzy i cztero poziomowe; wzmocnienie promieniowania i jego nasycenie; warunki generacji laserowej; promieniowanie użyteczne; wyznaczanie gęstości mocy i energii dla lasera emitującego w trybie pracy ciągłej i impulsowej. Rezonatory i modowość wiązki laserowej: warunek stabilności pracy rezonatora otwartego; mody poprzeczne; wiązka gaussowska i jej parametry; podstawowe typy rezonatorów i ich wpływ na parametry generowanej wiązki; mody podłużne – widmo promieniowania; selekcja (filtracja) modów poprzecznych i podłużnych; stabilizacja częstotliwości; wyznaczanie szerokości linii widmowej, odległości międzymodowej, wpływu zmian długości rezonatora, długości koherencji; transformacja wiązki gaussowskiej przez układ optyczny. Techniki impulsowe: kształt impulsu przy swobodnej generacji. modulacja dobroci i jej techniczna realizacja; synchronizacja modów (metody aktywne i pasywne). Podstawowe typy laserów: lasery gazowe: atomowe (He-Ne), jonowe na gazach szlachetnych (Argon-ion) i parach metali, molekularne (CO2); lasery na ciele stałym (Nd:YAG); Przestrajalne lasery na ciele stałym (Ti:sapphire), technika impulsów femtosekundowych. lasery ekscymerowe (ArF, KrCl, KrF, XeCl); lasery półprzewodnikowe: struktura pasm energetycznych, pompowanie, rezonatory, homo i heterostruktury; widmo i rozkład przestrzenny promieniowania, układy formujące wiązkę, handlowo dostępne lasery cw i impulsowe; lasery włóknowe. Wybrane zastosowania techniki laserowej: medyczne: bezkrwawe operacje, leczenie światłem laserowym, dentystyczne, operacje oczu; przemysłowe: cięcie, spawanie, obróbka termiczna, znaczenie części; militarne: znaczenie celu, prowadzenie pocisków, obrona przeciwrakietowa; naukowe: spektroskopia; ablacja laserowa; metody rozproszeniowe; interferometria; produkty komercyjne: pointery laserowe, CD/DVD, skanery kodów paskowych, termometry; wyświetlacze laserowe; zabiegi kosmetyczne: usuwanie celulitu; usuwanie owłosienia; usuwanie tatuaży; Praca z laserami – BHP: Obowiązujące normy. (L) Justowanie rezonatora lasera gazowego (He-Ne) i badanie modowości poprzecznej generowanej wiązki. Analiza widma promieniowania generowanego przez lasery gazowe (na przykładzie lasera He-Ne). Przekształcanie wiązki laserowej propagującej się przez układy optyczne. Pomiary drogi koherencji laserów półprzewodnikowych. Klasyfikacja urządzenia laserowego ze względu na parametry generowanego promieniowania.
Metody oceny:
Wykład zakończony jest egzaminem. Laboratorium składa się z 6 ćwiczeń, każde punktowane po 10 pkt. Oceniane jest przygotowanie do laboratorium-„wejściówka”, aktywność na ćwiczeniu oraz sprawozdanie.
Egzamin:
tak
Literatura:
R. Jóźwicki, Technika laserowa i jej zastosowanie, Oficyna wydawnicza PW, Warszawa 2009. B. Zietek, Lasery, Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń 2009 O. Svelto, Principles of Lasers, Plenum Press, New York, 4th ed. 1998. J. Wilson and J. F. B. Hawkes, Lasers: Principles and Applications, Prentice-Hall, NJ, 1987. R. Jóźwicki, Optyka laserów, WNT, Warszawa 1981. A. Kujawski, P. Szczepański, Lasery. Podstawy fizyczne. Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej. Warszawa 1999. Polska Norma PN-EN 60825-1 Bezpieczeństwo urządzeń laserowych Wybrane normy dotyczące pomiaru parametrów wiązki laserowej i urządzeń laserowych
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka 1s_mchtr_TEL_w01
Zna podstawowe zjawiska fizyczne leżące u podstaw działania laserów
Weryfikacja: egzamin, "wejściówki" - przed rozpoczęciem ćwiczeń laboratoryjnych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o
Charakterystyka 1s_mchtr_TEL_w02
Zna podstawowe typy laserów, ich budowę i zasadę działania
Weryfikacja: egzamin, wejściówki" - przed rozpoczęciem ćwiczeń laboratoryjnych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W12, K_W18
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG
Charakterystyka 1s_mchtr_TEL_w03
Zna zastosowania laserów w inżynierii przemysłowej, medycynie, metrologii, telekomunikacji
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W17
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o
Charakterystyka 1s_mchtr_TEL_w04
Zna podstawowe techniki pomiaru parametrów promieniowania laserowego
Weryfikacja: egzamin, "wejściówki" - przed rozpoczęciem ćwiczeń laboratoryjnych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W10
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka 1s_mchtr_TEL_u01
Potrafi zmierzyć i ocenić podstawowe parametry promieniowania laserowego
Weryfikacja: ocena sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U10, K_U11, K_U22
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o, P6U_U, I.P6S_UK
Charakterystyka 1s_mchtr_TEL_u02
Potrafi zastosować odpowiedni aparat matematyczny do przeliczenia przekształcenia wiązki laserowej w układach optycznych
Weryfikacja: ocena sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U06
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Charakterystyka 1s_mchtr_TEL_u03
Potrafi sklasyfikować urządzenie laserowe według obowiązujących norm i postępować z nim zgodnie z obowiązującymi zasadami BHP
Weryfikacja: egzamin, ocena sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U27
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka 1s_mchtr_TEL_k01
Potrafi pracować samodzielnie jak i współpracować większym zespole podczas prowadzenia doświadczeń i wnioskowania
Weryfikacja: ocena sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_K, I.P6S_KO, I.P6S_KR