Sborník příspěvků multioborové konference -...

2012, Ústav přístrojové techniky AV ČR, v.v.i.

ISBN 978-80-87441-09-1

©

Zámecký hotel Třešť, 31. října - 2. listopadu 2012

Sborník příspěvků multioborové konference

LASER52

9 788087 441091

elektronická verze

Sborníkpříspěvkůmultioborovékonference

LASER52

elektronickáverze

ZámeckýhotelTřešť,31.října–2.listopadu2012

©2012,ÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.ISBN978‐80‐87441‐09‐1

ÚVODNÍSLOVO

Laserjerelativněmodernínástroj,bezkteréhobyvelkáskupinavědeckýchexperimentů,moderníchtechnologiíalékařskýchzákrokůnebylavůbecmožná.Vynálezlaseruvšaknenízaseažtaknový,předdvěmaletyoslavilpadesátlet.Vdoběsvéhovznikusloužilspíšejakopouťováatrakce,zapůlstoletísvéexistencevšakstačilurazitdlouhoucestu. Vroce1962vlaboratoříchspolečnostiGeneralElectric,představilRobertN.Hallsvětuemisikoherentníhosvětlazpolovodičovéhopřechodu.Letostedyoslavuje50letodnarozeníprvnípolovodičovýlaser. KonferenceLASER52navazujenaprvníročník,kterýpřipomněl50letodvynálezulaseru.Cílemje,podobnějakominule,setkáníprofesionálůznejrůznějšíchoborů,kteříkesvéprácivyužívajílaser.Pokudsetotopodaří,budemešťastni.Děkujemezavašipodporu.

VBrnědne26.října2012

BohdanRůžičkazaorganizačnítým

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

MultioborovákonferenceLASER52,31.října–2.listopadu2012,ZámeckýhotelTřešť

OBSAH

BeranJosef LASERYVOPTICKÝCHKOMUNIKACÍCH 9BernatováSilvie RAMANOVSKÁPINZETA 10BrajerJan NÁVRHAOPTIMALIZACELASEROVÝCHTECHNOLOGIÍVE

VCSVTT11

BrzobohatýOto JEDNOSVAZKOVÁOPTICKÁTŘÍDIČKAMIKROOBJEKTŮ 12BřezinaPetr ŠIROKOSPEKTRÁLNÍLASEROVÉZDROJE‐GENERACE

SUPERKONTINUA13

BuchtaZdeněk AUTOMATNAKALIBRACIKONCOVÝCHMĚREK 14ČechRadim LASEROVÉTECHNOLOGIEVOFTALMOLOGICKÉPRAXI–

AKTUÁLNÍSTAVAVÝHLED15

ČípOndřej METODAMĚŘENÍLINEARITYSTUPNICELASEROVÉHOINTERFEROMETRUPOMOCÍFEMTOSEKUNDOVÉHOHŘEBENEOPTICKÝCHFREKVENCÍ

16

ČížekMartin STABILIZACEFEMTOSEKUNDOVÉHOLASERUPOMOCÍSOFTWAROVĚDEFINOVANÉHORÁDIA

17

DvořáčekPavel INOVACEAVÝVOJPRODUKTŮVEFIRMĚLAO 18HálaAleš TRANSFERTECHNOLOGIÍAKOMERCIALIZACEVÝSTUPŮ

LASEROVÝCHPROJEKTŮ19

HelánRadek NÁVRHAVÝROBAVLÁKNOVÝCHDIFRAKČNÍCHSTRUKTUR 20HoláMiroslava INTERFEROMETRKOMPENZUJÍCÍFLUKTUACEINDEXU

LOMUVZDUCHUVOSEMĚŘENÍ21

HolíkMilan STIMULOVANÝBRILLOUINŮVROZPTYLAJEHOVYUŽITÍ 22HrabinaJan ETALONYOPTICKÝCHFREKVENCÍ 23HuclVáclav JEDNOTKAPROMONITOROVÁNÍINDEXULOMUVZDUCHU

PROKOREKCEPŘILASEROVÉMMĚŘENÍDÉLKY24

ChmelíčkováHana MĚŘENÍVLASTNOSTÍPOVRCHULASEREMNATAVENÉHODENTINU

25

JáklPetr VYUŽITÍPROSTOROVÉHOMODULÁTORUSVĚTLAKETVAROVÁNÍLASEROVÝCHSVAZKŮ

26

JedličkaPetr ELEKTRONIKAPROLASEROVÉSYSTÉMYAPŘÍKLADJEJÍHONESTANDARDNÍHOPOUŽITÍ

27

JežekJan MIKROKAPÉNKOVÉLASERY 28KaňkaJan AUTOMATICKÉTŘÍDĚNÍMIKROOBJEKTŮNAZÁKLADĚ

RAMANOVSKÉPINZETY29

KlečkaMartin FIRMALAO‐ PRŮMYSLOVÉSYSTÉMY,S.R.O. 30KolaříkVladimír POČÍTAČEMGENEROVANÉHOLOGRAMY‐CGH 31LazarJosef LASEROVÉMĚŘICÍSYSTÉMYVNANOMETROLOGII 32LešundákAdam INSTRUMENTACEPROSPEKTRÁLNÍANALÝZU

MOLEKULÁRNÍABSORPCEPLYNŮPOMOCÍFEMTOSEKUNDOVÉHOHŘEBENEOPTICKÝCHFREKVENCÍ

33

MikelBřetislav SPECIÁLNÍOPTICKÁVLÁKNAAVLÁKNOVÉBRAGGOVYMŘÍŽKY

34

MoserMartin MIT‐ LASERY,FOTONIKAAJEMNÁMECHANIKA 35MrňaLibor AKTIVNÍŘÍZENÍAOPTIMALIZACELASEROVÉHO

SVAŘOVACÍHOPROCESU36

NěmečekStanislav LASEREMMODIFIKOVANÉVLASTNOSTIPOVRCHŮ 37NovákJiří APLIKACELASEROVÝCHMĚŘICÍCHMETODPŘIKONTROLE

KVALITYOPTICKÝCHSOUSTAVATVARUPOVRCHŮ38


OulehlaJindřich LIDTTESTYOPTICKÝCHKOMPONENTŮPŘIKRYOGENNÍCHTEPLOTÁCH

39

PilátZdeněk OPTICKÉCHYTÁNÍJEDNOBUNĚČNÝCHŘASNA735‐1064NM:HODNOCENÍOPTICKÉHOPOŠKOZENÍ

40

PlasguraPetr VYUŽITÍLASERUVUROLOGII 41RandulaAntonín KLINICKÉVYUŽITÍPULZNÍHOLASERUVLÉČBĚ

ISCHEMICKÉCHOROBYDOLNÍCHKONČETIN42

RůžičkaBohdan ALISI‐ APLIKAČNÍLABORATOŘEÚPTAVČR 43ŘeháčekJaroslav ANALÝZALASEROVÝCHSVAZKŮ‐ INFORMACEUKRYTÁV

KOHERENCI44

ŠebestováHana DETEKCEPENETRACELASEROVÝCHSVARŮVREÁLNÉMČASE

45

ŠilerMartin ROZPTYLLASEROVÉHOZÁŘENÍNANEHOMOGENNÍMIKROČÁSTICI:MODELOVÁNÍMETODOUKONEČNÝCHPRVKŮ

46

ŠmídRadek STUDIUMMATERIÁLŮSNÍZKOUTEPLOTNÍROZTAŽNOSTÍZAPOMOCÍOPTICKÉHOHŘEBENE

47

ŠvábekRoman HILASE– NOVÉLASERYPROPRŮMYSLAVÝZKUM 48VondroušPetr STAVBAJEDNODUCHÉHOCNCLASERUPROVÝUKU 49 Jmennýrejstřík 50Sponzoři 54


LASERYVOPTICKÝCHKOMUNIKACÍCH

JosefBeranPROFiberNetworkingCZs.r.o.MeziVodami205/29,14300Praha4Tel.733532226e‐mail:[email protected]

Obor:technickýspecialistaprodeje

Zkoumáníparametrůpolovodičovýchlaserůzpohledujejichpoužitelnostianasazenídooptickýchpřenosovýchsystémů.Možnostimodulacelaserůprozvyšovánípřenosovékapacityoptickýchpřenosovýchsystémů.Spektrumoptickýchpřenosovýchsystémůaprvkyoptickýchpřenosovýchtras.Opticképřenosovétechnologieasystémynovégenerace(WDM‐PON,koherentnísystémy,…).Zdrojeoptickéhokoherentníhozáření–DFBlaseryprosystémysvysokouhustotoupřenášenéinformace–highspeed(100Gbit/s,400Gbit/satd.).Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

Měřeníparametrůlaserů(spektrální,výkonové,polarizační) Konzultaceparametrůlaserůpropoužitívoptickýchkomunikacích ŠkoleníAkademievláknovéoptiky Měřicítechnikaprooptickékomunikaceavláknovouoptiku

9


RAMANOVSKÁPINZETA

SilvieBernatová,MojmírŠerý,JanJežek,ZdeněkPilát,OtaSamek,FilipRůžička*aPavelZemánek

Optickémikromanipulačnítechniky,ÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i. Královopolská147,61264Brno email:[email protected],http://www.isibrno.cz/omitec*LékařskáfakultaMUaFakultnínemocniceuSv.AnnyvBrně.

Obor:Ramanovskáspektroskopievkombinacisoptickýmchytáním

Optickémikromanipulačnítechnikyvyužívajícíopticképinzetynabízímnohounikátníchaplikací a metod, které umožňují prostorovou lokalizaci mikroobjektů (živé buňky),manipulacisobjekty,bezkontaktníasterilníseparaciobjektů.Silněfokusovanýlaserovývytváří tzv. optickou past, do které lze prostorově zachytit objekt. Kombinace opticképinzety s Ramanovou spektroskopií (tzv. ramanovská pinzeta) poskytuje neinvazivníprostorové mapování molekulárního složení vzorku. V poslední době se ukazuje, žetechnika Ramanovy spektroskopie je extrémně výhodná pro mnohé studiemikroorganismů a biologických vzorků. Zachycený organismus je bezkontaktněizolován/přesunut do mikrofluidního kanálu/komory, kde je vystaven stresovémuprostředí (nutriční stres, působení antibiotik, ozařován krátkovlnným zářením atd.) asoučasnějevreálnémčasesnímánajehoreakcenamolekulárníúrovni.

Vlnové délky laserů jsou zvoleny tak, aby nebyly absorbovány zachycenýmobjektem a nepoškozovaly chycený objekt. Díky tomu je tato metoda neinvazivní asterilní,cožumožňujeidlouhodobésnímání(např.snímánízměnDNAprovícegeneracíjedinců). Popsaný koncept experimentu je zaměřen na jednu buňku což je výhodnézvláštěupatogenů(např.kontaminacevody‐‐EnterococcusFaecalis,EscherichiaEoli).VsoučasnostiužívámeramanovskoupinzetukestudiuzástupcůkmenůStaphylococcus(Aureus, Hominis, Epidermidis atd) a Escherichia Coli. Některé ztěchto kmenů jsouschopnyvesvémokolívytvářetbiofilm,kterýzpůsobujezvýšenouodolnostkpůsobeníantibiotik, a jejich rychlé rozpoznání významně urychluje úspěšnou léčbu. Obrázek 1ukazuje rozlišení jednotlivých bakteriálních kmenů Ramanovou spektroskopií včetně

těch,kterétvoříbiofilm.

Obr. 1: Nalevo:Analýza vzorku St.Epidermidis biofilmpositivní (a117) abiofilm negativní(fs53). Napravo:Analýza různýchkmenů bakteriíStaphylococcus(1‐Hominis,2‐Aureus,3‐Epidemidis).

AutořiděkujízapodporuprojektůmTAČR(TE01020233)aGAČR(GAP205/11/1687). Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

Detekcedynamickýchprocesůvreálnémčase,vyhodnoceníexperimentu. Návrhexperimentu,tvorbaexperimentálnísestavy.

10


NÁVRHAOPTIMALIZACELASEROVÝCHTECHNOLOGIÍVEVCSVTT

JanBrajer,RadkaBičišťová,RomanŠvábekVCSVTT,Fakultastrojní,ČVUTvPrazeHorská3,12800Praha2;tel:224359224;e‐mail:[email protected];tel.:736288646web:www.rcmt.cvut.cz

Obor:Výzkum,vývojaaplikacelaserovýchtechnologií

VCSVTT ‐ Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii bylozaloženo v roce 2000. Je samostatným pracovištěm Fakultystrojní ČVUTvPraze a jepodporovánozprostředkůMŠMTČR.HlavnímcílemVCSVTT jevytvářetprofesionálníadobřevybavenévýzkumné,vzdělávacíaškolícípracoviště.Dalšímidůležitýmicílyjsouvýzkum nových řešení a perspektivních technologií, které jsou následně uplatnitelnév průmyslové sféře, a výchova mladých profesionálních odborníků. Ti jsou schopnikonzultovattechnicképroblémyapomáhajíprůmysluvyvinoutnovougeneracivýrobkůprotuzemskýizahraničnítrh.

Skupina Laserových technologií ve VCSVTT se zabývá výzkumem, vývojem apraktickýmuplatněnímlaserovýchtechnologiíprokonkrétnístrojírenskéaplikace.

Jednásezejménaonásledujícítechnologie:

‐popisování‐kovy,plasty,sklo,keramika‐mikrofrézování,gravírováníaleštěnípovrchukovůakeramiky

‐řezánípřesnýchtvarůadílů‐vrtánímalýchotvorů‐svařováníocelí,vybranýchdruhůplastůaobtížněsvařitelnýchmateriálů

‐tepelnézpracováníslitinželezaahliníku‐povlakovánílaserem‐tvrdonávary

VCSVTTmáprovýšeuvedenétechnologievesvýchlaboratoříchkdispozicidvapevnolátkovéNd:YAGlaserysmaximálnímivýstupnímivýkony50Wa550W.

Zájemcůmzprůmysludálenabízímeslužbymetalografickélaboratoře,měřenítvrdostiamikrotvrdostiazkouškyopotřebenítřenímvtribologickélaboratoři.

11


JEDNOSVAZKOVÁOPTICKÁTŘÍDIČKAMIKROOBJEKTŮ

OtoBrzobohatý,VítězslavKarásek,MatinŠiler,LukášChvátal,TomášČižmár*aPavelZemánekOptickémikromanipulačnítechniky,ÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.Královopolská147,61264Brnotel.541514284,email:[email protected],http://www.isibrno.cz/omitec*SchoolofMedicine,UniversityofSt.Andrews,Scotland

Obor:Optickémikromanipulace

Optické síly, které vznikají vdůsledku rozptylu laserového svazku na částicích, lzekroměprostorovélokalizacečásticesvětlemvyužítikseparacičásticrůznýchvlastnostínebo kuspořádávání částic do koloidních struktur poutaných světlem. Prezentovanájednosvazková třídička kombinuje všechny tři zmíněné aplikace. Využívá speciálníkonfigurace širokého laserového svazku, který se odráží zrcadlem zpět pod malýmúhlem vzhledem ke svazkudopadajícímu. Navržená geometrie umožňuje ovlivňovatpohyb částic vrovině rovnoběžné se zrcadlempolarizací dopadajícího svazku. Lze takdosáhnout usměrněného pohybu částic napříč svazkem, vytvoření opticky vázanýchútvarů,kterésesamovolněroztřídípodlejejichvelikostičiuspořádání

Obrázek1. Částia)ab)ukazují tříděníheterogenní suspenzepolystyrenových částiczměnoupolarizace dopadajícího svazku. Část c) ukazuje trajektorie jednotlivých částic vprůběhutřídění,d)pakprocentuálnívytříděnostsuspenze.

AutořiděkujízapodporuprojektůmGAČR(GA202/09/0348)aTAČR(TE01020233).

12


ŠIROKOSPEKTRÁLNÍLASEROVÉZDROJE–GENERACESUPERKONTINUA

PetrBřezinaObchodníkLAO‐průmyslovésystémy,s.r.o.NaFloře1328/4,14300Praha4Tel:+420241046821Mob.:+420603194037E‐mail:[email protected]:lao.p.brezinaweb:www.lao.cz

Obor:lasery,optika,optomechanika,detektoryadalšípřístroje(obchodník)

Lasery s generací superkontinua vytvářejí na výstupu bílé světlo s vlastnostmi laserového svazku a spektrální šířkou lampy v rozsahu od 400 do 2400nm.

13


AUTOMATNAKALIBRACIKONCOVÝCHMĚREK

ZdeněkBuchtaÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.,OdděleníkoherenčníoptikyKrálovopolská147,Brnotel:541514255,e‐mail:[email protected],web:www.isibrno.cz

Obor:Laserováinterferometrie,Interferometrienízkékoherence,Základníaprůmyslovámetrologie

TýmemvědeckýchpracovníkůatechnikůzÚPTAVČRv.v.i.abrněnskéfirmyMesingspol.sr.o.bylnavrženasestavensystémprobezkontaktníkalibracia3Ddiagnostikukoncovýchměrek.Tentosystémzavádídopraxezcelanový,dnesjižpatentověchráněný,principkalibracedélkykoncovéměrkypomocíkombinacebíléhoalaserovéhozáření.

Narozdílodsoučasnýchkalibračníchmostů,kdejeměrkapodrobenadotykovémuměřeníanáslednémusrovnánístzv.referenčníměrkou,případněsystémů,kdyjekoncováměrkapřisátanareferenčníplošeajakodélkaměrkyjeprezentovánaoptickyměřenávzdálenostmezireferenčníplochouavolnýmčelemkoncovéměrky,jeutohotopřístrojeměřeníprovedenobezdotykověpouzepomocíbíléhosvětlaazářeníHelium‐Neonovéholaseru.Délkaměrkyjetakurčenabezkontaktněaspřímounávaznostínadefinicijednotkydélkyjedenmetr.Díkydůmyslnémusystémunamanipulaciskoncovýmiměrkamijeměřeníplněautomatické.

Díkysnímánípovrchučelměrkyprostřednictvímkamery,lzezároveňpřesnězmapovatstrukturyoboupovrchůměrkysrozlišenímněkolikadesíteknanometrů,cožjedalšípřidanáhodnotatohotoexponátuvůčistávajícímsystémům.ZařízenívzniklozapodporyspolečnéhoprojektuMPO2A‐1TP1/127„Výzkummetoddiagnostikykoncovýchměrekpropřesnéstrojírenství,ČeskéhometrologickéhoinstitutuafirmyMESING,spol.sr.o.

PrezentovanézařízeníbylonaMezinárodnímstrojírenskémveletrhuvBrně2012oceněnozlatoumedailípronejlepšíinovačníexponátvzniklýprokazatelněvesmluvníspoluprácifiremstuzemskouvýzkumnouorganizací.ProjektbylřešenzapodporyGrantovéagenturyČeskérepubliky,projektGP102/09/P293,GAP102/11/P819aGP102/10/1813,Ministerstvaprůmysluaobchodu,projektč.2A‐1TP1/127aEvropskékomiseaMinisterstvaškolství,mládežeatělovýchovy,projektč.CZ.1.05/2.1.00/01.0017,CZ.1.07/2.4.00/31.0016aLC06007.

14


LASEROVÉTECHNOLOGIEVOFTALMOLOGICKÉPRAXI–AKTUÁLNÍSTAVAVÝHLED

RadimČech1,MiroslavPřádka2NemocniceveFrýdku–Místku,p.o.,BeskydskéočnícentrumEl.Krásnohorské321,73818Frýdek–Místek1(+420‐558‐415‐000,[email protected],[email protected],www.nemfm.cz)

Obor:oftalmologie1,management1,2,patologie2.

Oční laseryseběžněpoužívajívklinicképraxi jižod80‐tých letminuléhostoletí .TakévrámciNemocniceveFrýdku–Místku,p.o.,atovBeskydskémočnímcentru(BOC),jižřaduletrutinněpoužíváme kléčbě pacientů laserové přístroje. Sohledem na spád našeho pracoviště, který jepředstavovántakřkaceloujižnípolovinouMoravskoslezskéhokrajesccapůlmilionemobyvatel,jsou zákroky svyužitím laserové technologie vBOC četné. Každý týden provádíme několikdesíteklaserovýchošetřeníkoagulačnímlaserem,kterýsepoužívákléčenísítniceudiabetickéretinopatie,cévníchočníchpříhod,degenerativníchonemocněnísítnice,glaukomu,trhlinsítnice,aj.TentolaseružívámevkombinacisNdYAGlaseremdálekléčběakutníhozáchvatuglaukomunebo jako prevenci takového záchvatu. NdYAG laser, který má charakter fotodysruptivníholaseru,serovněžvelmiúspěšněpoužívákléčběsekundárníhošedéhozákalu.

VBOCjakovjednomzmálaočníchpracovišťvČeskérepublicemámeodroku2007kdispoziciSLT laser. Léčí se sním tzv. selektivní trabekuloplastikou řada forem glaukomu sotevřenýmúhlem.Jednáseovelmimodernízpůsobléčbyzelenéhozákalu.Taktoošetřenípacientinemusíkaždodenně kapat oční kapky nebo se sníží frekvence jejich užití, benefitem je také zvýšenípacientovapohodlípřiléčběasníženínákladůzaléky.

Od začátku 90‐tých let 20.století se běžně užívají tzv. excimerové lasery kprováděníkomerčních refrakčních výkonů na rohovce. Těmito výkony se ruší nebo razantně snižujírefrakční úchylky jako je krátkozrakost (myopie), dalekozrakost (hypermetropie), vadnézakřivení rohovky (astigmatismus). Pacienti pak vidí ostře bez dosavadní nezbytnosti nositbrýle.Uvedený laserovýoperačnívýkonsevposledních letechzdokonalilužitímdalšínovinkyvoční laserové technologii, tzv. femtosekundového laseru. Tento laser se chová jako velmipřesnýnůž,kterýnamikronovéúrovnivytvořírohovkovoulamelu.Tasedříve,předpoužívánímexcimerového laseru, musela na povrchu rohovky seříznout mechanicky ‐ podstatně méněpřesněahlavněriskantněji.

Vývoj dalších variant femtosekundového laseru přináší zřejmě revoluční změnu uoperacešedého zákalu očního (katarakty) ‐ zkalené oční čočky. Femtosekundový laser již dnes tutonitroočnímikrochirurgickouoperacivýznamnězpřesňujeazjemňujestím,žedokáženahraditoperačnínástrojezatímutřípodstatnýchčinnostívpostupuoperace:

1)velmipřesněajemněvytvořínutnévstupnírohovkovéotvory;2/dopředníhočočkovéhopouzdra„vyřeže“přesněvelkýapřesněcentrovanýcirkulárníotvor;3/ velmi bezpečně „nakrájí“ zkalené tvrdé jádro čočky tak, že se vytvořené velmi drobnéfragmenty mohou z oka mikrootvory odsát. Částečně, ale významně tak nahrazuje energiiultrazvuku,tzv.fakoemulzifikaci,kterousedosudjádrodrtí.

FemtosekundovýlaserprooperacikataraktysevČeskérepublicetestujeodjaraletošníhorokuna několika vybraných klinikách a privátních pracovištích. My vBOC, kde rovněž provádímevelkokapacitní operativu šedého zákalu již řadu let na špičkové úrovni, plánujeme vnejbližšídoběnákupainstalacitohototypulaseru.Výhodoupakmůžebýtjehopřípadnédalšítechnickézdokonalení aověřování vklinické praxi včetně možnosti kombinace jeho funkcísoperativoulaserovýchrefrakčníchvýkonůnarohovce.

Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce: Využitílaserovétechnologievezdravotnickýchprovozech

15


METODAMĚŘENÍLINEARITYSTUPNICELASEROVÉHOINTERFEROMETRUPOMOCÍFEMTOSEKUNDOVÉHOHŘEBENEOPTICKÝCHFREKVENCÍOndřejČípÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.,KoherenčníoptikaKrálovopolská147,61264Brno,541514253,[email protected],www.isibrno.cz

Obor:Koherentnílaseryainterferometrie,pulsnílasery

Vsoučasnosti se přesouvá metrologická kvantifikace geometrických rozměrůzmakrosvěta,tedynašehookolí,kterévnímámenašímzrakem,dooblastiminiaturníchobjektů. Ktomu nám slouží především elektronové mikroskopy a vposlední době imikroskopy atomárních sil, tzv. AFM (Atomic Force Microscopes), do nichž je vloženzkoumaný vzorek a přesným polohováním měřicí sondy se zjišťuje profil povrchu čistrukturasloženívzorku.Pokudvšakmábýtobrazvzorkuvsouřadnémsystémupopsánstzv. metrologickou návazností, musí být polohovací stůl opatřen laserovýmiinterferometry,kterévyužívajízářenístabilizovanéholaseruopřesnědanévlnovédélce.Zároveň však musí být zajištěno, aby tyto interferometry pracovaly svynikajícílinearitoustupnice,tj.bylyschopnyvpožadovanémrozsahuměřenísdělitvěrnýúdajoaktuální vzdálenosti vřádu jednotek či desetin nanometrů. Pro tyto účely sloužílinearizační metody, které odstraňují nedostatky, jak voptické, tak i signálové částizpracovánítěchtointerferometrů.Vnašem příspěvku představujememetoduměření linearity stupnice inkrementálníhointerferometrupomocíkomparacestzv.optickýmrezonátorem.Optickýrezonátorpatřímezinejcitlivějšíměřicísystémyprozjišťovánídélkyaprotojetentorezonátorvnašemexperimentu navázán na úzkopásmový laditelný laser, který je dále směšovánsfemtosekundovým hřebenem optických frekvencí scílem získat přesnou hodnotuoptickéfrekvenceladitelnéholaseru.Díkyspeciálníkonfiguracioptickéhorezonátoruainkrementálního interferometru jsme schopni proměřit linearitu jeho dvouinterferenčníchproužků.Našeměřeníprokazuje,žepokudsepoužijenaše linearizačnímetodapro inkrementální interferometr, pak je tento interferometr schopenpracovatslinearitoustupnicelepšínežněkolikdesetinnanometru.PrácevzniklazapodporyGAČRGP102/10/1813aMŠMTCZ.1.07/2.4.00/31.0016.Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

Přesnéměřenídélekpomocílaserů Využitístabilníchpulsníchlaserů

16


STABILIZACEFEMTOSEKUNDOVÉHOLASERUPOMOCÍSOFTWAROVĚDEFINOVANÉHORÁDIA

MartinČížekÚPTAVČR,v.v.i.,odděleníkoherenčníoptikyKrálovopolská147,Brno,[email protected]

Obor:Analogováadigitálníelektronika,zpracovánísignálů,femtosekundovélasery,syntezátoryoptickýchfrekvencí

Příspěvek se zabývá stabilizací femtosekundového laseru systémem založenýmna softwarově definovaném rádiu. Vpřípadech, kdy chceme optické frekvencegenerované optickým frekvenčním hřebenemnavázat na přesný radiofrekvenční (RF)normál (GPS, H‐maser, apod.), se využívá ktomuto účelu RF výstup tzv. f‐2finterferometru připojeného koptickému výstupu fs‐laseru. Výstupem f‐2finterferometru jsou 2 hlavní produkty nelineárního směšování komponent optickéhohřebene.Frekvenceprvníhozáznějevznikléhovzájemnýmsměšovánímodsebestejněvzdálených komponent odpovídá repetiční frekvenci fs‐laseru frep. Druhý zázněj pakvzniká směšováním 1. a 2. harmonických složek jednotlivých komponent výstupníhooptickéhospektrafs‐laseru,jehofrekvencepakodpovídáoffsetovéfrekvencioptickéhofrekvenčního hřebene fceo. Jak frep tak fceo jsou laditelné elektricky, lze tak realizovatelektronické regulační smyčky pro jejich stabilizaci. Frekvenci frep lze ladit změnounapětínapiezoelektrickémelementuovládajícímdélkukavity fs laseru, změny fceo lzedocílitladěnímčerpacíhoproudulaserovédiody.

Tradiční přístupy ke stabilizaci těchto frekvencí podle přesných RF normálů

využívají fázové závěsy realizovanépomocí analogových obvodů jako jsou směšovače,fázové detektory, integrátory apod. Na oddělení koherenční optiky ÚPT byl vyvinutsystémprodigitálnístabilizacifs‐laseru.ElektronikačástizpracovávajícíRFvýstupf‐2finterferometruaregulujícíoffsetovouarepetičnífrekvencijerealizovánapomocípřímovzorkujícíhosoftwarovědefinovanéhorádia.Jednímzhlavníchpřínosůtohotořešeníjevelké zjednodušení celého stabilizačního řetězce. Vprezentované konfiguracijestabilizační hardware tvořen pouze počítačem vybavenýmvysokorychlostnídigitalizační kartou, jejíž vzorkovací kmitočet je odvozen od přesného RF normálu,akartou sD/A převodníkem. Samotné zpracování vysokofrekvenčního signáluaregulaceoffsetovéa repetiční frekvence je řešenosoftwarově.Realizovanýsystém jeschopensoučasněvreálnémčasezpracovávat2nosnéfrekvencevpásmu0–250MHz.Kmitočtový rozsah regulace je 0 –100Hz.Dlouhodobé standardní odchylkyoffsetovéfrekvence stabilizované digitálním systémem jsou vřádu 104 Hz, odchylky repetičnífrekvencejsouvřádu10‐3Hz.Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:Digitálnízpracovánísignálu,vývojsoftwaruvC/C++/C#aMatlab,mikroprocesorovátechnika,laserováinterferometriePoděkování:TatoprácejepodporovánaprojektyGAČRč.GAP102/11/P819aGPP102/12/P962.PilotníexperimentálnísestavabylapodpořenaprojektyGAČRč.GP102/10/1813,projektyMPOč.FR‐TI2/705aFR‐TI1/241aprojektemTAČRč.TA01010995.PrácejerovněžpodporovánaprojektemEvropskékomiseaMŠMTč.CZ.1.05/2.1.00/01.PrezentacevýsledkůjepodporovánaprojektemEvropskékomiseaMŠMTč.CZ.1.07/2.4.00/31.0016.

17


INOVACEAVÝVOJPRODUKTŮVEFIRMĚLAO

PavelDvořáčekManagerServisuLAO‐průmyslovésystémy,s.r.o.NaFloře1328/4,14300Praha4Tel:+420241046820Mob.:+420603410944E‐mail:[email protected]:www.lao.cz

Obor:servislaserůapřístrojůprovědeckéiprůmyslovéaplikace,technickápodpora,instalace,uživatelskáabezpečnostníškolení(managerservisu)

Nové produkty firmy LAO vyvíjené na zakázku pro konkrétní aplikaci a zákazníka.

Inovace stávajících produktů a jejich zlepšení či snížení pořizovací ceny při zachování nebo zvýšení kvality.

Aktuálně se jedná o 3 projekty: Optický nůž, Laser combiner, Řezací 2D plotr

18


TRANSFERTECHNOLOGIÍAKOMERCIALIZACEVÝSTUPŮLASEROVÝCHPROJEKTŮ

AlešHálaFyzikálníústavAVČR,v.v.i.VedoucíCITTNaSlovance2,18221Praha8,Tel:+420266051288,Mob.:+420702004931,Email:ales.hala@eli‐beams.eu,Web:www.isibrno.cz

Obor:transfertechnologií,lasery

RegistraceasprávaIPR(patenty,užitnévzory) Komercializace(zakázkovývýzkum,licencování,prodej,pronájempřístrojů) Legislativně‐právnípodpora(NDA,obchodnísmlouvy) Autorsképrávo,ochrannéznámky(konzultace,praktickáaplikace) Spin‐off(právníporadenství,tvorbabusinessplánu,tržnípotenciál) Marketingapropagace

Externí(přímájednáníazastupování,veletrhy,konference,roadshow) Interní(osvěta,informace)

19


NÁVRHAVÝROBAVLÁKNOVÝCHDIFRAKČNÍCHSTRUKTUR

RadekHelánNETWORKGROUP,s.r.o.Olomoucká91,62700BrnoGSM:736625363mail:[email protected]://www.nwg.cz

Obor:Výzkumavývojoptickýchprvkůasenzorů

Optickévláknovémřížkyjsoujednímzezákladníchprvkůmnohasenzorovýchatelekomunikačníchsystémů.JednouzčinnostífirmyNETWORKGROUPjenávrh,vývojavýrobavoblastivláknovýchdifrakčníchstrukturajejichnáslednýchaplikacích.Pronávrhjednoduchýchisložitýchdifrakčníchstrukturfirmavyužívávlastnívyvinutýsoftware,kterýjeschopenpostupnouanalýzouurčitoptimálnívýrobníparametrysložitédifrakčnístrukturyvoptickémvlákněnazákladězadanéhopožadovanéhospektraodrazivosti.Vsoučasnédobětakéfirmadisponujezařízenímprovýrobujednoduššíchvláknovýchdifrakčníchstruktur(FBG,tiltedFBG,chirped,FBG,atd.).KzápisuvláknovýchmřížekjepoužitametodabočníhoosvituUVlaserempřesfázovoumasku.ZdrojemzapisovacíhosvazkujeexcimerovýKrFlaserCoherentCompexPro110snestabilnímrezonátorem.SamotnýzápismřížekjerealizovánvzapisovacístaniciLML‐FBG‐100,kterázaručujevysocepřesnéaopakovatelnéprostorovéuspořádánívýrobníchsoučástí,monitorovánívlastnostíUVsvazkuakontroluvýrobníhoprocesu.Kroměsamotnévýrobnístanicetakéfirmadisponujedalšímipotřebnýmizařízenímipropřípravuvýrobníhoprocesuanáslednéhozpracování.Prozvyšovánífotocitlivostivlákenjevýrobnílaboratořvybavenadvojicíhydrogenačníchkomor,zařízenímprostripovánívlákennemechanickoucestougarantujícímaximálnízachovánípevnostníchparametrůpřipravenéhovlákna,svářečkouumožňujícísvářeníiPMvlákenazařízenímprorecoatingvyrobenýchmřížekasvárů.DobudoucnasepřipravujerozšířenísystémutaképrovýrobuLPFGasložitějšíchdifrakčníchstruktur.VedlenávrhuavýrobyvláknovýchdifrakčníchstruktursefirmaNETWORKGROUPzabývádalšímivývojovýmiaktivitami,předevšímvoblastioptickýchsenzorovýchsystémů.AktuálněběžíprojektTA01030859„Vývojnovéhotypusenzorunabázizměnyvlastnostíoptickýchvlákenproaplikacivsystémechvysokorychlostníhodynamickéhováženívozidelnasilničnísíti“spolufinancovanýTechnologickouagenturouČRvrámciprogramuAlfaaprojektOPPI„Zavedeníinovaceproduktuaprocesuvoblastielektronickýchblokůaoptickýchsenzorů“.Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

Nabízímespoluprácipřivývojiavýroběsenzorůzaloženýchnavláknovýchmřížkáchasystémůprojejichvyhodnocování

NabízímespoluprácivevývojiaplikacívyužívajícíFBGaTFBG NabízímezakázkovouvýrobuFBGaTFBG HledámespoluprácivoblastivýrobyfázovýchmasekprovýrobuFBG Hledámeknow‐howvoblastizápisuFBGintereferenčnímetodou

20


INTERFEROMETRKOMPENZUJÍCÍFLUKTUACEINDEXULOMUVZDUCHUVOSEMĚŘENÍ

MiroslavaHoláÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.Královopolská147,61264Brno,tel.:+420541514127,email:[email protected]

Obor:Interferometrie

Tatointerferometrickátechnikajezaloženanadiferenciálníuspořádáníproměřenívatmosférickýchpodmínkách.Hlavnídůvodrozvojetétovelmipřesnétechnikyvycházízoblastinanometrologie.Klíčovýmzdrojemnejistotpřioptickémměřeníjsoufluktuaceindexulomuvzduchu.Hodnotatétonejistotysepohybujenaúrovni10‐6přinepřímémvyhodnocenízfyzikálníchparametrůatmosféry.Našetechnikajezaloženanaprincipu,kdyreferenčnídélkainterferometrickésestavyjeodvozenaodmechanickézákladny,kterájevyrobenasmateriálusvelminízkýmkoeficientemteplotníroztažnostipohybujícímsenaúrovni10‐8.Tatotechnikaumožňujesledovatzměnyindexulomuvzduchupřímovoseměřícíhosvazkuazároveňjekompenzovat.Optickásestavaseskládázetříinterferometrickýchjednotek,kterémajístejnoudráhulaserovéhosvazku.Dvěměřídiferenciálníposunutí,zatímcotřenívyhodnocujezměnyvcelémrozsahuměření,představujerefraktometr.AutorkaděkujezapodporuprojektuTAČR:TE01020233.

21

Multioborová konference LASER 52

STIMULOVANÝ BRILLOUI

Milan Holík PROFIcomms s.r.o. Olomoucká 91, 627 00 Brno777192168 [email protected]://www.proficomms.cz

Obor: Vývoj optických a elektronických prvků a jednotek.

Při šíření světla v optickém vlákndisperzi. Z důvodu těchto ztrát energie vykazují i ty jistý útlum laserového svazku, který jimi prochází. Vdisertační práci poprvé popsal jev dnes známý jako Brillouinoptických komunikačních tras se stále světla v optických vláknech zpRamanův a Brillouinův rozptyl a samofázová mzesilovačích. Pro zesilování optických signálTyto zesilovače jsou známé jako EDFA pro C1600nm), PDFA pro O-pásmo (1310nm), TDFA pro Smá využitelný význam až jako stimulovaný Brillouinvlivu elektrostrikce k přemmateriálu vlákna tzv. fonon. Tímto zpkomunikačních vláknech dynamické braggovy vláknové mZákladní simulace ukázala velikost zmhustoty přímo souvisí změ1. SBS nastane při interakci dvou proti sobpumpovací a tzv. StokesůStokesovy. Na Obrázek naráží na dva základní problémy. První je výkon optických svazkv řádech 100mW a druhý je frekvence optického modulátoru, který by m100GHz a vyšší modulačjako základního prvku pro spektrální analyzátory. Kde by DFBG sloužilvláknový filtr a nahradila tak stávající spektrální filtry založené na Fabryrezonátoru.

Obrázek 1 Schematické znázornění stimulovaného Brillouinova

rozptylu v optickém vlákně

Poděkování: Realizováno s podporou

tioborová konference LASER 52, 31. října – 2. listopadu 2012, Zámecký hotel Třešť

STIMULOVANÝ BRILLOUINŮV ROZPTYL A JEHO V

Olomoucká 91, 627 00 Brno

stud.feec.vutbr.cz http://www.proficomms.cz

Vývoj optických a elektronických prvků a jednotek.

optickém vlákně dochází nejen k vedení světla, ale i kěchto ztrát energie vykazují i ty modernější single

svazku, který jimi prochází. V roce 1922 ní práci poprvé popsal jev dnes známý jako Brillouinův rozptyl. S

čních tras se stále častěji výzkum zaměřuje na odstranoptických vláknech způsobených nelineárními jevy. Nelineární

ův rozptyl a samofázová modulace je možné využít ve vlákích. Pro zesilování optických signálů přímo ve vlákně se využívá Raman

e jsou známé jako EDFA pro C-pásmo (1550nm) nebo C+L pásmo (1550nm a pásmo (1310nm), TDFA pro S-pásmo (1480nm).

má využitelný význam až jako stimulovaný Brillouinův rozptyl (SBS). Ppřeměně energie fotonů procházejících vláknem na zm

materiálu vlákna tzv. fonon. Tímto způsobem je možné vytvář

ních vláknech dynamické braggovy vláknové mřížky s dlouhou periodou (DFBG). Základní simulace ukázala velikost změny hustoty materiálu vlákna p

ímo souvisí změna indexu lomu. Situace způsobená SBS v materiálu je na ři interakci dvou proti sobě jdoucích laserových svazk

pumpovací a tzv. Stokesův laserový svazek, přičemž akustická vlna se šíObrázek 2 je průběh změny hustoty materiálu při SBS. Vytvo

naráží na dva základní problémy. První je výkon optických svazkůádech 100mW a druhý je frekvence optického modulátoru, který by m

100GHz a vyšší modulační frekvenci. Motivací pro vývoj DFBG jejako základního prvku pro spektrální analyzátory. Kde by DFBG sloužilvláknový filtr a nahradila tak stávající spektrální filtry založené na Fabry

Schematické znázornění stimulovaného Brillouinova Obrázek 2 Výsledek simulace změny hustoty materiálu

vlákna při stimulovaném Brillouinově rozptylu

podporou TAČR z projektů TA01030859, TA01010995

listopadu 2012, Zámecký hotel Třešť

NŮV ROZPTYL A JEHO VYUŽITÍ

ětla, ale i k jeho rozptylu a single-mode (SM) vlákna Léon Brillouin ve své ův rozptyl. S rozšířením

ěřuje na odstranění ztrát při šíření Nelineární jevy mezi, které patří

odulace je možné využít ve vláknových ě se využívá Ramanův rozptyl.

bo C+L pásmo (1550nm a pásmo (1480nm). Brillouinův rozptyl

v rozptyl (SBS). Při SBS dochází díky vláknem na změnu hustoty

sobem je možné vytvářet ve standardních dlouhou periodou (DFBG).

ny hustoty materiálu vlákna při SBS. Se změnou sobená SBS v materiálu je na Obrázek

ých svazků. Jedná se o emž akustická vlna se šíří ve směru vlny

ři SBS. Vytvoření DFBG naráží na dva základní problémy. První je výkon optických svazků, který se pohybuje

ádech 100mW a druhý je frekvence optického modulátoru, který by měl mít ideálně ní frekvenci. Motivací pro vývoj DFBG je možnost jejich využití

jako základního prvku pro spektrální analyzátory. Kde by DFBG sloužila jako laditelný vláknový filtr a nahradila tak stávající spektrální filtry založené na Fabry-Perotově

Výsledek simulace změny hustoty materiálu

vlákna při stimulovaném Brillouinově rozptylu

TA01010995.

22


ETALONYOPTICKÝCHFREKVENCÍ

JanHrabinaÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.Královopolská147,61264Brno,tel.:+420541514127,email:[email protected]

Obor:Frekvenčnístabilizacelaserů,absorpčníkyvety

Návrhazakázkovávýrobaabsorpčníchkyvet–etalonůoptickýchfrekvencípoužívanýchpředevšímklaserovéspektroskopiiakfrekvenčnístabilizacilaserů–patříktradičnímua stále rozvíjenému oboru na oddělení Koherenční optiky ÚPT AV ČR, v.v.i. Původnítechnologie vyvinutá pro plnění kyvet superčistým molekulárním jodem byla dálerozvíjenaaaplikovánanacelouřadudalšíchabsropčníchmédiípokrývajícíchznačnoučást spektra optických kmitočtů současných laserů – acetylen pro telekomunikačnípásma,rubidiumproaplikacevoborumagnetickérezonance(generacehyperpolarizo‐vanéhoxenonu),metan,cesiumadalší.Napřáníjemožnonavrhnoutavyrobitikyvetyplněné jinými izotopyplynůa tovčetněkontrolytlakumédiauvnitřkyvetyapřípravyantireflexníchvrstevnaoptickýchokénkách.Hlavnískupinoustálezůstávajíkyvetyplněnémolekulárnímjodem,sloužícípředevšímprostabilizacilaserůpracujícíchveviditelnéčástispektra–vlnovýchdélkách515,532a633 nm. Sohledem na unikátní technologické postupy umožňující dosáhnutí čistotyabsorpčníhomédiana špičkovéúrovnivkombinaci smožností evaluace čistotymédiapřímo vnaší laboratoři nachází tyto kyvety uplatnění na vědeckých ametrologickýchpracovištíchpocelémsvětě.Současný výzkum voblasti absorpčních kyvet na našem ústavu představují práce nanových materiálech použitelných pro jejich výrobu a rovněž technikáchzjednodušujících uplatnění kyvet v experimentech. Jako velmi perspektivní se jevípoužití fotonických vláken plněných absorpčními médii. Tento přístup dovolujepředevším dosáhnutí téměř libovolných interakčních délek laserového zářenísabsorpčnímplynem.PoděkováníTentovýzkum jepodpořengrantyGAČR:GPP102/11/P820aGA102/09/1276,AVČRKAN311610701, MŠMT CZ.1.05/2.1.00/01.0017 a LC06007, Evropským sociálnímfondem a národním rozpočtem ČR CZ.1.07/2.4.00/31.0016, TAČR TA02010711 aTE01020233.Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

Výrobakyvetplněnýchizotopickyčistýmiplyny Frekvenčnístabilizacelaserů Laserováinterferometrie Laserováspektroskopie

23


JEDNOTKAPROMONITOROVÁNÍINDEXULOMUVZDUCHUPROKOREKCEPŘILASEROVÉMMĚŘENÍDÉLKY

VáclavHuclÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.,KoherenčníoptikaKrálovopolská147,61264Brno,541514249,[email protected],www.isibrno.cz

Obor:Koherentnílaseryainterferometrie

Index lomu vzduchu je významná veličina, která má vliv na přesné laserové měřenídélky voblasti nanometrologie. Jelikož laserová měření jsou často prováděna připodmínkáchběžnéatmosféry,jenutnézměnyindexulomuvzduchusledovataprovádětkorekce laserového měření. Prezentovaná práce popisuje jednotku pro monitorováníindexu lomu vzduchu určenou kpoužití vlaserových měřicích soustavách. Jednotkapracujenaprincipuměřeníteploty,tlakuavlhkosti,zekterýchsevreálnémčasepočítáaktuálníhodnotaindexulomuvzduchupomocíupravenéEdlenovyformuleprovlnovoudélku633nm.Jednotkadáleobsahujetřiteplotníčidlapromonitorováníteplotyobjektůvdůležitýchmístechměřicísoustavy.Při návrhu jednotky byl kladen důraz na malé rozměry měřicí jednotky za účelemsnadnémontážedoměřicísoustavyanavelminízkývýkonovýodběrelektroniky,takžejednotkavelmimálotepelněovlivňujelaserovéměření.Vrámci práce proběhlo také ověření činnosti pomocí přímémetody detekce hodnotyindexulomuvzduchupomocílaserovéhorefraktometrusevakuovatelnoukyvetou.PrácevzniklazapodporyMPOFR‐TI2/705aMŠMTCZ.1.07/2.4.00/31.0016.Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

Návrhakonstrukceelektronikyprozpracovánísignálů Programovánímikrokontrolérůasignálovýchprocesorů Přesnéměřenídélekpomocílaserů

24


MĚŘENÍVLASTNOSTÍPOVRCHULASEREMNATAVENÉHODENTINU

HanaChmelíčkováa,HanaŠebestováa,HelenaHiklováa,LenkaŘihákovábaFyzikálníÚstavAVČR,SpolečnálaboratořoptikyUPaFZÚAVČR,17.listopadu50a,77207Olomouc,tel.:585631516,e‐mail:[email protected]éhovOlomouci,Přírodovědeckáfakulta,RCPTM,SLOUPaFZÚAVČR,17.listopadu50a,77207Olomouc,tel.:585631677,e‐mail:[email protected]

Obor:aplikovanývýzkumlaserovýchtechnologií

Interakcelaserovéhozářeníovlnovédélce=1064nmsezubnímitkáněmiajejívyužitíproterapeutickéúčelyjestudovánanamnohavýzkumnýchpracovištích.Jednouzmožnýchaplikacíjeléčbazvýšenécitlivostiodhalenýchzubníchkrčkůuzavřenímdentinovýchtubulůtaveninou,generovanoupoovlivněnípovrchudentinuzářenímpulsníhoNd:YAGlaserusoptimálníhustotouenergie.Proexperimentinvitrojsoupřipravoványvzorkyzextrahovanýchlidskýchzubůřezánímnebobroušenímvhorizontálníchčivertikálníchrovináchzubuscílemzískatmaximálníplochuobnaženézuboviny.Přítomnostvyústěnítubulůanovévlastnostipovrchupoovlivněnílaseremjsouzjišťoványmikroskopickýmimetodami,nejčastějiSEM(skenovacíelektronovoumikroskopií),prokteroujenutnépřipravitvelmimalévzorkyanáslednějepokrýtvodivouvrstvou. VlaboratořilaserovýchtechnologiíSLOUPaFZÚAVČRbylaprovedenasimulacenatavovánídentinunaobroušenýchbočníchplocháchcelýchzubů,zalitýchvepoxidovépryskyřici.Bylazjišťovánazávislostvlastnostínatavenétkáněnapočátečnídrsnostivzorků,druhuantireflexníchbarvivaenergiilaserovéhopulsu.ProzobrazenípovrchuaměřenínatavenýchstopbylpoužitlaserovýskenovacíkonfokálnímikroskopLEXTOLS3100,drsnostipovrchuvzorkůpředapoovlivněníbylyzměřenypomocíkontaktníhoprofilometruTALYSURF.Softwarovévybaveníoboupřístrojůumožňujedálezískatpříčnéapodélnéprofily,3Drekonstrukcepovrchu,adalšízobrazení.Nasnímcíchsezvětšením1200xbylazjištěnatypickáhrudkovitátavenina,pokrývajícícelýpovrchvzorku,drsnostipřetavenéhopovrchusepohybovalyvzávislostinarostoucíenergiipulsuodRa=1,37mdo3,89m,cožřádověodpovídádrsnostipovrchuvzorkuneopracovanéhozubuRa=1,94m.Výhodouoboumetodjeflexibilitaarychlostzpracovánívýsledkůexperimentu.PoděkováníTatoprácebylavytvořenazapodporyprojektuTAČRč.TA01010517“Modernímultivrstvéoptickésystémy”.Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

AnalýzaprofilulaserovéhosvazkupomocíLBASPIRICON Volnékapacityprovývojavýrobuprototypůzkovovýchfólií Spoluprácenařešenídiplomovýchpracízoblastilaserovýchtechnologií

25


VYUŽITÍPROSTOROVÉHOMODULÁTORUSVĚTLAKETVAROVÁNÍLASEROVÝCHSVAZKŮ

PetrJákl,MartinŠiler,PavelZemánekOptickémikromanipulačnítechniky,ÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.Královopolská147,61264Brnotel.541514284,email:[email protected],http://www.isibrno.cz/omitec

Obor:Optickéchytání–příprava,automatizaceazpracováníexperimentů

Prostorovýmodulátor světla (PMS) se skládá zvrstvy tekutýchkrystalů, jejichžorientaci jemožnodynamickyměnitpomocíplošnědefinovanéhoelektrickéhonapětí.Při použití nematických tekutých krystalů orientovaných paralelně spolarizacídopadajícího laserového svazku vytváří PMS čistě fázovou difrakční strukturu, jejížfázovýposunvjednotlivýchpixelechjeřízenovládacímsoftwarem.Širokáškálavyužitítohoto přístroje zahrnuje kompenzaci optických vad experimentální aparatury,vytváření více svazků vprvním difrakčním řádu či tvorbu speciálních nedifrakčníchstruktur.

Vnašem případě je PMS využité pro optické zachytávání živých i neživýchobjektů o rozměrech od stovek nanometrů až po desítky mikrometrů. Nejčastějivyužívanou variantou mikromanipulačních technik je jednosvazková optická pinzeta,která vznikne zaostřením laserového svazku objektivem svelkou numerickouaperturou. PMS tuto metodu povyšuje a umožňuje vytvořit velké množství optickýchpinzet spolohami definovanými uživatelem, které je možné navíc dynamicky měnit.DůležitýmaspektemvyužitíPMS je rovněž tvorbanetradičníchoptickýchpastí.Pokuddo prvního difrakčního řádu odkloníme mezikruží, vzniklý svazek kolimujeme azaostříme objektivem mikroskopu, vznikne besselovský svazek. Mezi jeho typickévlastnostipatřízejménanedifrakčnícharakter–průměrjádraurčenývelikostítvořícíhomezikružísepodélsvazkunemění. Jestliže je fázovámřížkamodulovánašroubovicísestoupáním N*2, vzniká tzv. optický vír stopologickým nábojem N. Optické víry sevyznačujíminimemoptické intenzity voptické ose a orbitální hybností, která způsobírotacičásticvázanýchvprstencioptickéhovíru.Směrrotacečástic jedánznaménkemtopologického náboje. Tohoto mechanismu je možné využít například voptickypoháněnýchmikromechanismech,přitransportumikročásticčiseparacibuněk.

Obr. 1: Způsob vytvoření optického vortexu pomocí PMS. Fázovémasky zleva doprava:mřížka tvořícísvazek prvního řádu, fázová spirála stopologickým nábojem 1, mřížka modulovaná fázovou spirálou,vyčleněnímezikruží tvořícího optický vír. Černá barva – fáze 0, bílá barva – fáze 2. Vpravo – souborpolymerovýchčásticoprůměru5mvázanýchvprvnímmaximuoptickéhovírustopologickýmnábojem‐3rotujevlivemorbitálníhybnosti.

AutořibychtělipoděkovatzapodporuTAČR(TE01020233).

Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce: Návrhasestaveníexperimentálníaparaturyprooptickémikromanipulace Automatizaceexperimentů–programovánívprostředíLabVIEW Zpracováníexperimentů–trasovánípohybučásticzvideozáznamu,analýza

Brownovapohybučianalýzarotacečástic–programovánívprostředíMatlab

26


ELEKTRONIKA PRO LASEROVÉ SYSTÉMY A PŘÍKLAD JEJÍHO NESTANDARDNÍHO POUŽITÍ

Petr Jedlička ÚPT AV ČR, v.v.i., oddělení koherenční optiky Královopolská 147, Brno, 621 64 +420 541 514 327 [email protected]

Obor: Analogová a digitální elektronika, mikroprocesorová technika, laserové systémy

Prezentace seznámí s elektronikou vyvíjenou a používanou v experimentálních sestavách v laboratořích oddělení koherenční optiky na ÚPT AV ČR. Budou popsány detekčních a regulačních karty pro aplikace z oboru laserové interferometrie, využití průmyslové sběrnice CAN a ethernetové sítě pro přenos dat v laboratorním prostředí a vývoj specializovaného uživatelského softwaru pro laboratorní aplikace. Univerzálnost a modularita bude demonstrována na použití v zařízení BAARA, které slouží k terénnímu monitorování pohybu drobných obratlovců a bylo vyvinuto ve společném projektu s pracovištěm katedry zoologie PřF UK a pracovištěm katedry zoologie a botaniky PřF MU. Autor děkuje za podporu projektu TA ČR: TE01020233 a GAV: IAA601110905.Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

Návrhelektronickýchobvodů Řídicísystémy Měřeníelektrickýchineelektrickýchveličin VFobvody Radiovéantény,zaměřovacísystémy

27


MIKROKAPÉNKOVÉLASERY

JanJežek,ZdeněkPilát,AlexandrJonáš*,MehdiAas*,AlperKiraz*aPavelZemánekOptickémikromanipulačnítechniky,ÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.Královopolská147,Brno61264Tel.: +420 541 514 282, E-mail: [email protected], WWW: http://www.isibrno.cz/omitec/ *KocUniversity,Rumelifeneri Yolu, 34450 Sariyer Istanbul, Turkey

Obor:Optickápinzeta,mikrofluidníčipy,Ramanovskáspektroskopie

Současným trendem je neustálá miniaturizace elektronických ale i optickýchelementů, příkladem jsou optická vlákna, integrované optické obvody, polovodičovélasery, fotonické krystaly, atd. Voblasti optiky začínají stále významnější roli hrátoptickéelementy(např.čočky),kteréobsahujíkapalnáoptickározhranívyznačujícísetéměř dokonalým optickým povrchem s minimální drsností. Emulzní mikrokapénkynesenévkapalině,sekterousenemísí,protopřestavujídokonalékulovémikroobjektysideálním optickým povrchem. Navíc fungují jako optické rezonátory, ve kterých lzevybudit speciální mody (anglicky nazývané Whispering Gallery Modes (WGM))sextrémněvysokýmčinitelemjakostianásledněúzkouspektrálníodezvou.

Zaměřili jsme se na sestrojenímikrolaseru na bázi emulzní kapénky dopovanévhodným barvivem, které je vázáno na kapalné rozhraní. Kapénky jsme generovalivmikrofluidním čipu a vzniklý funkční laser o průměru cca 15m jsme zachytili dooptické pinzety a získali tak unikátní zdroj koherentního záření mikrometrovýchrozměrůsmožnostíjejpolohovatsmikrometrovoupřesností.

Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

Tvorba PDMS mikrofluidních systémů „soft litografií“ Optická pinzeta a její využití Laserový skalpel Návrh a konstrukce mechanických komponent pro optické systémy Ramanovská spektroskopie Fotopolymerace mikrostruktur

28


AUTOMATICKÉTŘÍDĚNÍMIKROOBJEKTŮNAZÁKLADĚRAMANOVSKÉPINZETY

JanKaňka,SilvieBernatová,MojmírŠerý,JanJežek,PetrJákl,ZdeněkPilát,MartinTrtílek*,OtaSamekaPavelZemánekOptickémikromanipulačnítechniky,ÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.Královopolská147,61264BrnoTel.:541514127,email:[email protected],http://www.isibrno.cz/omitec

*PhotonSystemsInstruments,Drásov470,66424Drásov

Obor:Ramanovskáoptickápinzeta–automatizaceexperimentůazpracovánídat

Analytické metody užívané moderní biologií se rozšiřují i do oblasti studiafungování organismů na úrovni jednotlivých buněk. Udržení studovanéhomikroorganismuživotaschopnéhojezásadnívmnohaoblastechbiologiečitechnologií,aťužsejednáostudiumbuněčnéhovývoje,čikultivacivhodnépopulacepropalivaIII.generace.Protytoúčelysejevívhodnéužitílaserovýchsvazkůvhodnévlnovédélky.Pofokusacitentosvazekinteragujesjednotlivýmmikroobjektemaumožňujejehostudiumbezpoškození.Méněznámouskutečnostíje,žesvětlomáimechanickéúčinkyavhodnětvarovaný laserový svazek umožňuje bezkontaktní zachycení mikroobjektu do tzv.opticképastiajehopřemísťovánívprostoru.Spojenímtěchtometodzískámeoptimálníanalytickou platformu, kterou dokážeme mikroorganismy spektroskopickyidentifikovat, a na základě definovaných pravidel s nimi manipulovat při zachováníjejichživotaschopnosti. Zaměřili jsme se na specifické druhy řas (Trachydiscus minutus, Botryococcussudeticus, Chlamydomas sp.) které si vytvářejí zásoby ve formě lipidových kapének srůzným stupněm nenasycenosti mastných kyselin a které jsou následně využitelné krafinování biopaliv nebo potravním doplňkům. Jednotlivé buňky jsou identifikoványCCD kamerou, optickou pinzetou zachyceny a přeneseny do oblasti snímáníramanovskéhospektrazlipidickýchkapének.Spektrumjevreálnémčasevyhodnocenoapodlevýsledkuježivábuňkapřenesenaoptickoupinzetoudopříslušnéhovýstupníhokanálu.

TatoprácebylavypracovánazapodporyMPOČR(FTR‐TI1/443),MŠMTČR(ALISINo.CZ1.05/2.1.0/01.0017)aGAČR(GAP205/11/1687).Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:Automatizaceexperimentůzpracovánísignálůaobrazu–vprostředíLabVIEWŘízeníexterníhoHWpomocíPC(LabVIEW)aMikrokontrolerů(ATMega)

Obr.1:Schématickéznázorněníprocesutřídění

29


FIRMALAO‐PRŮMYSLOVÉSYSTÉMY,S.R.O.

MartinKlečkaLAO‐průmyslovésystémy,s.r.o.NaFloře1328/4,14300Praha4Tel:+420241046810Mob.:+420604278308E‐mail:[email protected]:lao.m.kleckaweb:www.lao.cz

Obor:lasery,optika,optomechanika,detektoryadalšípřístroje

„Vášspolehlivýpartnervesvětěfotonikyatechnickýchinovacíjižodr.1992!“

FirmaLAOsezabývářešenímivoblastilaserovýchsystémů,optikyaoptomechaniky,optoelektronickýchaměřícíchzařízení,kompletníchtechnologickýchlaserovýchsystémů,provědeckéiprůmyslovéaplikace.Atovčetněservisuadodáveknáhradníchdílůaspotřebníhomateriálu.

Jejízaměstnancisidokážíporaditsřešenímdanéaplikace,navrženímvhodnésestavy,čizvolenímoptimálnítechnologie.Nabízíkvalitníaprověřenéproduktyodsvětovýchdodavatelů.DálefirmaLAOnabízízakázkovéznačeníagravírovánívevlastníaplikačnílaboratoři.KontinuitukvalitníchslužebfirmyLAOvždyzaručovalijejípracovníci,kteřímajíněkolikaletézkušenostislaserovýmiaoptickýmiaplikacemi.ZárukoukvalityslužebjerovněžcertifikaceISO9001‐2001,kteroufirmazískalavroce2005.Základníoblastinašíčinnosti:Vědeckéaplikace‐dodávkykomponentazařízeníprověduavýzkumPrůmyslovéaplikace‐komplexnítechnologickéřešenívoblastiprůmyslovýchlaserovýchaplikací–řezání,svařování,značení,vrtání,atd.Prodejnáhradníchdílů‐prodejnáhradníchdílůaspotřebníhomateriálu(optika,lampy,trysky,...)prolaserovéaplikacedoprůmysluivědyServis‐servisaslužbyvoblastiškolení,technicképodporyapravidelnýchprohlídekJobShop‐zakázkovéznačeníagravírováníMottemfirmyLAOje:„Neprodávámepouzezboží,alenabízímekomplexníakompetentnířešeníVašichpotřebsnáslednýmservisematechnickoupodporou!“

30


POČÍTAČEMGENEROVANÉHOLOGRAMY—CGH

VladimírKolařík,MilanMatějkaÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.Královopolská147,61264Brno,email:kolariq|[email protected],web:EBL.isibrno.cz

Obor:Elektronoválitografieaprůmyslováholografie

Technologieelektronovélitografie(EBL)umožňujepřípravuplanárníchmikrostrukturvsubmikronovémrozlišení.Jednímztypůpřipravovanýchstrukturjsoufázovédifrakčnístruktury(phaseDOE),kterétvarujímonochromatickýsvazeksvětla,resp.počítačemgenerovanéhologramy(ComputerGeneratedHolograms–CGH).

Přípravouarealizacítěchtostruktursezabývámejižřadulet:počínajejednoduchýmibinárnímistrukturami(sesymetrickouodezvou)povíceúrovňovéstruktury(spotlačenímjednohozesymetrickýchdifrakčníchřádů)soptimalizovanýmobrazem(potlačeníšumuvpromítanémobraze).DosudpřipravovanéCGHbylypoměrnějednoduché:nízkérozlišeníobrazu(512512bodů),monochromatickáprojekce,malýpromítacíúhel(~10stupňů),jednotlivéobrázky,Vposlednídobějsmevšakzačaliuvažovatopřípravěstrukturnebojejichsad,kterébymohlybýtvylepšenyvjednomnebovněkolikaznásledujícíchsměrů.rozlišeníobrazu

Vysokérozlišeníobrazuv řádutisíceaždesetitisícebodů.Výpočetněnáročnáoptimalizacestruktury.Nezbytnýješiroký(nerozbíhavý)svazeksvětla.

barva Polychromatickýobraz.Jakozdrojsvětlapoužíttřilaseryzákladníchaditivníchbarev(RGB).Optimalizaceobrazuzhlediskaminimálníhošumu,věrnostibarev,soukrytubarevnýchsložek.

úhelprojekce

Projekcedo(téměř)celéhopoloprostoru.Korekcezkreslenígeometrie.Homogenitaintenzityobrazuvceléplošeprojekce.

animace Sadajednotlivýchsnímků CGHpromítanýchjakokrátkáanimace.Konstrukceprojektorubezzávěrky.Minimalizacezkreslenípřipohybuběhempromítání.

výkonovýlaser

Tvarovánístandardníhoprofilu(gaussovského)laserovéhosvazkudoprofilupožadovaného,např.tophat.

Nášpříspěvekvtétoproblematicesezaměřujenanávrhavýpočetoptimalizovanýchstruktur,dálepřesnouarobustnítechnologiijejichrealizaceatechnikyproreplikacistruktur.Vaplikačníchoblastechuvítámespolupráci:laserováukazovátka,optickésestavyakonstrukceprojektoru,osvětlování,případněpřípravasložitějšíchgrafickýchdatapod.

Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:aplikaceCGH.

VíceúrovňovástrukturaCGH Projekcehologramu

31


LASEROVÉMĚŘICÍSYSTÉMYVNANOMETROLOGII

JosefLazar,JanHrabina,MojmírŠerý,MartinČížekaOndřejČípÚstavpřístrojovétechniky,AVČR,v.v.i.Královopolská147,61264Brno([email protected],http://www.isibrno.cz)

Obor:Koherentnílaseryainterferometrie

Naše účast ve vývoji systémů pro nanometrologii byla iniciována účastí v projektupodpořeného v rámci výzvy „Nanotechnologie pro společnost“, jejímž poskytovatelembyla Akademie věd ČR. Na projektu jsme spolupracovali s Českým metrologickýmústavem (ČMI)vBrně. Jednímz cílůprojektubylovytvořitnárodnínanometrologickýetalon,kterýbysloužilmetrologicképraxivOddělenínanometrologievČMI.Totoúsilíbylo zasazeno do širšího mezinárodního kontextu. Obdobná zařízení vznikají vmetrologickýchlaboratoříchsvěta.

Volba kombinace odměřovacího systému a sondovéhomikroskopu je obvyklouvolbou. Představuje ve srovnání s elektronovým mikroskopem instrumentálnějednoduššíalevnějšířešení.Vzoreknanostrukturymůžebýtměřennavzduchu,vakuumnení nutné a rozlišení je až na atomární úrovni. Sondové mikroskopy určené kzobrazování topografie povrchu mají vlastní polohovací systém sondy (hrotu)prostřednictvímpiezoelementů,kterýpokrývározsahtypickyněkolikam.To,costačípro zobrazování, je ale nepoužitelné proměření. Sondovýmikroskop s odměřovánímpolohysondyjekonstruováninverzněspevnýmhrotemapolohovatelnýmvzorkem.

Náš konstrukční návrh předpokládal měření ve všech šesti stupních volnostisamostatnými interferometry. Zásady interferometrického měření aplikované prosouřadnicovéodměřovánípolohyvzorkuvůčisonděkladounárokyzvláštěnaeliminaciAbbého chyby, tj. různosti os měření a posuvu. Zachování Abbého principu vyžadujepřesné sesouhlasení průsečíkuměřicích os v bodě hrotu. Dále zachování ortogonalitysouřadnic vyžadujeměření, lépe regulaci úhlů souřadnicového stolu.Měření úhlovýchodchylek více samostatnými interferometry představuje nejpřesnější možnévyhodnocení úhlů díky velké bázi ve srovnání např. s autokolimátory, nebointerferometry kombinujícími měření délky a úhlu. Interferometrické jednotky bylykoncipovány jako samostatné prvky, spojující optiku interferometru s detekčníjednotkou pro homodynní detekci interferenčního signálu, přičemž rozvod světla je vplně optovláknové verzi. Úhlové chyby posuvu jsou kompenzovány aktivně, vregulačních zpětnovazebních smyčkách prostřednictvím piezoelementů s vertikálnímzdvihemahorizontálnímstřižnýmposuvem.

Koncept, který sepodařilo realizovat,můžebýt východiskempronávrhdalšíchvíceosýchměřicíchsystémů jakpronanometrologii smikroskopií s lokálnísondouasvelkýmrozsahempolohování(„long‐range“),nebotaképronanometrologickésystémykombinujícíelektronovoumikroskopiisinterferometrickýmodměřováním.Elektronovýmikroskop představuje sice systém úplně jiné třídy komplexity a také ceny, ale pronanometrologii nabízí řadu vlastností a předností nedosažitelných mikroskopematomárníchsil.Každopádněsejednádobudoucnostiovelkouvýzvu.

Poděkování:Autořiděkujízapodporuprojektům:TAČR:TE01020233,TA02010711,GAČR:GA102/09/1276,dlouhodobémukoncepčnímurozvoji2012–2017č.:RVO:68081731aEvropskékomiseaMŠMT(projekt.č.CZ.1.05/2.1.00/01.0017,ALISI).

32


INSTRUMENTACEPROSPEKTRÁLNÍANALÝZUMOLEKULÁRNÍABSORPCEPLYNŮPOMOCÍFEMTOSEKUNDOVÉHOHŘEBENEOPTICKÝCHFREKVENCÍAdamLešundákÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.,KoherenčníoptikaKrálovopolská147,61264Brno,541514253,[email protected],www.isibrno.cz

Obor: Koherentnílaseryainterferometrie,pulsnílasery

Spektrální analýza absorpce molekulárních plynů patří k velice účinným metodámdetekce jejíchkoncentracív testovanýchvzorcích.Prezentovanáprácepopisujepilotníoptickousestavu,vekterésepomocíautokorelacefemtosekundovýchpulsůtestovacíholaseruadetekčníhořetězceanalyzujespektrumhřebeneoptických frekvencí.Detekčníjednotka se skládá zMichelsonova interferometru smotorizovaným pohyblivýmměřicímzrcadlem.Zachycenýoptickýsignál–interferogramjedigitálnězpracovávánvedvoukrocích. Nejdřívesenanaměřenádataaplikujenámivyvinutýalgoritmus,kterýkompenzujenestabiliturychlostiměřicíhozrcadla.DálesetaktoupravenádatafiltrujíanásledněsepřevedouzčasovédofrekvenčnídoménypomocíFourierovytransformace.Hlavníčástpráce jevěnovánakorekcinerovnoměrnérychlostizrcadla.Ktomutoúčelujsme implementovali do sestavy pomocný inkrementální interferometr, kterýidentifikuje polohu zrcadla vprůběhu vlastní autokorelace. Naši metodu korekcerychlosti zrcadla jsme ověřili při měření spektra pulsního laseru vkombinaciskontinuálně pracujícím DFB laserem na vlnové délce 1541nm. Při neupravenýchdatech se spektrum jeví jako rozmazané bez možnosti rozlišit spektrum optickéhohřebene a spektrální čáry DFB diody, naopak při použití naši metody se spektrumzaostříajevidětspektrálníčáraDFBdiodyioptickéhohřebene,vizObr.1.

Obr.1:Vlevo:SpektrumDFBlaseruaoptickéhohřebenebezkompenzace.Vpravo:Spektrumpoprovedenínašímetodykompenzacerychlostiměřicíhozrcadla.

PrácevzniklazapodporyGAČRGP102/10/1813aMŠMTCZ.1.07/2.4.00/31.0016.Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

Přesnéměřenídélekpomocílaserů Využitístabilníchpulsníchlaserů

33


SPECIÁLNÍOPTICKÁVLÁKNAAVLÁKNOVÉBRAGGOVYMŘÍŽKY

BřetislavMikelÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.,OdděleníKoherenčníoptikaKrálovopolská147,61264Brno,email:[email protected],tel:+420541514252

Obor:Laserováinterferometrie,vláknovátechnika,Braggovyvláknovémřížky.

Voddělení Koherenční optiky ÚPT AV ČR v.v.i. se vsoučasnosti využívají různé typyoptických vláken ve většině experimentů. Naše aplikace jsou však vmnohýchpožadavcíchnavláknovouoptiku specifické.Vexperimentechvyužívámevlnovédélkysvětla od blízké UV oblasti (350 nm) až po IR oblast (1550 nm). Ve většiněexperimentů, zejména vexperimentech vláknové interferometrie je pak využívámeoptická vlákna typu PM (polarization maintaining) a PP (polarization preserving).VětšinatěchtodostupnýchPPaPMvlákenvšaknezajistíkonstantnípolarizacizářenínavýstupuzoptickéhovláknapřizměněokolníchpodmíneknebomechanickémnamáhánívlákna.PodařilosenámnajítapraktickyověřitvsoučasnostinejlepšítypyPMoptickýchvláken pro různé vlnové délky od 630nm do 1600 nm, které fungují s odchylkoupolarizacedo5%přimechanickémiteplotnímnamáhánívyhovujícímuvětšiněběžnýchprovozů. Naše technika pak umožňuje i výrazné zlepšení polarizačních vlastnostístávajících optických vedení jejich fixací, prodloužením apod. Postupným laděnímsvařovacích parametrů vláknové svářečky a zajištěním kolmého zalomení všech typůoptickýchvlákenjsmedosáhlimožnostisvařovatvětšinuvyužívanýchoptickýchvláken.Zlepšení útlumu zpětných odrazů a vložného útlumu spoje ve srovnání sběžnědosahovanýmihodnotamijepatrnézejménauoptickýchvlákentypuPM.VsoučasnostimámedokončennebodokončujemenastavenísvařovacíhoprocesuprooptickávláknatypuPMNufernprovlnovédélky1550,760a630nm.VláknovéBraggovymřížkysednesjižobjevujívmnohaaplikacíchnapříčmnohaobory.Využívajísejakooptickésenzorytahu,teploty,tlakuamnohajiných.Současněsenejvícepoužívají jako optické filtry např. v telekomunikacích. V našich experimentech azařízeníchvyužívámevláknovémřížky s centrální vlnovoudélkou760nma1540nmjako frekvenční filtry, příp. v laserových interferometrech na zlepšení frekvenčníchparametrůlaserovýchdiod.Vsoučasnostimámevpřípravěněkolikprojektůnavyužitívláknovýchmřížekvoblastiměřenímechanickéhonamáhání,teplotyavibrací.Oblastizájmusnabídkouspolupráce:

Optickáměřenídélky VláknovéoptickésenzorysvláknovýmiBraggovýmimřížkami Monitorovánídélky,teplotyatd.založenénaprincipulaserovéhointerferometru

soptickýmivlákny SvařováníPMoptickýchvláken

PoděkováníTentovýzkum jepodpořenzprojektuaplikovanéhovýzkumuTechnologickéAgenturyČeskérepublikyTA01010995.

34


MIT–LASERY,FOTONIKAAJEMNÁMECHANIKA

MartinMoserMITs.r.o.Klánova56,14700Praha4Tel.:241712548,Email:moser@mit‐laser.czweb:www.mit‐laser.cz

Obor:Obchodní,poradenskáaservisníčinnostvoblastilaserovétechniky,fotonikyajemnémechaniky

FirmaMIT,s.r.o.sezabýváobchodem,poradenstvímaservisemvoblastilaserovétechniky,fotonikyajemnémechaniky.Dodávámesnáslednouzáručníapozáručnípodporouvýrobkyodnejvětšíchanejrenomovanějšíchsvětovýchvýrobců.Nášprogramobsahuje:‐ Laserytéměřvšechtypůavelikostíprovědeckéaprůmyslovéaplikace‐ Přístrojeproměřeníadiagnostikusvazku,monochromátory,solárnísimulátory,světelnézdroje,spektrometry,atd.‐ Polohovacísystémypropolohováníspřesnostíažněkolikananometrů‐ Optomechanicképrvky‐ Optickéstolyaantivibračnípracoviště‐ Detektoryvšechtypůsnáslednýmzpracovánímsignálu‐ Opticképrvkyaoptickéfiltryprobiologickéifyzikálnílaboratořeaproprůmysl‐ Aktivníipasivníprvkyprooptickékomunikace

OptickéstolyNewportpročistéprostředí(projektALISI)

ŠiroceladitelnýfemtosekundovýlaserovýsystémNewport/Spectra‐Physics(SpolečnálaboratořFzÚAVČRaMFFUK)

35


AKTIVNÍŘÍZENÍAOPTIMALIZACELASEROVÉHOSVAŘOVACÍHOPROCESU

LiborMrň[email protected],mobil:731462192ÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.iKrálovopolská147,61264Brno

Obor:Výkonovélaserovétechnologie

Doposud je laserový svařovací proces předurčen svými předem nastavenýmisvařovacími parametry. Jako výhodnější se jeví řídit parametry dynamicky běhemsvařovacího procesu. To ovšem vyžaduje průběžné snímání charakteristikdoprovázejících laserový svařovací proces, jejich zpracování a vyhodnocení a nakonecaktivnířízenísvařovacíchparametrů.Všemitěmitoaspektysezabýváskupinasnázvem„Laserovétechnologie“.Zhlediska snímání svařovacích charakteristik se využívá záření obláčku plazmatudoprovázejícíholaserovýsvařovacíproces,obrazvstupníčástikeyhole.Přizpracovánívstupních signálů se používá FFT i obrazová analýza. Pro vlastní řízení se používátvarováníapolohovánízaostřeného laserovéhosvazku,čímžseovlivňujevazbazářenídostěnkeyhole.Pracoviště je vybaveno vláknovým laserem IPG o výkonu 2 kW, svařovací hlavouPrecitec YW30 a řeznou hlavouPrecitec YRC (s vlastním řízenímodstupu. Tyto hlavyjsounesenyprůmyslovýmrobotem IRB2400sapřídavnýmdvouosýmmanipulátoremIRBP.

Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce: Vývojlaserovýchsvařovacíchhlav Vývojvýkonovéadaptivníoptiky Svařitelnostheterogenníchmateriálů Studiumvlivuochrannésvařovacíatmosféry Zakázkovésvařovánímateriálůadílů Laserovéřezánímateriálů Poradenstvívoblastivýkonovýchlaserovýchtechnologií.

Poděkování:Autořiděkujízapodporuprojektům:TAČR:TE01020233,TA02010711,GAČR:GA102/09/1276,dlouhodobémukoncepčnímurozvoji2012–2017č.:RVO:68081731aEvropskékomiseaMŠMT(projekt.č.CZ.1.05/2.1.00/01.0017,ALISI).

36


LASEREMMODIFIKOVANÉVLASTNOSTIPOVRCHŮ

StanislavNěmečekMATEXPMs.r.o.,Morseova5,30100Plzeň,737424542,[email protected],www.matexpm.com

Obor:Materiálovéinženýrstvívoblastechlaserovéhozpracovánímateriálů

Současné diodové a vláknové lasery skontinuálním výkonem několika kW jsouvhodným zdrojem tepelného výkonu, kterým je možné řídit mechanické vlastnostipovrchů. Při nižší intenzitě výkonu laserového paprsku nastává uvnitř kovovýchmateriálů, jako jsou např. oceli, ke změnám a přeuspořádání na úrovni krystalovémřížky. Výsledkem je většinou zpevnění a vytvrzení povrchu do hloubky několikamilimetrů, což zvyšuje odolnost povrchu proti vnikání cizích tvrdých částic a tím iomezeníotěru.Takovátechnologiesepoužíváprozvýšeníživotnostiřadystrojníchdílů,jako jsou ozubená kola, hřídele, nástroje atd. Další zvýšení energie paprsku vedeknatavení kovových dílů, typickým příkladem využití je svařování – nerozebíratelnéspojovánídvounebovícedílůdojednohocelku.Hlavnípřednostílaserůoprotiostatnímmetodámjevysokárychlostasnadnárobotizovatelnostprocesu,cožvedekminimálnímdeformacím po svaření. Proto se laserové svařování uplatňuje zejména při svařovánídlouhých svarů nebo hromadné výrobě. Do paprsku lze přivést přídavný drát neboprášeksespecifickýmchemickýmsložením,docházíknatavenípřídavnéhomateriálu inavařovaného povrchu laserem a vzniká kovová vrstva sdokonalým přilnutím. Podlevolby přídavného materiálu vznikají vrstvy svysokou odolností proti korozi, otěru,zvýšené teplotě apod. Výše uvedené technologie provádíme na zakázku vnašichprovozovnáchprořadustrojírenskýchfirem.

Připravujeme výzkumné a grantové projekty podporované ČR a EU, vypisujemediplomové a dizertační práce atd. Za tím účelem hledáme partnery pro spolupráci voblastech:

Výzkumavývojtechnologiílaserovéhozpracovánímateriálů Navařovánívrstevpomocíprášků Vytvrzovánípovrchůkalením Svařovánílaserovýmpaprskem Simulacetepelnýchpolí,strukturnírozbory,mechanickévlastnosti

37


APLIKACELASEROVÝCHMĚŘICÍCHMETODPŘIKONTROLEKVALITYOPTICKÝCHSOUSTAVATVARUPOVRCHŮ

JiříNovák,PavelNovák,AntonínMikšČVUTvPraze,Fakultastavební,katedrafyzikyThákurova7,16629Praha6,tel.224354435,e‐mail:[email protected],WWW:http://departments.fsv.cvut.cz/aog/

Obor:optickámetrologie,interferometrie

Hlavními vědeckovýzkumnými tématy našeho pracoviště jsou aplikacemetod optickémetrologiealaserovéměřicítechnikyvprůmyslu,analýzaasyntézaoptickýchsoustav,teorie optického zobrazení a metody vyhodnocování fáze v optice. V rámci řešenýchprojektů jsouzkoumányaplikacerůznýchoptickýchměřicích technik(interferometrie,detekcetvaruvlnoplochy,metodrekonstrukcefázevoptice)protestovánízobrazovacíkvality optických soustav a tvaru povrchů a možnosti implementace adaptivníchoptickýchprvkůasystémůdozobrazovacíchalaserovýchměřicíchoptickýchsystémů.Nejčastějijsouvyužíványfrekvenčněstabilizovanélaseryprointerferometrickáměření.Současnésměryvýzkumu,vekterýchjemožnospolupracovat,jemožnécharakterizovatdonásledujícíchkategorií:

měřeníasférickýchplochvoptice(laserováinterferometrie,deflektometrieskenovánímpovrchulaserovýmsvazkem,laserovéachromatickékonfokálnískenovanísystémy)

aplikaceadaptivníaaktivníoptikyvlaserovéinterferometriiadalšíchoptickýchměřicíchmetodách

aplikaceadaptivníaaktivníoptikyvzobrazovacíchoptickýchmetodách,zejménaoptickémikroskopii

analýzaasyntézaoptickýchsoustavsprvkysproměnnýmicharakteristikami(využitíčočeksproměnnouohniskovouvzdáleností,fázovýchmodulátorůadalšíchprvkůaktivníoptikypronávrhakonstrukcinekonvenčníchoptickýchsoustavsproměnnýmioptickýmicharakteristikami)

metodyvyhodnocovánífázevoptice(gradientnísenzory,metodarekonstrukcevlnoplochypomocírovnicprotransportintenzity,klasickáastřihováinterferometrie)svyužitímkoherentníhoinekoherentníhooptickéhozáření

měřeníkvalityzobrazeníoptickýchsoustav(měřenítvaruvlnoplochy–Shack‐Hartmannovametoda,střihováinterferometrie,fázováinterferometrie,měřeníoptickéfunkcepřenosuOTFafunkcepřenosukontrastuMTF)

analýzaanávrhoptickýchsystémůprolaserovéskenovánívgeodézii

Naše skupina též spolupracujena různýchprojektechaplikovanéhovýzkumuavývojespolečněsvýznamnýmsvětovýmvýrobcemoptikyMeopta‐optika(www.meopta.com)afirmou Control System International (http://www.controlsystem.cz/), zaměřenou nalaserovéskenováníupozemníchapodzemníchstaveb.

38


LIDTTESTYOPTICKÝCHKOMPONENTŮPŘIKRYOGENNÍCHTEPLOTÁCH

JindřichOulehlaÚstavpřístrojovétechnikyAVČRv.v.i.Královopolská147,61264,Brno,[email protected]

Obor:Optikatenkýchvrstev

NaÚstavupřístrojovétechnikyjsmesezačalizabývatpřípravouoptickýchkomponentůprovysokovýkonoválaserovázařízení,jakojsounapř.ELIneboHiLASE.Vtěchtozařízeníchbudouinstaloványdiodamičerpanépevnolátkovépulsnílasery(DPSSL)vyžadujícípoužitírůznýchoptickýchkomponentůschopnýchodolatpoměrněvysokýmhodnotámplošnéhustotyenergie.Připrovozutakovýchtolaserůvznikávelkémnožstvíodpadníhoteplaajetedynutnépoužítkryogenníchlazení.Cílemnašísnahyjezkompletováníexperimentálnísestavyschopnétestovatrůznétypyvzorkůjakzapokojové,takzakryogenníteploty.Protytoúčelybylasestavenavakuovákomora,uvnitřkteréjeumístěntestovanývzorekajetakchráněnpředkontaminací.JakozdrojlaserovéhozářenípoužívámeNd:YAGlaserovlnovédélce1064nmamaximálníenergiivpulsucca650mJ.

Tytoexperimentyjsoudoplňkemknašíhlavníčinnosti,jížjsounávrhavýrobaoptickýchfiltrůpomocívakuovéhonapařováníinterferenčníchvrstev.Jsmeschopnideponovatrůznémateriályvzávislostinaaplikaci.NejběžnějšíkombinacíjeTiO2/SiO2,dálepoužívámenapříkladTa2O5,Al2O3,MgF2ajiné.Aplikacemijsouinterferenčnífiltryproviditelnou,blízkouUVablízkouIRoblastsvětelnéhospektra.Jakopříkladynáminavrstvenýchfiltrůlzeuvéstantireflexnívrstvy,barevné(dichroické)filtry,hradícíapásmovéfiltry,děličesvětla,tepelnéfiltry,polarizátory,nepolarizujícíděliče,apod.Momentálněsenacházímetěsněpředinstalacínovéaparatury,kteráznačněrozšířínašestávajícívýrobnímožnosti.Budemeschopnideponovatnapříkladzrcadlasřízenoudispersí,monochromatickéfiltrynebohradícífiltrysvelmiostrouhranou.

Poděkování:TentovýzkumjepodporovánprojektemAplikačníavývojovélaboratořepokročilýchmikrotechnologiíananotechnologií(ALISI),reg.číslo:CZ.1.05/2.1.00/01.0017.AutordáleděkujezapodporuprojektuTAČR:TE01020233.Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

Návrhysystémůinterferenčníchvrstev Depozicenarůznésubstrátydleaplikace VbudoucnutestyvrstevnaLIDT

39


OPTICKÉCHYTÁNÍJEDNOBUNĚČNÝCHŘASNA735‐1064NM:HODNOCENÍOPTICKÉHOPOŠKOZENÍZdeněkPilátOptickémikromanipulačnítechniky,ÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.Královopolská147,Brno61264Tel.: +420 541 514 282, E-mail: [email protected], WWW: http://www.isibrno.cz/omitec/

Obor: Optická pinzeta, fluorescenční a Ramanovská spektroskopie, mikrofluidní čipy.

Zachycovalijsmejednotlivébuňkyživýchřasvopticképinzetěvrozsahuvlnovýchdélekod735nmdo1064nmahodnotilijsmepoškozeníbuněklaserempomocípulsníamplitudověmodulované(PAM)fluorimetriechlorofylu.PozorovalijsmepoklesfluorescencechlorofyluvjednobuněčnéřaseTrachydiscusminutuspřioptickémchytánívlnovýmidélkamiod735nmdo885nm.Vlnovédélkypřesahující935nmnezpůsobilypozorovatelnézměnyfluorescencechlorofylu,cožpoukazujenazanedbatelnépoškozenífotosyntetickéhoaparátuzkoumanýchbuněk.Navlnovédélce1064nmjsmepoužilivýkonaž218mWvroviněvzorkuanezaznamenalijsmežádnésvětlemzpůsobenépoškozenízkoumanýchbuněk.Tatoprácesikladezacílnalezeníoptimálníchpodmínekprošetrnoumanipulaciživýchfotosyntetickýchbuněkpomocílaserovéhozáření.Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

Ramanovaspektroskopiebiomolekul Optickéchytáníživýchbuněk Tříděníbuněkvmikrofluidnímprostředí

40


VYUŽITÍLASERUVUROLOGII

PetrPlasgura;MiroslavPřádkaNemocniceveFrýdku‐Místku,p.o.,urologickéoddělení;ředitelnemocniceEl.Krásnohorské321,73818Frýdek‐Místek+420558415785, [email protected], www.nemfm.cz Obor: urologie Laser se vurologii využívá od poloviny 80. let 20.století. Vdnešní době má širokévyužitíamnohočetnéindikace:

- konkrementymočovýchcest- benigníhyperplazieprostaty- povrchovétumorymočovéhoměchýře- tumoryledvin- uroteliálnítumoryhorníchmočovýchcest- strikturymočovétrubicenebomočovodu

Vněkterých indikacích jepoužití laseru jakometodaprvnívolby,vjiných indikacích jealternativnímetodounebozatímpouzeexperimentálnímetodouléčby.Vurologiisepoužívajítypylaserů,kterémajírůznýkvalitativníikvantitativníefektnaoperovanou tkáň. Podle toho potom rozlišujeme, zda se jedná o koagulaci, vaporizaci,resekci,enukleacinebolitotripsi.

Největší rozvoj laserové techniky vurologii je při léčbě benigní hyperplasieprostaty. Neustále se vyvíjejí nové techniky, které by překonaly zatím nejúčinnějšímetoduléčbybenigníhyperplazieprostaty–transuretrálníresekci.Dnessepoužívají4laserovésystémy:

1) Potasiumtitanylfosfát(KTP):neodymium(Nd):ytrium‐aluminium‐garnet(YAG)aLBO(lithiumborate):Nd:YAGlaser

2) Diodovýlaser3) Holmium(Ho):YAGlaser4) Thulium(Tm):YAGlaser

Využití laseru při léčbě urolitiázy je velmi rozšířeno na urologických pracovištíchvČeské republice. Používá se Ho:YAG laser jako kontaktní, intrakorporální laser přiendoskopickýchoperacích.Úspěšnostfragmentacekonkrementůjeaž90%.Jehopoužitíjevelmibezpečné.Zavedení laserové litotripse téměřúplněnahradilo jiné litotriptory,jakoultrazvukovýneboelektrokinetickýlitotriptor.

Stimulem kdalšímu využití laseru vurologii amedicíně vůbec je snaha o dalšíminiinvazivitu operačních zákroků. Velmi tenká laserová vlákna mohou být použitai ve flexibilních nástrojích. Poškození okolních tkání se tímminimalizuje. Nevýhodouvšakjezatímvysokácenalaserovýchpřístrojů.Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

Napište,pokudexistují,oblasti,vekterýchhledátepartneryprospoluprácinebonabízítesvéknow‐how.Např.:

Detekcevibracísamplitudoupod10nm Výrobakyvetplněnýchizotopickyčistýmiplyny ProgramovánívprostředíLabVIEW Magnetickáměřenítoroidníchjader …apod.

41

KLINICKÉ VYUŽITÍ PULZNÍHO LASERU V LÉČBĚ ISCHEMICKÉ CHOROBY DOLNÍCH KONČETIN

Antonín Randula, M.Thieme, M.Schwenk Vaskulární centrum Nemocnice Sonneberg Neustadter Str. 61, 69515 Sonneberg, Německo, www.medinos-kliniken.de

Obor: cévní chirurgie

Abstrakt: Ischemická choroba dolních končetin (ICHDKK) se v hospodářsky vyspělých zemích svým výskytem řadí na jedno z prvních míst v příčině nemocnosti a úmrtnosti populace. U pacientů ve stadiu kritické končetinové ischemie (stadium III a IV) jsou často významně ateroskleroticky postiženy i tepny srdeční, tepny zásobující mozek a tepny mozkové. Operační riziko je u tohoto typu pacientů vysoké a jsou proto upřednostňovány metody nechirurgické, jež jsou prováděny jen v místní anestezii. Mezi výše zmíněné postupy patří nejčastěji perkutánní balonková angioplastika, rotační mechanická aterektomie a aterektomie laserem. Laserová atherektomie představuje relativně novou metodu, kdy do tepny punkčně zavedený optický katetr přivádí do místa tepenného zúžení laserové pulsy, jejichž účinkem dochází k evaporaci ateromatozních hmot a obnovení lumentepny. Materiál a Metody: Za použití pulzního femtosekundového laseru firmy Spectranetics (UV-308nm) byl v roce 2011 a v průběhu roku 2012 ošetřen v Nemocnici Sonneberg soubor pacientů postižených ICHDKK. V příspěvku jsou prezentovány klinické výsledky, technické možnosti laserové atherektomie a srovnání s ostatními miniinvazivními metodami. The presentation of the work is supported by the European Commission and Ministry of Education, Youth, and Sports of the Czech Republic project no. CZ.1.07/2.4.00/31.0016.

42


ALISI‐APLIKAČNÍLABORATOŘEÚPTAVČR

BohdanRůžička,ZojaTesařSvobodová,JanaČeledováÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.Královopolská147,61264BrnoTel.:+420541514249,250,368E‐mail:[email protected]:alisi.isibrno.czOdbornézaměřeníALISIvycházíztradiceÚstavupřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.vBrně(ÚPT),kterýjižvícenež50letsúspěchemrozvíjídiagnostickémetodyatechnologicképostupyvoblastechelektronovémikroskopie,nukleárnímagnetickérezonance,zpracováníbiosignálů,speciálníchtechnologiíametrologie.VýsledkyvědecképráceÚPTjsouvyužíványpartnerypůsobícíminejenvregionualeizahranicemiČeskérepubliky.

SvýmaplikačnímzaměřenímjeALISInovýmimpulsemkrozšířeníspoluprácestuzemskýmiizahraničnímiprůmyslovýmipartnery,vysokýmiškolami,zdravotnímiústavyavýzkumnými institucemi.

NovábudovaALISINašeaktivityzahrnují:

využitíelektronovýchsvazkůkzobrazování,diagnostice,litografiiasvařování, návrhynovýchsekvencípromagnetickourezonančnítomografiiajejichvyužití

kdetekcichemickýchzměnvživýchorganismechvčetněčlověka, měřenítepelnéhovyzařováníčiabsorpcemateriálůzavelminízkýchteplot,

návrhykryogenníchsystémů, technologienanášenítenkýchvrstev, snímáníazpracováníbiosignálůvlékařství, využitílaserovýchsvazkůkesvařování,spektroskopii,přesnémuměření

vzdálenostíaindexulomuplynů,kmanipulacímsmikrobjektyananoobjekty.

43


ANALÝZALASEROVÝCHSVAZKŮ–INFORMACEUKRYTÁVKOHERENCI

JaroslavŘeháček,BohumilStoklasa,ZdeněkHradil

katedraoptikyaCentrumdigitálníoptiky,UniverzitaPalackého,17.listopadu12,77146Olomouc [email protected]

Obor:singulárníoptika,optickáměření,tomografie

Světlojehlavnímnosičeminformaceookolnímsvětěodmikrokosmupomakrokosmos.Současnédetekčnímetodyjsoucitlivéjakkrobustnímvlastnostemsvětla,např.intenzitěapolarizaci,takkjemnějšímefektům,např.korelacím.

Ukážeme,žedetekcivlnoplochynaprincipuměřenísklonuvlnoplochyvdanémmístě(vizobrázeknahoře)lzevkombinacispokročilýmirekonstrukčnímitechnikamivyužítprorekonstrukcifunkcevzájemnékoherenceatudížcharakterizacikorelačníchvlastnostíměřenéhosignálu.BudediskutovánaexperimentálnírealizacetétometodyzaloženánapoužitíShackova‐Hartmannovasenzoru.

44


DETEKCEPENETRACELASEROVÝCHSVARŮVREÁLNÉMČASE

HanaŠebestová1,HanaChmelíčková2,LiborNožka21UniverzitaPalackéhovOlomouci,Přírodovědeckáfakulta,RCPTM,SLOUPaFZÚAVČR2FyzikálníústavAkademievědČeskérepubliky,SLOUPaFZÚAVČR17.listopadu50a,77207Olomouc,tel.585631579,e‐mail:[email protected]

Obor:Laserovézpracovánímateriálů

PříspěvekpředstavujevybranévýsledkystudiadetekcepenetracevreálnémčasepřisvařovánítenkýchplechůzkorozivzdornéoceliAISI304pulsnímNd:YAGlaseremLASAGKLS246‐102.Detekcepenetracejezdezaloženanaanalýzezářeníplazmatugenerovanéhopřisvařovánísvysokouplošnouhustotouvýkonuavýpočtuelektronovéteplotyplazmatu.Emisníspektrumzářeníjevyhodnocovánopomocírychléhospektrometru,umožňujícíhojehodetailníanalýzuvširokémintervaluvlnovýchdélek.Optimálnípenetracipřidanékonfiguracisvaru,tloušťceadruhusvařovanýchmateriálů,druhuaprůtokupoužitéhoochrannéhoplynuadalšíchpracovníchparametrechodpovídáurčitéreferenčníspektrum,zjehožcharakteristiklzevypočítatreferenčníhodnotuelektronovéteploty.Přisvařovánípakjejíodchylkymimopovolenémezeindikujízměnypenetrace,kterémohoubýtzpůsobenynežádoucímifluktuacemivýkonu,případněgeometrickýmiaspekty.Provedenéexperimentypotvrdilymožnostvyužitívýpočtuelektronovéteplotykidentifikacihloubkypenetrace.Bylaověřenareakceelektronovéteplotynadynamickézměnyvýkonulaserovéhosvazkuanalezenvzájemnývztahvýkonu,elektronovéteplotyahloubkypenetrace.Geometrickéaspektyzapříčiňujícívznikdefektu,kterýmijsounestabilníšířkastyčnémezerymezisvařovanýmidílyčilokálnízměnytloušťkysvařovanýchdílů,bylyodhalenyměřenímintenzityvybranýchspektrálníchemisníchčar.Nedestruktivnídetekcedefektůvreálnémčasesvařováníjemodernímpřístupemkekontrolekvalitylaserovýchsvarů.Efektivnísystémkontrolysvarůaoptimalizaceprocesníchparametrůsvařovánízajistínejensníženívýrobníchnákladů,alerovněžpožadovanoukvalitupřipravenýchsvarů.TentovýzkumbylpodpořenprojektyFP7‐SME‐2007‐1‐222279(EC),TA01010517(TAČR)aCZ.1.07/2.4.00/17.0014(EC,MŠMT).Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

Měřenígeometrickýchvlastnostípovrchů‐laserovárastrovacíkonfokálnímikroskopie,mechanickáprofilometrie

Měřenímechanickýchvlastnostítenkýchvrstev‐nanoindentace

45


ROZPTYLLASEROVÉHOZÁŘENÍNANEHOMOGENNÍMIKROČÁSTICI:MODELOVÁNÍMETODOUKONEČNÝCHPRVKŮ

MartinŠiler,LukášChvátal,PavelZemánekOptickémikromanipulačnítechniky,ÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.Královopolská147,61264Brnotel.541514284,email:[email protected],http://www.isibrno.cz/omitec

Obor:Optickémanipulace,výpočtyrozptylusvětla

Při průchodu světla přes objekty, jejichž velikost je srovnatelná či o jeden řádvětšínež jevlnovádélka,vznikározptyl.Snímmohoubýtspojeny jevy jako jepřenoshybnosti světla na objekt a vznik síly vtzv. optické pinzetě, nesymetrické činehomogenní objekty mohou rotovat a u absorbujích objektů dojde kjejich ohřevu.Obecně může být rozptyl modelován různými přístupy, od analytických (Rayleighovaaproximace), přes semi‐analytické (Mieho teorie rozptylu, T‐matrix), po metody plněnumerické(vázanédipóly,FDTDnebometodakonečnýchprvků).

Metoda konečných prvků je specifická, neboť se jedná o přístup, kterým lzesnadno modelovat libovolný fyzikální problém popsatelný soustavou parciálníchdiferenciálníchrovnic.Vpřípaděrozptylusvětlasemůže jednatbuďovlnovourovnicinebo přímo Maxwellovy rovnice. Nejsou zde kladeny omezující podmínky na tvarobjektu (může být libovolný), na složení objektu (kompozitní) nebo na jeho optickévlastnosti (např. dvojlom). Navíc může být získaný výsledek snadno propojen sjinouoblastífyzikyjakonapř.vedeníteplaaprouděníkapaliny.Nevýhodou,obzvlášťvoblastielektromagnetickéhozáření,jepaměťováačasovánáročnostvýpočtu.

Obrázek1(hornířada)demonstrujeamplitudux‐ovékomponentyrozptýlenéhoelektrickéhopolena tzv. core‐shell částici (polystyrénové jádropokryté tenkouzlatouvrstvou), která jeumístěnado různýchbodůve stojaté vlně. Spodní řadapakukazujerozložení teploty na povrchu zlaté vrstvy získanou vyřešením rovnice vedení tepla.Vtomto příspěvku budeme dále studovat silové účinky světla a rozložení teplotyvobjemuavokolíčástice.VýsledkyčástečněsrovnámesMiehoteoriírozptylu.

Obr.1:(hornířada)Amplitudax‐ovésložky elektrickéhopolerozptýlenéhonacore‐shellčásticí,kterájeumístěnavrůznýchbodechstojatévlny.(spodnířada)Rozloženíteplotynapovrchutétočástice.

Autoři by chtěli poděkovat za podporu TAČR (TE01020233) a GAČR(205/12/P868).Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

Výpočtyrozptylusvětla,ohřevuasilMiehoteorierozptylu ModelovánímetodoukonečnýchprvkůvprogramuComsolMultiphysics ProgramovánívprostředíMatlab,včetněgrafickéhorozhraní

46


STUDIUMMATERIÁLŮSNÍZKOUTEPLOTNÍROZTAŽNOSTÍZAPOMOCÍOPTICKÉHOHŘEBENE

RadekŠmídÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.,Královopolská147,61264Brno,[email protected]

Obor:Optickéhřebenyajejichaplikacenainterferometriidélky

Materiály sultra‐nízkou roztažností jsou bohatě využívány při stabilizaci laserů avoblasti optickýchhodin.Blokymateriálů sultranízkýmkoeficientemroztažnosti jsoutaké využívány jakoměřící bázepromikroskopy atomových sil (AFM), čimikroskopyelektronovéaobecnětaképřiultrapřesnéminterferometrickémměření..Vnaší práci jsmemonitorovali změnu délky Fabry‐Perotova rezonátoru (FPR) sjehoždélka jeurčena tyčívyrobenouzesklokeramickéhomateriáluZeroduruskoeficientemroztažnosti2.8E10‐8/K.Fabry‐Perotův rezonátor byl umístěn do vakuové komory vyčerpané na tlak 1E‐5 Pa.Femtosekundový vláknový laser svázanými módy o opakovací frekvenci 100 MHz apracující na základní vlnové délce 1560 nm byl uzamknut na GPS kontrolovanýkrystalovýoscilátorsestabilitouvětšínež1E‐12.Laditelný laserDFBbyuzamknutna rezonanci základníhopříčnéhomódu rezonátoruTEM00. Zázněj mezi DFB laserem a nejbližším módem femtosekundového laseru bylzaznamenáván. Takto byla studována změna délky 187 mm dlouhého FPR běhemcyklickéhoohříváníachlazeníod22do35°C.Koeficient teplotní roztažnosti byl vcelém měřeném rozsahu větší než výrobcemudávaná hodnota a dosahovala hodnoty zhruba 0.0690 E‐6/K schybou 0.005 E‐6/K.Materiálsamotnývykazovalhystereziaž8nmběhemprocesu.Práce vznikla za podpory Grantové agentury České republiky, především projektuGPP102/11/P819 a částečně z projektů GAP102/10/1813 a GPP102/12/P962.Podpůrná částprojektubyla financována spřispěnímEvropskékomiseaMinisterstvaškolství, mládeže a tělovýchovy, projekt č. CZ.1.05/2.1.00/01.0017 a s přispěnímprojektuprodlouhodobýkoncepčnírozvojvýzkumnéorganizaceRVO:68081731.ZapomocpřivýroběFabry‐PerotovarezonátorujetřebapoděkovatspoluprácivývojověskupiněfirmyMeoptaOptikavPřerověpředevšímStanislavuMichalovi.DálejetřebapoděkovatPavluPokornému,JindřichuOulehloviaTániŠarlejovézÚPTAVČRzapřípravuzrcadelprorezonátorapomocpřiúpravěvakuovékomory.Dalšíoblastizájmusnabídkouspolupráce:

Velmiúzko‐spektrálníseparacevlnovýchdélek Laserysnízkýmšumem,úzkouspektrálníšířkouavelkýmpřeladěním VýrobaultrastabilníchFabry‐Perotovýchrezonátorůsnízkoutepelnou

roztažností Širokospektrálníanalýzaplynůpomocíabsorpcevširokospektrálníhozdroje

47


HILASE–NOVÉLASERYPROPRŮMYSLAVÝZKUM

RomanŠvábekProjektHiLASE,FyzikálníústavAVČR,v.v.i.NaSlovance1999/2,18221Praha8;tel.:266052562;e‐mail:[email protected];web:www.hilase.cz

Obor:Vývojaaplikacepevnolátkovýchdiodověčerpanýchlaserůsvysokouenergiíavysokouopakovacífrekvencí

HiLASE(HighaveragepowerpulsedLASErs)jenovýprojektFyzikálníhoústavuAVČR,v.v.i.,jehožsídlembudoustředočeskéDolníBřežany.ProjektjefinancovánzOperačníhoprogramu Výzkum a vývoj pro inovace a je odpovědí na dlouhodobou poptávku polaserechsvysokouenergiíazároveňvysokouopakovacífrekvencí.Hlavním cílem projektuHiLASE je vyvinout nové laserové technologie sprůlomovýmitechnickými parametry. Obecně lze říci, že tyto lasery budou podstatně silnější,výkonnější, kompaktnější a stabilnější než zařízení, která jsou vsoučasné dobědostupná,navícnabídnoujednoduššíúdržbu.Ztechnologickýchvýstupůjsouklíčovénásledujícífunkčnímoduly:

Multi‐JlaserovýsystémkWtřídyčerpanýdiodaminabázitenkýchdisků Laserovýsystémvoblasti100J/10HzrozšířitelnýnaúroveňkJ

CentrumbudeunikátnínejenvČeskérepublice,aletakévcelosvětovémměřítku,neboťpřinášínovépříležitostijakproevropskývýzkum,takproprůmyslaspolečnosti,kterémohouvyužívatlaseryvyvinutévrámcivrámcitohotounikátníhoprojektu.HiLASEbudetaképoskytovatslužbyformousmluvníhovýzkumu.

HiLASEnabídnepartnerůmzaplikačnísféryzejménatytoslužby:

Testováníodolnostioptickýchmateriálů(laserinduceddamagetreshold) Zpevňovánípovrchumateriálurázovouvlnougenerovanoulaserem(lasershock

peening) Kompaktnízdrojerentgenovéhozářeníprolitografii Řezání,vrtáníasvařováníspeciálníchmateriálůproautomobilovýaletecký

průmysl Technologielaserovéhomikro‐obrábění Odstraňovánípovlaků,čištěnípovrchů

48


STAVBAJEDNODUCHÉHOCNCLASERUPROVÝUKU

PetrVondroušFakultastrojníČVUTvPrazeTechnická4,[email protected]

Obor:strojírenskátechnologie

Činnost skupiny svařování na Ústavu strojírenské technologie se již dlouhou dobuzabývá speciálními metodami svařování využívajícími koncentrované zdroje energie,plazmu,elektronovýsvazekasamozřejmětakélaser.Významnoupostavouskupinybyla stále jeprof. JiříDunovský, který se významnýmzpůsobemzasadil opočátek laserůvČeskoslovensku,kdyjižodkoncešedesátýchletbylynaČVUTstavěnyaprovozoványplynovéapevnolátkovélaseryprovyužitívtechnologii.IdáleseintenzivněpokračovalovlaserovýchtechnologiíchpředevšímdíkyspoluprácisfirmouLAO.Bohužel vsoučasnosti se na půdě Ústavu strojírenské technologie nenachází žádnýfunkční technologický laser. Za účelem navázání na dlouholetou tradici činnostiprofesoraDunovskéhoaceléskupinyaprovyřešeníneradostnésituacebezfunkčníholaseru je vsoučasnosti řešen studentský projekt malého laserového pracovištěpodpořenýgrantemFRVŠ.Cílemprojektujevytvořenílaserovéhopracovištěsvépomocía smaximálním použitím modulární konstrukce zvolně dostupných a předevšímfinančně nenákladných dílů. Hlavními součástmi jsou především laserová dioda, CNCpohybovýstůlaovládánípomocíCAD/CAMprogramunaPC.Jevyužitalaserovádiodaovlnovédélce445nmavýkonu1W.OposuvysestaráXYZpohybovýstůlaPCvybavenéprogramem řídícím pohyb os a konstrukčním CAD/CAM software. Regulace výkonulaseru vrozsahu 0‐1 W je provedena zřídícího programu přes TTL obvod. Sezakrytovánímlaserusepočítá,takabybylamožnábezpečnáprácestudentůpřivýuce.

Použití tohoto laseru je velmi omezené především zdůvodu nízkého výkonu diody arelativněmalékvalityvýstupníhopaprsku.Velikostnastavenéhoohniska0,1x0,4mma1 W výkonu umožňuje řezání papíru a velmi tenkých kovových fólií. Parametry animožnostmi použití tento laser tedy neohromí, ale jako hlavní výhodu této koncepcelaserového stroje považujeme jeho modularitu. Protože laserové diody neustálevýkonověrostouabrzybudoudobředostupnéijednomódovélaserovédiodyovysokémvýkonu,počítámevbrzkédoběsvýkonnějšílaserovoudiodouažkolem10W.Oblastizájmu:Našísnahoujezajistitkvalitnívýukustudentůvoblastitechnologickýchmožnostílaserů.Zatímtoúčelempřivítámekaždouspoluprácivoblastivýzkumuřezání,svařování, navařování laserem,možnosti diplomových a bakalářských prací. Současněbudemerádizakaždoupomocpřiřešenínašeholaserovéhoprojektu.

49


JMENNÝREJSTŘÍK

AasMehdi MIKROKAPÉNKOVÉLASERY 28BeranJosef LASERYVOPTICKÝCHKOMUNIKACÍCH 9BernatováSilvie AUTOMATICKÉTŘÍDĚNÍMIKROOBJEKTŮNAZÁKLADĚ


RAMANOVSKÁPINZETA 10BičišťováRadka NÁVRHAOPTIMALIZACELASEROVÝCHTECHNOLOGIÍVE

VCSVTT11

BrajerJan NÁVRHAOPTIMALIZACELASEROVÝCHTECHNOLOGIÍVEVCSVTT

11

BrzobohatýOto JEDNOSVAZKOVÁOPTICKÁTŘÍDIČKAMIKROOBJEKTŮ 12BřezinaPetr ŠIROKOSPEKTRÁLNÍLASEROVÉZDROJE‐GENERACE

SUPERKONTINUA13

BuchtaZdeněk AUTOMATNAKALIBRACIKONCOVÝCHMĚREK 14ČechRadim LASEROVÉTECHNOLOGIEVOFTALMOLOGICKÉPRAXI–

AKTUÁLNÍSTAVAVÝHLED15

ČeledováJana ALISI‐ APLIKAČNÍLABORATOŘEÚPTAVČR 43ČípOndřej LASEROVÉMĚŘICÍSYSTÉMYVNANOMETROLOGII 32 METODAMĚŘENÍLINEARITYSTUPNICELASEROVÉHO

INTERFEROMETRUPOMOCÍFEMTOSEKUNDOVÉHOHŘEBENEOPTICKÝCHFREKVENCÍ

16

ČížekMartin LASEROVÉMĚŘICÍSYSTÉMYVNANOMETROLOGII 32 STABILIZACEFEMTOSEKUNDOVÉHOLASERUPOMOCÍ

SOFTWAROVĚDEFINOVANÉHORÁDIA17

ČižmárTomáš JEDNOSVAZKOVÁOPTICKÁTŘÍDIČKAMIKROOBJEKTŮ 12DvořáčekPavel INOVACEAVÝVOJPRODUKTŮVEFIRMĚLAO 18HálaAleš TRANSFERTECHNOLOGIÍAKOMERCIALIZACEVÝSTUPŮ

LASEROVÝCHPROJEKTŮ19

HelánRadek NÁVRHAVÝROBAVLÁKNOVÝCHDIFRAKČNÍCHSTRUKTUR 20HiklováHelena MĚŘENÍVLASTNOSTÍPOVRCHULASEREMNATAVENÉHO

DENTINU25

HoláMiroslava INTERFEROMETRKOMPENZUJÍCÍFLUKTUACEINDEXULOMUVZDUCHUVOSEMĚŘENÍ

21

HolíkMilan STIMULOVANÝBRILLOUINŮVROZPTYLAJEHOVYUŽITÍ 22HrabinaJan ETALONYOPTICKÝCHFREKVENCÍ 23 LASEROVÉMĚŘICÍSYSTÉMYVNANOMETROLOGII 32HradilZdenek ANALÝZALASEROVÝCHSVAZKŮ‐ INFORMACEUKRYTÁV

KOHERENCI44

HuclVáclav JEDNOTKAPROMONITOROVÁNÍINDEXULOMUVZDUCHUPROKOREKCEPŘILASEROVÉMMĚŘENÍDÉLKY

24

ChmelíčkováHana DETEKCEPENETRACELASEROVÝCHSVARŮVREÁLNÉMČASE

45


25

ChvátalLukáš JEDNOSVAZKOVÁOPTICKÁTŘÍDIČKAMIKROOBJEKTŮ 12 ROZPTYLLASEROVÉHOZÁŘENÍNANEHOMOGENNÍ

MIKROČÁSTICI:MODELOVÁNÍMETODOUKONEČNÝCHPRVKŮ

46

JáklPetr AUTOMATICKÉTŘÍDĚNÍMIKROOBJEKTŮNAZÁKLADĚRAMANOVSKÉPINZETY

29

50



26

JedličkaPetr ELEKTRONIKAPROLASEROVÉSYSTÉMYAPŘÍKLADJEJÍHONESTANDARDNÍHOPOUŽITÍ

27

JežekJan AUTOMATICKÉTŘÍDĚNÍMIKROOBJEKTŮNAZÁKLADĚRAMANOVSKÉPINZETY

29

MIKROKAPÉNKOVÉLASERY 28 RAMANOVSKÁPINZETA 10JonášAlexandr MIKROKAPÉNKOVÉLASERY 28KaňkaJan AUTOMATICKÉTŘÍDĚNÍMIKROOBJEKTŮNAZÁKLADĚ


KarásekVítězslav JEDNOSVAZKOVÁOPTICKÁTŘÍDIČKAMIKROOBJEKTŮ 12KirazAlper MIKROKAPÉNKOVÉLASERY 28KlečkaMartin FIRMALAO‐ PRŮMYSLOVÉSYSTÉMY,S.R.O. 30KolaříkVladimír POČÍTAČEMGENEROVANÉHOLOGRAMY‐CGH 31LazarJosef LASEROVÉMĚŘICÍSYSTÉMYVNANOMETROLOGII 32LešundákAdam INSTRUMENTACEPROSPEKTRÁLNÍANALÝZU

MOLEKULÁRNÍABSORPCEPLYNŮPOMOCÍFEMTOSEKUNDOVÉHOHŘEBENEOPTICKÝCHFREKVENCÍ

33

MatějkaMilan POČÍTAČEMGENEROVANÉHOLOGRAMY‐CGH 31MikelBřetislav SPECIÁLNÍOPTICKÁVLÁKNAAVLÁKNOVÉBRAGGOVY

MŘÍŽKY34

MikšAntonín APLIKACELASEROVÝCHMĚŘICÍCHMETODPŘIKONTROLEKVALITYOPTICKÝCHSOUSTAVATVARUPOVRCHŮ

38

MoserMartin MIT‐ LASERY,FOTONIKAAJEMNÁMECHANIKA 35MrňaLibor AKTIVNÍŘÍZENÍAOPTIMALIZACELASEROVÉHO

SVAŘOVACÍHOPROCESU36

NěmečekStanislav LASEREMMODIFIKOVANÉVLASTNOSTIPOVRCHŮ 37NovákJiří APLIKACELASEROVÝCHMĚŘICÍCHMETODPŘIKONTROLE

KVALITYOPTICKÝCHSOUSTAVATVARUPOVRCHŮ38

NovákPavel APLIKACELASEROVÝCHMĚŘICÍCHMETODPŘIKONTROLEKVALITYOPTICKÝCHSOUSTAVATVARUPOVRCHŮ

38

NožkaLibor DETEKCEPENETRACELASEROVÝCHSVARŮVREÁLNÉMČASE

44

OulehlaJindřich LIDTTESTYOPTICKÝCHKOMPONENTŮPŘIKRYOGENNÍCHTEPLOTÁCH

39

PilátZdeněk AUTOMATICKÉTŘÍDĚNÍMIKROOBJEKTŮNAZÁKLADĚRAMANOVSKÉPINZETY

29

MIKROKAPÉNKOVÉLASERY 28 OPTICKÉCHYTÁNÍJEDNOBUNĚČNÝCHŘASNA735‐1064NM:

HODNOCENÍOPTICKÉHOPOŠKOZENÍ40

RAMANOVSKÁPINZETA 10PlasguraPetr VYUŽITÍLASERUVUROLOGII 41PřádkaMiroslav VYUŽITÍLASERUVUROLOGII 41RandulaAntonín KLINICKÉVYUŽITÍPULZNÍHOLASERUVLÉČBĚISCHEMICKÉ

CHOROBYDOLNÍCHKONČETIN

RůžičkaBohdan ALISI‐ APLIKAČNÍLABORATOŘEÚPTAVČR 43RůžičkaFilip RAMANOVSKÁPINZETA 10ŘeháčekJaroslav ANALÝZALASEROVÝCHSVAZKŮ‐ INFORMACEUKRYTÁV

KOHERENCI44

ŘihákováLenka MĚŘENÍVLASTNOSTÍPOVRCHULASEREMNATAVENÉHODENTINU

25

51


SamekOta AUTOMATICKÉTŘÍDĚNÍMIKROOBJEKTŮNAZÁKLADĚRAMANOVSKÉPINZETY

29

RAMANOVSKÁPINZETA 10SchwenkMatthias KLINICKÉVYUŽITÍPULZNÍHOLASERUVLÉČBĚISCHEMICKÉ

CHOROBYDOLNÍCHKONČETIN

StoklasaBohumil ANALÝZALASEROVÝCHSVAZKŮ‐ INFORMACEUKRYTÁVKOHERENCI

44

ŠebestováHana DETEKCEPENETRACELASEROVÝCHSVARŮVREÁLNÉMČASE

45


25

ŠerýMojmír AUTOMATICKÉTŘÍDĚNÍMIKROOBJEKTŮNAZÁKLADĚRAMANOVSKÉPINZETY

29

LASEROVÉMĚŘICÍSYSTÉMYVNANOMETROLOGII 32 RAMANOVSKÁPINZETA 10ŠilerMartin JEDNOSVAZKOVÁOPTICKÁTŘÍDIČKAMIKROOBJEKTŮ 12 ROZPTYLLASEROVÉHOZÁŘENÍNANEHOMOGENNÍ


46


26

ŠmídRadek STUDIUMMATERIÁLŮSNÍZKOUTEPLOTNÍROZTAŽNOSTÍZAPOMOCÍOPTICKÉHOHŘEBENE

47

ŠvábekRoman HILASE– NOVÉLASERYPROPRŮMYSLAVÝZKUM 48 NÁVRHAOPTIMALIZACELASEROVÝCHTECHNOLOGIÍVE

VCSVTT11

TesařSvobodováZoja ALISI‐ APLIKAČNÍLABORATOŘEÚPTAVČR 43ThiemeM KLINICKÉVYUŽITÍPULZNÍHOLASERUVLÉČBĚISCHEMICKÉ

CHOROBYDOLNÍCHKONČETINTrtílekMartin AUTOMATICKÉTŘÍDĚNÍMIKROOBJEKTŮNAZÁKLADĚ


VondroušPetr STAVBAJEDNODUCHÉHOCNCLASERUPROVÝUKU 49ZemánekPavel AUTOMATICKÉTŘÍDĚNÍMIKROOBJEKTŮNAZÁKLADĚ


JEDNOSVAZKOVÁOPTICKÁTŘÍDIČKAMIKROOBJEKTŮ 12 MIKROKAPÉNKOVÉLASERY 28 RAMANOVSKÁPINZETA 10 ROZPTYLLASEROVÉHOZÁŘENÍNANEHOMOGENNÍ


46


26

52


53


SPONZOŘI

www.lao.cz

www.mit‐laser.cz

tetur.moraviavitis.cz

54

Název: SborníkupříspěvkůmultioborovékonferenceLASER52

(elektronickáverze)

Editor: BohdanRůžička,JanaČeledová

Vydavatel: ÚstavpřístrojovétechnikyAVČR,v.v.i.

Vydánovroce: 2012

Vydání: první

Náklad: ∞

Zaobsahovouajazykovouúpravuodpovídajíautořipříspěvků.ISBN978‐80‐87441‐09‐1

Date post:	27-Mar-2021
Category:	Documents
Upload:	others
View:	0 times
Download:	0 times

Sborník příspěvků multioborové konference -...

Documents