PREDSTAVITEV LASERSKE TEHNIKE V ČASU IN...
Transcript of PREDSTAVITEV LASERSKE TEHNIKE V ČASU IN...
Osnove laserske tehnike
PREDSTAVITEV LASERSKE TEHNIKE V ČASU IN PROSTORU
Ljubljana, 2012
1
Osnove laserske tehnike
VSEBINA
2
Pomembni tehnološki preboji v zgodovini človeštva
Razvoj laserja
Uporaba laserske tehnike
Osnove laserske tehnike
POMEMBNI TEHNOLOŠKI PREBOJI V ZGODOVINI ČLOVEŠTVA
3
Pod pojmom tehnološki preboj razumemo niz iznajdb na določenem tehničnem področju, ki so bistveno spremenila, izboljšala življenje ljudi.
Osnove laserske tehnike
POMEMBNI TEHNOLOŠKI PREBOJI V ZGODOVINI ČLOVEŠTVA
4
Pred 1.7 milijona let: uporaba mehanske energije
• Izdelava lastnega orodja in orožja je naše prednike ločila od živalskih vrst in omogočila prednost pri preživetju.
Osnove laserske tehnike
POMEMBNI TEHNOLOŠKI PREBOJI V ZGODOVINI ČLOVEŠTVA
5
Pred cca. 6000 leti: Uporaba kemične energije
• Taljenje kovin omogoči izdelavo izboljšanih orodij za kmetovanje in lov.
• Posledično se razvijejo prve večje civilizacije.
Osnove laserske tehnike
POMEMBNI TEHNOLOŠKI PREBOJI V ZGODOVINI ČLOVEŠTVA
6
Antika: Uporaba vetrne in vodne energije
• Vetrni in vodni mlini predstavljajo začetek industializacije.
• Jadrnice omogočijo odkritja novih svetov in trgov.
Osnove laserske tehnike
POMEMBNI TEHNOLOŠKI PREBOJI V ZGODOVINI ČLOVEŠTVA
7
1701: Uporaba parne energije
• Črpanje vode.
• Začetek kopenskega transporta brez vprege.
• Začetek industrijske revolucije.
Osnove laserske tehnike
POMEMBNI TEHNOLOŠKI PREBOJI V ZGODOVINI ČLOVEŠTVA
8
1831: Uporaba električne energije
• električni motor,
• varjenje,
• električno gretje,
• radio, TV, telefon,
• računalniki in
• hladilnik
Faradajev generator .
Osnove laserske tehnike
POMEMBNI TEHNOLOŠKI PREBOJI V ZGODOVINI ČLOVEŠTVA
9
1867: Uporaba kemične energije – motor z notranjim zgorevanjem
• Vozila in letala omogočijo prevoz oseb in blaga na praktično vsako točko planeta.
• Pričeli smo postajati globalna skupnost.
Osnove laserske tehnike
POMEMBNI TEHNOLOŠKI PREBOJI V ZGODOVINI ČLOVEŠTVA
10
1942: Uporaba jedrske energije • Tega leta je Enrico Fermi v Chicagu pognal prvi jedrski reaktor.
• Žal je bila naslednjič jedrska energija uporabljena v vojaške namene, kar je močno spremenilo politične ureditve v svetu.
• Danes se jedrska energija uporablja kot nadomestek fosilnih goriv v nuklearnih elektrarnah.
• Lahko rečemo, da je še veliko rezerv v tej vrsti energije.
1942: Reaktor v katerem je stekla prva nadzorovana jedrska reakcija
1951: Prve štiri luči, gnane iz jedrske elektrarne
Osnove laserske tehnike
POMEMBNI TEHNOLOŠKI PREBOJI V ZGODOVINI ČLOVEŠTVA
11
1960: Uporaba svetlobne energije: Primeri svetlobnih intenzit [W/m2]: 10-12 meja zaznavnosti pri človeku 10-6 temna noč 10-3 noč v soju Meseca 100 sobna svetloba 103 sončna svetloba (na Zemlji) 106 sončna peč 109 sončna svetloba (na površju Sonca) 1012
1015 1018 1021 1024
Laserska svetloba NIF
1022 W/m2
10-3 W/m2
1012 W/m2
Osnove laserske tehnike
RAZVOJ LASERJA
12
• Mejniki razvoja LASERJA:
• 1917: Albert Einstein napove možnost obstoja stimulirane emisije.
• 1951: Charles H. Towns demonstrira možnost ojačanja mikrovalov s stimulirano emisijo – izum MASERJA.
• 1957: Gordon Gould razdela več ključnih idej za realizacijo laserja (optični resonator, načini vzbujanja aktivne snovi, …). Leta 1959 prijavi patent, ki je podeljen po 30-letni “patentni vojni”. Prvi uporabi kratico LASER.
• 1958: Arthur Schawlow in Charles Towns prva objavita koncept zgradbe “optičnega maserja” (neodvisno od Goulda).
Osnove laserske tehnike
RAZVOJ LASERJEV
13
• 16. maj 1960: Teodor Maiman razvije prvi delujoč laser (bliskovni rubinov).
• november 1960: prvi uranov laser.
• 1961: He-Ne laser
• 1962: polprevodniški laser
• 1964: Nd:YAG laser
• 1964: CO2 laser
• 1970: ekscimerni laser
Prvi laser
Osnove laserske tehnike
VRSTE LASERJEV
14
Do danes je razvita množica laserjev, s katerimi lahko svetlobno energijo uporabljamo kontrolirano in učinkovito.
Vir: www.wikipedia.com
Osnove laserske tehnike 15
Največji laser National Ignition Facility, Lawrence Livermore Nat. Lab. Livermore, Kalifornija, ZDA
Najmanjši laser Polprevodniški laser (laserska dioda)
Osnove laserske tehnike
NATIONAL IGNITION FACILITY
16
http://en.wikipedia.org/wiki/National_Ignition_Facility
Osnove laserske tehnike
UPORABA LASERSKE TEHNIKE
17
Obdelava materialov
Trgovina in industrija
Komunikacije
Shranjevanje podatkov
Merilna tehnika
Medicina
Okolje
Trg laserskih sistemov v letu 2010:
Vir: Laser Focus World, Januar 2011, 40-42
Osnove laserske tehnike
UPORABA LASERSKE TEHNIKE
18
Obdelava materialov
• varjenje
• rezanje
• označevanje
• vrtanje in dolbenje
• toplotne obdelave
• hitra izdelava prototipov (stereolitografija, lasersko sintranje)
Osnove laserske tehnike 19
KONVENCIONALNO IN LASERSKO SPAJANJE
Izmet: ~7% Čas izdelave: 100 sekund
Izmet: <0.2% Čas izdelave: 30 sekund
Osnove laserske tehnike
UPORABA LASERSKE TEHNIKE
20
Trgovina in industrija
• branje črtnih kod
• tiskalniki
• označevanje izdelkov
Osnove laserske tehnike
UPORABA LASERSKE TEHNIKE
21
Komunikacije in shranjevanje podatkov
• CD in DVD
• optična omrežja
• optična obdelava podatkov
Osnove laserske tehnike
UPORABA LASERSKE TEHNIKE
22
Merilna tehnika:
• merjenje dolžin
• niveliranje
• laserska mikroskopija
• 3D metrologija
• holografija
• laserski radar
• laserska spektroskopija
Retroreflektor na luni (Apollo 11; 1969)
Osnove laserske tehnike
UPORABA LASERSKE TEHNIKE
23
Medicina
• zobozdravstvo
• očesna medicina
• estetska kirurgija
• razbijanje kamnov
Laserski žarek odstrani plast roženice in s tem korigira dioptrijo očesa
Osnove laserske tehnike
LASERSKA TEHNOLOGIJA V SLOVENIJI
24
Proizvajalci in večji uporabniki:
Fotona d.d.
Optotek d.o.o.
LPKF Laser & Elektronika d.o.o.
TIC - LENS Laserske Tehnologije, d.o.o.
SICO – Arja vas
Mnogi drugi uporabniki laserske tehnologije …
Raziskovalne in izobraževalne institucije:
Univerza v Ljubljani: Fakulteta za strojništvo Fakulteta za elektrotehniko FMF - Oddelek za fiziko, Inštitut Jožef Stefan
Univerza v Mariboru: FERI
Osnove laserske tehnike 25
Dermatologija Industrija
Zobozdravstvo
Vojaška oprema
Osnove laserske tehnike 26
LPKF d.o.o. Laserji in laserski obdelovalni sistemi za mikroelektroniko in fotovoltaiko
Vodilni v svetu v izdelavi sistemov za hitro izdelavo prototipov v mikroelektroniki
© 2009
Osnove laserske tehnike
POMEMBNI TEHNOLOŠKI PREBOJI V ZGODOVINI ČLOVEŠTVA
27
Ali lahko trdimo, da laserska tehnika predstavlja pomemben tehnološki preboj?
Ob iznajdbi so laser imenovali tudi "a solution looking for a problem“ oziroma “rešitev, ki išče probleme”.
Iz zgodovine vemo, da so bili nagrajeni vedno tisti, ki so v iznajdbah videli priložnost, in ne grožnjo [Steen].
Laserska tehnika nedvomno je velika priložnost.
Izkoritimo jo!