A GAMF ELI-ALPS-hoz kapcsolódó tevékenységének bemutatása

Átírás

1 A GAMF ELI-ALPS-hoz kapcsolódó tevékenységének bemutatása Kecskeméti F iskola GAMF Kar, 6000 Kecskemét, Izsáki út 10., Tel: ; kohazi-kis.ambrus@gamf.kefo.hu

2 Az el adás vázlata 1 A Kecskeméti F iskoláról röviden 2 3 4

3 Kecskeméti F iskola GAMF Kar Képzéseink Járm ves csapatok Lézeres kutatások

4 A Kecskeméti F iskoláról röviden Képzéseink Járm ves csapatok Lézeres kutatások Képzések a GAMF Karon gépészmérnök járm mérnök anyagmérnök mérnökinformatikus

5 Duális képzés fellegvára Képzéseink Járm ves csapatok Lézeres kutatások

6 Járm ves csapatok Képzéseink Járm ves csapatok Lézeres kutatások Karunkon nagy hagyománya van a különböz kategóriájú járm építési versenyeken való indulásnak és a jó szereplésnek is.

7 Lézeres kutatások a f iskolán Képzéseink Járm ves csapatok Lézeres kutatások Hárman dolgozunk a f iskolán olyanok, akik lézerzikából szereztük a PhD fokozatunkat: Klebniczki József, Görbe Mihály, K házi-kis Ambrus. A f iskolán lézerzika tárgyában folytatott kutatási területeink: optikai keresztpolaizációs jeleségek, lézerrezonátorok modellezése és tervezése, dielektrikumtükrök modellezése és tervezése, hullámos felületek, rétegszerkezetek reexiós tulajdonságai, lézerek rádiófrekvenciás rezonanciái.

8 Lézeres laboratórium Képzéseink Járm ves csapatok Lézeres kutatások TIOP-pályázat keretében 2011-ben kialakítottunk egy lézeres optikai laboratóriumot

9 A képzés tartalma Toborzás Együttm ködés más intézményekkel Végkifejlet TÁMOP keretében vállalt technikus képzés Egy korábbi európai pályázat keretében felmért kutatói intézeti igények alapján kezdtük a képzés megszervezését. Eredetileg Fels fokú Szakképzés (Fels oktatási Szakképzés) keretében gondolkoztunk technikusi szintnek ezt felelt volna meg legjobban, nappali tagozaton több órában, gyakorlatiasabb lehetne, de az oktatási rendszer merevsége miatt el kellett vetnünk ezt. Végül is a jóval kevesbé szabályozott szakirányú továbbképzési szak, azaz másoddiplomás (levelez s) képzési forma mellett döntöttünk.

10 A képzés tartalma Toborzás Együttm ködés más intézményekkel Végkifejlet Lézerlaboratóriumi szakmérnök/szakember szakirányú továbbképzési szak A képzés célja az ELI-ALPS számára technikusi szint szakemberek képzése. Szakmérnök: A képzésben m szaki képzési területen, legalább alapképzésben, vagy a korábbi képzési rendszer szerinti legalább f iskolai szint képzésben szerzett mérnöki oklevéllel rendelkez k vehetnek részt. Szakember: A képzésben bármely képzési területen, legalább alapképzésben, vagy a korábbi képzési rendszer szerinti legalább f iskolai szint képzésben szerzett oklevéllel rendelkez k vehetnek részt.

11 A végzett hallgatók mihez értsenek? A képzés tartalma Toborzás Együttm ködés más intézményekkel Végkifejlet A lézeres technológiát is alkalmazó laboratóriumokban felmerül technológusi szint feladatokat lát el. A laboratóriumban dolgozó kutatók munkáját segítve szakmai vezetés mellett új elektrotechnikai, mechanikai eszközöket állít össze; optikai beállításokat, karbantartást végez. Segít a laboratóriumba kerül eszközök üzembe helyezésében és m ködtetésében. A laboratóriumban folyó mérések végzéséhez és az azokból nyert adatok feldolgozásához hatékony segítséget nyújt.

12 Oktatott tantárgyak A képzés tartalma Toborzás Együttm ködés más intézményekkel Végkifejlet

13 A Kecskeméti F iskoláról röviden A képzés tartalma Toborzás Együttm ködés más intézményekkel Végkifejlet Toborzás Csak ingyenes reklámfelületeket használtunk környékbeli újságokba, rádiókba került reklámanyag, riportok. A 15 meghírdetett helyre 75-en jelentkeztek a képzést a TÁMOP támogatja. Felvételi elbeszélgetést tartottunk (10-10 perc).

14 A Kecskeméti F iskoláról röviden A képzés tartalma Toborzás Együttm ködés más intézményekkel Végkifejlet Szakmai kirándulások SZBK SZTE SZTE BMGE

15 Laboratóriumi gyakorlat az SZTE-n A képzés tartalma Toborzás Együttm ködés más intézményekkel Végkifejlet A gyakorlatok többségében a Kecskeméti F iskolán zajlottak, de az optika II. tantárgy laboratóriumi gyakorlatait azonban részben a Szegedi Tudományegyetemen végezhették el a hallgatók.

16 Konklúzió A képzés tartalma Toborzás Együttm ködés más intézményekkel Végkifejlet Végül is úgy érzem összességében sikerült jól kiválasztanunk a hallagatókat szorgalmasak, ügyesek voltak. Végül csupán egy hallgató morzsolódott le véglegesen, de ebben a viszgaid szakban csak 11 hallgató fut neki az államvizsgának. Nélkülözhetetlen az ELI-vel való együttm ködés.

17 Három MSc szint (egyetemi) kurzus lektorált tananyagai Optikai alapok az ELI-ALPS tükrében I. magyar és angol nyelv tananyag, magyar nyelv e-learning anyag; Optikai alapok az ELI-ALPS tükrében II. magyar és angol nyelv tananyag, magyar nyelv e-learning anyag; Optikai méréstechnikai módszerek az optikai alkatrészek és felületek min sítésére I. Interferometria, felületek min sítésére (lézeres laboratóriumi gyakorlat) magyar és angol nyelv tananyag.

18 Három PhD kurzus tananyagai Optikai alapok az ELI-ALPS tükrében I. magyar és angol nyelv tananyag, magyar nyelv e-learning anyag; Optikai alapok az ELI-ALPS tükrében II. magyar és angol nyelv tananyag, magyar nyelv e-learning anyag; Nagy intenzitású terek kölcsönhatása atomokkal, molekulákkal és szilárdtestekkel magyar és angol nyelv tananyag, magyar nyelv e-learning anyag.

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

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

21 A Kecskeméti F iskoláról röviden 3D-fénynyalábok viselkedésének tanulmányozása 0 fok 30 fok 60 fok 90 fok Fénynyalábok valódi, háromdimenziós karaktere a polarizációs tulajdonságaiban domborodik ki.

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

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

24 Fázismodulált tükrök tervezése Akár 100 réteg szimultán optimalizációja is lehetséges.

25 A tükrök jellemz inek viszgálata

26 A fényintenzitás id függése az id szerkezetben GDD = -75 fs 2 GDD = 0 fs 2 GDD = 75 fs 2 GDD = 150 fs nm középhullámhosszúságú, 56 nm spektrális félértékszélesség (28 fs id beli félértékszélesség ) fényimpulzus visszaver dése

27 Paraxiális Gauss-fénynyalábok lézer reonátorokban A q komplex görbületi sugár deniálja az alapmódusú Gauss-fénynyaláb tulajdonságait: q = z + j π w 2 0 λ, 1 q = 1 R j λ π w 2. Önkonzisztens értéke q nak az alábbi egyenletb l számolható: q = A q + B C q + D. A megoldás a következ képpen írható: q = A D 2 C + j 1 m 2 C, m = A + D 2, m < 1.

28 Fénynyaláb-vastagság perturbáció Az önkontisztens fénynyalábtól eltér nyaláb körülfutása 1 q + y 2 = A (q + y 1) + B C (q + y 1 ) + D Ha a körülfutási ABCD mátrixnak csak valós elemei vannak, akkor a perturbáló y -nak csak a komplex fázisa változik. y 2 = ( ) 2 m j C C 1 m 2 y1 = e j ϕ(m) y 1 1 A.E. Siegman: Lasers, University Science Books, 1986

29 Általánosított Fresnel-integrál Az általánosított Fresnel-integrállal 2 leírható a rezonátroban torzult fénynyaláb körülfutá sa is. ˆ + u (x 2 ) = e j k L K (x 2, x 1 ) u (x 1 ) dx 1, K (x 2, x 1 ) = [ j B λ exp j π ( ) ] A x 2 B λ 1 2 x 1 x 2 + D x2 2 A Gauss-fénynyaláb a körülfutás önkonzisztens megoldása: u (x) = E exp ( j π x ) 2 λ q 2 A.E. Siegman: Lasers, University Science Books, 1986

30 Fénynyaláb kibillenése lézer rezonátorban Kibillent fénynyaláb: u (x 1 ) = E 1 exp ( j π x ) 1 2 λ q + j 2 β 1 x 1 Egy körülfutást követ en (a paraxiális közelítés els rendjében) ( u (x 2 ) = E 2 exp j π x ) 2 2 λ q + j 2 β 2 x 2 ( m + j C C β 2 = 1 m 2) β 1 = e j ψ(m) β 1

31 Rezonancia id késleltetéses rendszerekben Tekintsünk egy komplex-érték y paramétert, amit zaj gerjeszt: n (t) + (1 α) e j ϕ y (t T ) = y (t)

32 Rezonáns viselkedés Y (f ) 2 = N (f ) (1 α) 2 2 (1 α) cos (ϕ 2 π f /f 0 ) f res = f 0 ( ϕ 2 π + k ) complex real

33 Lézer rezonátorok hangolható rezonanciái A rezonanciáknak a lézer stabilitási paramétere függvényei: nyaláb szélessége fázisfront görbületi sugara nyaláb pozíció kibillenési szög

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

35 Kés-éle módszer Egy kés éle (penge) mellett átjutú fénynyaláb teljesítményét mértük egy gyors fotodetektor segítségével. A fotodetektor jelét egy spektrális analizátorként használt Agilent DSO 9254 digitális oszcilloszkóp segítségével vizsgáltuk.

36 Az átjutó fénynyaláb teljesítményében meggyelhet rezonanciák Rezonancoákat találtunk a kés éle mellett elhaladó fénynyaláb teljesítményét mér fotodetektor jelében (a háttér za dbm). Az M 2 lézer tükör mozgatásával ezen reonanciák frekvenciája változott (f 0 = 207 MHz). A teljes fénynyaláb teljesítményében nem gyeltünk meg hasonló rezonanciákat.

37 A rezonáns frekvenciáknak az M 2 lézer tükör pozíciójától való függése A folytonos görbék az illesztett elméleti görbéket mutatják. A rezonanciák frekvenciájának a stabilitási paramétert l való függését az elmélet helyesen jósolta meg. A szaggitális irányban a rezonanciák frekvenciáinak hasonló függését lehetett meggyelni, csak éppen az eltér eekív rezonátor miatt eltolódott görbékkel.

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

42 Köszönöm a gyelmet!