Application of Lasers in Technology
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | IOEVXCSM-ALTE-23L |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Application of Lasers in Technology |
Jednostka: | Instytut Optoelektroniki |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
Język prowadzenia: | angielski |
Forma studiów: | stacjonarne |
Rodzaj studiów: | II stopnia |
Rodzaj przedmiotu: | wybieralny |
Forma zajęć liczba godzin/rygor: | W 20/+, C 4/+, L 12/+, razem: 36 godz. |
Przedmioty wprowadzające: | Fizyka, optyka, podstawy elektroniki kwantowej, źródła promieniowania EM, technika laserowa / wymagania wstępne: podstawy fizyki laserów, wiązki laserowe i ich transformacja przez układy optyczne, podstawy optyki, zjawiska nieliniowe w optyce |
Autor: | dr inż. Roman Ostrowski |
Bilans ECTS: | 2 pkt ECTS |
Skrócony opis: |
Rodzaje laserów, elementy i systemy optyczne stosowane w obróbce materiałów – przegląd; przykłady laserów w makro i mikro obróbce; oddziaływanie promieniowania z materiałami: model Lorentz`a-Drude`a; parametry optyczne i cieplne materiałów; odbicie i absorpcja; transport energii; zmiany fazy; ekranowanie plazmowe; zakresy oddziaływań: reżim cw i milisekundowy (stacjonarny i quasi-stacjonarny), reżim nanosekundowy, reżim pikosekundowy, reżim femtosekundowy („zimna ablacja”); lasery w inżynierii powierzchni – polerowanie, grawerowanie, teksturowanie, napawanie, utwardzanie uderzeniowe, czyszczenie, bezpośrednia litografia interferencyjna w mikro- i nanotechnologii - przykłady zastosowań; lasery w obróbce objętościowej materiałów – hartowanie, spawanie, cięcie, wiercenie i inne zastosowanie laserów w przemyśle - przykłady zastosowań. |
Pełny opis: |
Wykłady 1. Rodzaje obróbki laserowej materiałów. Rodzaje laserów, elementy i systemy optyczne stosowane w obróbce materiałów – przegląd. (4 godziny) 2. Oddziaływanie promieniowania laserowego z materią: polaryzacja i dyspersja, absorpcja promieniowania laserowego w dielektrykach i półprzewodnikach, absorpcja promieniowania laserowego w metalach, model Lorentz`a-Drude`a, czynniki wpływające na absorpcję, parametry optyczne i cieplne materiałów - odbicie i absorpcja (4 godziny) 3. Zakresy oddziaływania promieniowania laserowego z materią: reżim cw i milisekundowy (stacjonarny i quasi-stacjonarny), reżim nanosekundowy, reżim pikosekundowy, reżim femtosekundowy („zimna ablacja”), ekranowanie plazmowe, transport energii, przejścia fazowe (4 godziny). 4. Lasery w inżynierii powierzchni – polerowanie, grawerowanie, teksturowanie, napawanie, utwardzanie uderzeniowe, czyszczenie, bezpośrednia litografia interferencyjna w mikro- i nanotechnologii - przykłady zastosowań (4 godziny) 5. Lasery w obróbce objętościowej materiałów – hartowanie, spawanie, cięcie, wiercenie i inne zastosowanie laserów w przemyśle - przykłady zastosowań (4 godziny) Ćwiczenia 1. Lasery w objętościowej obróbce materiałów (2 godziny) Analiza parametrów laserowych, materiałowych, optycznych procesowych oraz ich związki, zastosowanie do przypadku cięcia laserowego. 2. Lasery w inżynierii powierzchni (2 godziny) Analiza i powiązanie parametrów wiązki laserowej (gęstość energii, czas trwania impulsu, częstotliwość repetycji) z szybkością skanowania na powierzchni oraz wpływ nakładania się impulsów podczas czyszczenia laserowego Laboratoria 1. Modyfikacja powierzchni metali metodą bezpośredniej laserowej litografii interferencyjnej (DLIL) (4 godziny) Wykonanie okresowych rowków metodą DLIL na powierzchni wybranych metali i ich analiza mikroskopowa. 2. Modyfikacja powierzchni metali metodą bezpośredniego zapisu laserowego (DLW) (4 godziny) Przeprowadzenie procesu grawerowania i wycinania rowków metodą DLW przy różnych parametrach i ich analiza mikroskopowa. 3. Czyszczenie laserowego obiektów zabytkowych (4 godziny) Wykonanie prób czyszczenia laserowego wybranych fragmentów obiektów zabytkowych z kamienia. Wpływ energii impulsu, ogniskowania wiązki, częstotliwości repetycji oraz szybkości przesuwu wiązki na wydajność czyszczenia. |
Literatura: |
1. Wilaim M. Steen, Joytirmoy Mazumder, Laser Material Processing, Fourth Edition, Springer-Verlag London Limited 2010 2. Dieter Bäuerle, Laser Processing and Chemistry, Fourth Edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011 3. Reinhard Iffländer, Solid-State Lasers for Materials Processing, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2001 4. Eugene Hecht, Optics, 4th Eddition, Addison Wesley 2002 5. W. Koechner, Solid-State Laser Engineering. 5th Edition, Springer 1999 6. S. Mishra, V. Yadava, Laser Beam MicroMachining (LBMM) – A review, Optics and Lasers in Engineering 73 (2015) 89–122 7. X. Liu, D. Du, and G. Mourou, Laser Ablation and Micromachining with Ultrashort Laser Pulses, IEEE J. Quant. Electron., 33 (1997) 1706-1716 |
Efekty uczenia się: |
W1 / ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie fizyki, obejmującą podstawy fizyki kwantowej i fizykę ciała stałego, podstawy fizyki laserów w tym wiedzę niezbędną do zrozumienia zjawisk fizycznych mających istotny wpływ na właściwości nowych materiałów, działanie elementów elektronicznych i optoelektronicznych oraz zna metody i sposoby opisu właściwości optycznych ośrodków materialnych i oddziaływania promieniowania laserowego z ośrodkami materialnymi / K_W06 U1/ Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; także w języku angielskim / K_U02 U2 / Potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich i prostych problemów badawczych metody analityczne, symulacyjne i eksperymentalne, integrując przy tym wiedzę z zakresu dziedzin nauki i dyscyplin naukowych właściwych dla optoelektroniki, uwzględniając także aspekty pozatechniczne, potrafi ocenić przydatność metod i narzędzi służących do rozwiązania zadania inżynierskiego, charakterystycznego dla optoelektroniki, w tym dostrzec ograniczenia tych metod i narzędzi / K_U07, K_U08, K_U13 K1 / Dostrzega potrzebę ciągłego zdobywania wiedzy i kompetencji, wie jak inspirować proces uczenia się innych osób, jest gotów do zasięgania opinii ekspertów w przypadku trudności z samodzielnym rozwiązywaniem problemów / K_K01. K2 / Potrafi określić priorytety i zdefiniować uwarunkowania techniczne i pozatechniczne w trakcie planowania i realizacji zadań, dostrzega przy tym dylematy związane z działalnością inżynierską, nadawczą i produkcyjną / K_K06, K_K07. |
Metody i kryteria oceniania: |
Przedmiot zaliczany jest na ocenę na podstawie ocen wystawianych za zadania domowe, w trakcie ćwiczeń i laboratoriów oraz kolokwium końcowego. Warunkiem koniecznym przystąpienia do kolokwium końcowego jest uprzednie zaliczenie ćwiczeń oraz laboratoriów. Warunkiem zaliczenia ćwiczeń jest obecność na zajęciach oraz samodzielne wykonanie wskazanych przez prowadzącego zadań. Warunkiem zaliczenia laboratoriów jest obecność na zajęciach, zdanie pisemnych kolokwiów wstępnych dopuszczających do poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych oraz zaliczenie protokołów. Osiągnięcie efektu W1, U1, U2, K1, K2 weryfikowane jest podczas ćwiczeń i ćwiczeń laboratoryjnych; Osiągnięcie efektu W1, K1, K2 oceniane jest na podstawie rozwiązania zadania domowego i podczas kolokwium końcowego Ocenę bardzo dobrą otrzymuje uczeń, który osiągnął oczekiwane wyniki efekty uczenia się na poziomie 91-100%. Ocenę dobrą plus otrzymuje uczeń, który osiągnął oczekiwany poziom efekty uczenia się na poziomie 81-90%. Ocenę dobrą otrzymuje uczeń, który osiągnął oczekiwane wyniki efekty uczenia się na poziomie 71-80%. Ocenę dostateczną plus otrzymuje uczeń, który osiągnął oczekiwany poziom efekty uczenia się na poziomie 61-70%. Ocenę dostateczną otrzymuje uczeń, który osiągnął oczekiwany poziom efekty uczenia się na poziomie 51-60%. Ocenę niedostateczną otrzymuje uczeń, który osiągnął oczekiwany poziom efekty uczenia się na poziomie równym lub niższym niż 50%. Ocena ogólna jest przyznawana uczniowi, który osiągnął oczekiwany poziom efekty uczenia się na poziomie wyższym niż 50%. Ocenę ogólną niezaliczaną otrzymuje student, który uzyskał min oczekiwane efekty uczenia się na poziomie równym lub niższym niż 50%. |
Praktyki zawodowe: |
nie dotyczy |
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.