СОФИЙСКИ УНИВЕРСИТЕТ "СВ. КЛИМЕНТ ОХРИДСКИ"
ФИЗИЧЕСКИ ФАКУЛТЕТ
КАТЕДРА "КВАНТОВА ЕЛЕКТРОНИКА"

Учебна програма на курса
"Технологични приложения на лазерите"

Хорариум: 30 + 0 + 30 = 60 часа

Кредити (ECTS): 5,0

Лектор: гл. ас. д-р Александър Гайдарджиев

Анотация:

Курсът “Технологични приложения на лазерите” има за цел да запознае студентите с някои теми, важни, както за физиката на взаимодействие на светлината с веществото, така и за технологичното приложение на лазерните източници. Материалът се състои от три основни и близки по същност групи теми:

- основни понятия от физиката на взаимодействието на лазерното лъчение с поглъщащи среди.

- видове технологични операции, извършвани с лазери и типичните лазернитеизточници за съответните технологични процеси,

- технологични лазерни системи и техните конпоненти.

Курсът е замислен като естествено продължение и допълнение към основната учебна програма, с акцент върху практическите приложения на лазерните източници за технологични цели. Той се явява надстройка на курсовете по лазерна техника, физична оптика, оптични уреди и е предназначен за областта на оптичните технологии.

Предварителни изисквания:

За успешното усвояване на знанията в предлагания курс е необходимо студентите добре да познават основните курсове по:

- физика на лазерите,

- основите на геометрична оптика и физична оптика, на нивото от общия курс по физика, раздел "Оптика".

Програма на курса:

  1. Увод. Преглед на лазерните методи за обработка на материали. (Л 1 ч.)
  2. Видове лазери за обработка на материали. CO2 лазери, Nd:YAG лазери, ексимерни лазери. Други лазери – йонни, CO, лазери на метални пари, йодни лазери, лазери на свободни електрони, рентгенови лазери. Нелинейни ефекти. (Л 3 ч., Пр 2 ч.)
  3. Оптика и оптични системи. Свойства на лазерните снопове. Разпространение на лазерните снопове преди фокусиране. Фокусиране и дълбочина на фокуса. Модова чистота на снопа. (Л 2 ч., Пр 2 ч.)
  4. Компоненти на лазерна система за обработка на материали. Компоненти за преобразуване на лазерните снопове, Фокусираща оптика и други оптични елементи. Детектори и мониторинг на снопа. Измерители на мощност. Механични транспортни компоненти. Обдухващи и охлаждащи системи. Системи за измерване на параметрите на обработваната зона от материала. (Л 2 ч., Пр 2 ч.)
  5. Взаимодействие на лазерното лъчение с поглъщащи среди. Отражение и поглъщане, Поглъщане на лазерното лъчение, Пренос на енергията при взаимодействие на лазерното лъчение с поглъщащи среди, фазови преобразувания, режими на облъчване и време на взаимодействие. (Л 2 ч., Пр 2 ч.)
  6. Повърхностна обработка на материалите I. Лазерно загряване на повърхността. Резултати от повърхностната топлинна обработка, изменение на твърдостта, закаляване. (Л 2 ч., Пр 2 ч.)
  7. Повърхностна обработка на материалите II. Плакиране, претопяване, повърхностно сплавяване, повърхностно отлагане, повърхностно почистване. (Л 2 ч., Пр 2 ч.)
  8. Лазерно заваряване на еднородни и разнородни материали. Основни видове лазерно заваряване, Повърхностно заваряване, Дълбочинно заваряване. Заваряване на стомани, Заваряване на титан. Заваряване с диодни лазери. (Л 2 ч., Пр 2 ч.)
  9. Лазерно рязане. Процес на рязане, Баланс на мощността, Подходящи лазери, Особености при рязането на различни материали: метали, керамика, стъкло, дърво и др. (Л 2 ч., Пр 2 ч.)
  10. Лазерно пробиване. Физични процеси при повърхностното пробиване. Подходящи лазери и избор на параметрите. Пробиване на метали. Пробиване на неметални материали. (Л 2 ч., Пр 2 ч.)
  11. Лазерно маркиране на повърхности. Подходящи лазери и избор на параметрите. Маркиране и надписване на метали. Маркиране и надписване на неметални материали. (Л 2 ч., Пр 2 ч.)
  12. Лазерно настройване. Физични процеси при лазерното настройване. Видове лазерни настройки. Подходящи лазери и избор на работните параметри. Настройки на резистори и интегрални схеми. Интерференчни ефекти. (Л 2 ч., Пр 2 ч.)
  13. Принципи и приложение на лазерната фотолитография. Лазерни източници за микролитография. Предимства и особености на лазерната микролитография. Системи за лазерна микролитография. (Л 2 ч., Пр 2 ч.)
  14. Лазерно нанасяне на тънки слоеве. Лазерно изграждане на микроструктури. Импулсно лазерно отлагане. Химическо лазерно отлагане на тънки слоеве. Избор на лазерен източник и режими на работа. Директна лазерна аблация. Лазерно ецване. Други лазерни методи за микроструктуриране на полупроводници. (Л 2 ч., Пр 2 ч.)
  15. Лазерни технологии за изграждане на нано-структури. Нано-структури, видове. Материали и технологии за изграждане на нано-структури. Лазерни методи. (Л 2 ч., Пр 2 ч.)

Формата на контрол е изпит

Основна литература:

  1. Ready J.F., et al., LIA Handbook of Laser Materials Processing, LIA, Orlando, 2001.
  2. Webb C.E., Jones J.D.C., Handbook of Laser Technology and Applications, Vol. I, II, III, IoP Publishing, Bristol, 2004.
  3. Hitz B., Ewing J.J., Hecht J., Introduction to Laser Technology, 3ed., IEEE Press, 2001.
  4. Svelto O., Principles of lasers, 4ed., Springer, NY, 1998.

Допълнителна литература:

  1. Handbook of Optics, edited by W.J. Driscoll, McGraw Hill Book Company, N.Y., 1978.
  2. Weber M., Handbook of Lasers, CRC Press, Boca Raton, 2001.
  3. Weber M., Handbook of Optical Materials, CRC Press, Boca Raton, 2003.

Съставил програмата: доц. Християн Ю. Стоянов

Март. 2013 г.

Вашите коментари изпращайте тук

2016-04-20

Check this is a valid HTML 4.01 document!