Raziskovalni projekti so (so)financirani s strani Javne agencije za raziskovalno dejavnost
- Članica UL: UL Fakulteta za strojništvo
- Šifra projekta: L2-8183
- Naslov: Visoko prilagodljivi vlakenski laserji velikih moči za uporabo v industriji
- Trajanje: 01.05.2017 – 30.04.2020
- Letni obseg: 1,05 FTE
- Vodja: doc. dr. Vid Agrež
- Veda: Tehniške vede
- Sodelujoče RO: Povezava
- Sestava projektne skupine: Povezava
- Bibliografske reference: Povezava
Vsebinski opis projekta
Projekt je bil zasnovan aplikativno z raziskavami s področja prilagodljivih laserskih sistemov in njihove uporabe , ki so pomembne za razvoj znanosti, ter še posebej za industrijske partnerje.Ključne raziskave, ki so se izvajale tekom projekta so naslavljale iskanje optimalnih parametrov za laserske obdelave pri katerih bi lahko izkoristili napredne laserske sisteme. Dalje so na projektu tekle raziskave na področju teorije delovanja laserjev za zagotavljanje pulzov z visokimi vršnimi močmi, raziskave prilagodljivosti laserskega sistema, doseganje poljubnih pulzov velikih moči s preklopom ojačenja, raziskave optičnih vlaken za delovanje pri visokih temperaturah in raziskave hitre modulacije črpalnega sistema laserja. Zaradi zahtev po prenosnosti laserskih sistemov je bila pri raziskavah pozornost namenjena tudi iskanju rešitev, ki bi omogočile razvoj laserskega vira ustreznih gabaritov za obdelovalni sistem.
Tekom projekta sta bili preučena in raziskana dva načina delovanja laserjev s prilagodljivim izhodom. Obema je bilo skupen nadzor ojačenja laserske svetlobe znotraj laserja s čemer se je lahko parametre izhodnih laserskih pulzov nastavljalo neodvisno od ponavljalne frekvence in to brez zunanjih modulatorjev. Z uporabo metode neposredne modulacije črpalne svetlobe v laserskem oscilatorju velikih moči se je pokazalo, da lahko generiramo poljubno zaporedje laserskih pulzov z repeticijami preko 1 MHz kot tudi generiramo posamezne pulze (patentna prijava: WO2020204839A1). Raziskave so vodile tudi do nadgradnje sistema s katero je moč generirati poljubno obliko laserskega izhoda v času katere vršna moč je omejena samo z razpoložljivo črpalno močjo.
Dalje je bil napredek narejen na raziskavah laserskih sistemov temelječih na primarnem in jalovem vzbujevalnem viru ter verigi ojačevalcev (MOPA – Master Oscillator Power Amplifier) za potrebe generiranja pulzov s najkrajšim trajanjem pod nanosekundo in modulacijsko frekvenco več 10 MHz. Slednji koncept je bil preizkušen v industrijskem okolju na aplikaciji laserskega transfernega tiska. Raziskave so potekale tudi na združitvi vlakenskega laserskega sistema z trdninskim ojačevalnikom za še večje povečanje moči, kar je vodilo v hibridno izvedbo, ki je omogočala prilagodljivo delovanje laserja pri višjih močeh.
Raziskane in preizkušene rešitve predstavljajo napredno lasersko platformo, za načrtovanje visoko prilagodljivega laserskega vira s ciljem odpiranja novih industrijskih aplikacij in hitrega procesiranja z novo generacijo skenirnih sistemov. Rezultati razvoja prilagodljivih laserskih sistemov in laserskih aplikacij so vodili do objavljenih člankov v 17 SCI revijah, prijave mednarodnega patenta ter konferenčnih prispevkov. Med drugim so člani projektne skupine organizirali tudi mednarodno delavnico v okviru MIDEM konference “Workshop on laser system and photonics”, Bled (Slovenia), 2019.
Faze projekta in njihova realizacija
DS1: Evalvacija želenih parametrov laserjev – testiranje aplikacij – Realizacija 100%Vpliv parametrov pulznega in kontinuiranega delovanja pri procesiranju in testiranje aplikacij.
DS2: Bliskovno delovanje – Realizacija 100%
Raziskave pulznega delovanja z uporabo preklopa ojačenja in vpliva temperature na optimizirano delovanje laserskega sistema.
DS3: Aktivno optično vlakno – Realizacija 100%
Raziskave optimiziranega optičnega vlakna in njegov razvoj za delovanje pri visokih temperaturah.
DS4: Laserski podsklopi s krmilnimi sistemi – Realizacija 100%
Raziskave in razvoj laserskih podsklopov kot je črpalni, vzbujevalni, krmilna elektronika in hlajenje.
DS5: Laserski resonator za kontinuirani in kvazi-kontinuirani vir velikih moči za makro obdelave– Realizacija 100%
Raziskave na optimizaciji laserskega resonatorja za doseganje velikih moči delujočega pri različnih načinih krmiljenja od kontinuiranega do pulznega delovanja.
DS6: Laserski vir z ultra širokim frekvenčnim območjem – Realizacija 100%
Raziskave vzbujevalnega vira za vlakenske laserje tipa MOPA in združitev z vlakenskim predojačevalnikom.