Projekt agentúry na podporu výskumu a vývoja APVT-51-0121-02

Doba riešenia: 09/2002 - 12/2005

Vedúci projektu: RNDr. Ing. Ján Bartl CSc

Dosiahnuté výsledky

V rámci projektu bola zrealizovaná mechanická zostava optického stola s prizmatickými držiakmi optických elementov. Bola overená funkčnosť elektronických prvkov regulácie laserov s rozšírenou rezonančnou dutinou ECL v Littmanovej a Littrowovej konfigurácii, t.j. modulov DM, I, TC, PZ v zostave MLD 1000 a riadenie ladenia lasera počítačom PC. V rámci riešenia bol navrhnutý, zostavený a overený modul TCP elektrického chladenia "prstu" jódovej kyvety Peltierovým článkom PE. Po vybavením sa zariadením High Resolution Fiber Optics Spectrometer HR 2000 firmy Ocean Optics sa vykonala ištalácia software a nastavenie kalibračných konštánt spektrofotometra. Výstupný signál z HR 2000 bol spracovaný a vyhodnotený špeciálnym software v personálnom počítači. Meraním výkonu bola zistená prevodová konštantu medzi prúdom fotodiódy a výstupným optickým výkonom, ktorá v polovodičovom laseri TEC-500-635-05 LION je 0,03 mW / mA. Hrubým ladením bolo treba vyhľadať kde sa nachádza vrchol výkonovej krivky a potom jemne meniť ladiace napätie tak, aby sme celý systém udržali na vrchole krivky pri danej absorpčnej čiare jódu.

K tomuto účelu bola navrhnutá a zrealizovaná testovacia aparatúra pozostávajúca z elektronických blokov, ladiaceho oscilátora, testovacieho generátora a detektora svetla. S uvedeným vybavením sa vykonali prvé merania záznejov. Na základe dohody s Metrologický ústavom bol zapožičaný model Národného etalónu HeNe/I₂ SMÚ 4, do ktorého bol navrhnutý a skonštruovaný generátor modulačného signálu 1f, 3f. Po realizácii bol HeNe laser použitý ako optický zdroj pre sledovaníe záznejov s polovodičovým laserom. Ing. Jackom bola skonštruovaná experimentálna elektronika umožňujúca zamknúť (zastaviť) laser na definovanej vlnovej dĺžke/frekvencii f. Okrem generátora 1f, 3f elektronikaj pozostáva z predzosilňovača a filtrov na 3f, ako demodulátor je zaradený lock-in-amplifier LIA-MV-150. Bol zealizovaný ladiaci blok a blok manuálneho zamknutia.

Pôvodná mechanicko-optická zostava bola doplnená časťou, ktorá slúži k optickému naviazaniu HeNe/I₂ lasera s diódovým laserom ECL v zostave podľa obrázku vpravo (obr.1). K dopleniu zostavy ECL bol použitý riešiteľmi vyvíjaný model Národného etalónu dĺžky, laser s typovým označením SMÚ 4 (HeNe na obrázku), lavínová (avalanche) dióda APD so zosilňovačom a analyzátor spektra HP Spectral Analyzer ESA-L 1500 A (s rozsahom 9 kHz - 1,5 GHz). Tieto prístroje a niektoré mechanicko-justačné prvky boli zapožičané od SMÚ. Pri vzájomných porovnávaniach laserov sa ukázalo, že zaujímavá spektrálna oblasť na porovnanie predstavuje len cca 0,2 nm. Dr. Hain navrhol a zrealizoval nový software a hardware na báze mikropočítača AduC 831 (program ovládania v assembleri, ovládací a komunikačný program s PC, ktorý umožňuje jemné preladenie ECL lasera v užšom rozsahu 0,1- 0,2 nm s inkrementom 0,05 nm a tiež aj zakľúčovanie lasera na požadovanej vlnovej dĺžke.

Záver

Postavená zostava a vykonané merania umožňujú analyzovať vlastnosti ECL lasera v zostave s jódovou celou. Pri riešení sa ukázlo, že naladenie lasera na požadovanú vlnovú dĺžku je možné len pri určitom nastavení parametrov lasera, tj. je nevyhnutné nastavenie určitého konkrétneho výkonu lasera a teploty laserového chipu.

Publikácie, ktoré vznikly počas riešenia projektu:

Publikácie v karentovaných časopisoch

BARTL, J.: Preparation of depth setting standards of type A1 at the Slovak Institute of Metrology. Metrologia 2002, Vol.39, No.4, p.355-360

BARTL, J.- FIRA, R.: Laser-interferometric device for calibration of ring gauges. Optica Applicata, 23, 2003, No. 2-3, pp 403-409

GUTTENOVA, J.- BARTL, J.: Theory of Doppler-free Saturation Spectroscopy (Prispevok zaslanýv r. 2005 do CC časopisu Optica Applicata).

Publikácie v nekarentovaných časopisoch

BARTL, J.-FÍRA, R.- JACKO, V.: Tuning of the laser diode. Measurement Science Review, 2002, Vol.2, Section 3, p.9-15

BARTL, J.: Laserové metódy merania tvaru 3-D telies. Metrologické listy, 27, 2004, č.2, s.17-22

HAIN, M.- BARTL, J.- JACKO, V.: Laserový merací systém pre rýchle meranie geometrických parametrov funkčných plôch komutátorových teliesok elektromotorov. Metrológia a skúšobníctvo, 9, 2004, č.3, s.4-6

HAIN, M.- BARTL, J.- JACKO, V.: Laser measuring system for the fast measurement of functional geometric parameters of electric motor commutator. Jemná mechanika a optika, 49, 2004, č.11-12, s.334-335

BARTL, J.- BARANEK, M.: Emissivity of aluminium and its importance for radiometric measurement. Measurement Science Review, 4, Section 3, 2004, p.31-36, http://www.measurement.sk/2004/S3/p3.html

GUTTENOVÁ, J.- VOJTEK, P.: Analýza priečneho laserového zväzku transformovaného šošovkou. Jemná mechanika a optika, 50, 2005, č.3, s.76-79

BARTL, J.: Realizácia jednotky dĺžky. Metrologické listy, 30, 2005, č.2, s.57-75

GUTTENOVÁ, J.: Vyšetrovanie laserových zväzkov mechanickými skanovacími zariadeniami alebo CCD kamerou. Metrológia a skúšobníctvo, 10, 2005, č.4, s.4-11

Vysokoškolské skriptá

BARTL, J.: Aplikovaná fyzika. Bratislava, VŠVU 2005, 102 s., ISBN 80-88675-98-7

Príspevky v zborníkoch z vedeckých konferencií (prednášky, postery)

BARTL, J.: Aplikácia laserov pri meraní dĺžok. In: XVIII. Zhromaždenie KZ SR, Zborník prednášok, kalibračné združenie SR, Bratislava 2002, s.111-117

BARTL, J.: Fyzikálne základy merania dĺžky a geometrických veličín. In: Zborník prednášok kurzu Škola dĺžky, Kalibračné združenie SR, Bratislava 2003, s. 23-29

BARTL, J.: A Laser-interferometric Device for Ring Gauges Calibration. In: Wave and Quantum Aspects of Contemporary Optics, Krzyźowa, Poland, 2002, Proc. the Abstracts of XIIIth Polish-Czech-Slovak Optical Conference, s.D4

BARTL, J.: Polovodičový injekčný laser. [Interný seminár riešiteľov projektu APVT]. Bratislava, Ústav merania SAV 16.7.2004, 6s.

HAIN, M.: Bezdoplerovská spektroskopia. [Interný seminár riešiteľov projektu APVT]. Bratislava, Ústav merania SAV 16.7.2004, 6 s.

GUTTENOVÁ, J.: Laser Beam Scanning by Mechanical Principle or by CCD Camera. . In: Proceedings Wave and Quantum Aspects of Contemporary Optics, Nitra, SPIE CS & Katedra fyziky Slovenskej poľnohospodárskej univerzity 2004, s.49

GUTTENOVÁ, J.: Laser Beam Scanning by Mechanical Principle or by CCD Camera. In: Mechanical Engineering 2004, Proceeding of abstracts, Faculty of Mechanical Engineering, Slovak University of Technology, Bratislava 2004, s. S2-36

BARTL, J.: Fyzikálne základy merania geometrických veličín. In: Meranie dĺžky a kalibrácia meradiel dĺžky v praxi. Hotel Detva, Kalibračné združenie SR, Bratislava 2005, s. 3-16

Doktorandské a diplomové práce

GUTTENOVÁ, J.: Priestorové charakteristiky laserových zväzkov. [Rigorózna práca] Bratislava, FMFI UK 2004, 62 s.

Výskumné správy

NAVRÁTIL, V.- GÖNCZÖL, T.: Analýza metrologických parametrov lasera SMU 4, porovnanie s NE dĺžky s následným vyhodnotením č.ú 210 011 ,Výskum stabilizácie optickej frekvencie diódových laserov. Bratislava: SMÚ, sept.2003, 8s.

NAVRÁTIL, V.- GÖNCZÖL, T.: Výročná správa 2003 úlohy 210 011. Časť laser SMU 4 a Projekt APVT-51-012102: Výročná správa 2003 úlohy 210 011. Bratislava: SMÚ, dec.2003, 13s.

BARTL, J.: Výskum stabilizácie optických frekvencií diódových laserov. [Správa 2. etapy riešenia projektu APVT-51-012102] Bratislava, Ústav merania SAV 2004, 7 s.

BARTL, J.: Výskum stabilizácie optických frekvencií diódových laserov. [Správa 3. etapy riešenia projektu APVT-51-012102] Bratislava, Ústav merania SAV 2005, 6 s.