Print Friendly, PDF & Email

Laboratorium
Technologii Laserowych (LAS-LAB)

Laboratorium zajmuje się wykorzystaniem wiązki promieniowania laserowego do różnych zastosować. Pracownia Mikroobróbki Laserowej koncentruje się na wykorzystaniu skupionej wiązki laserowej do ablacji laserowej, gdzie obrabiany materiał uległa lokalnemu odparowaniu w miejscu oddziaływania wiązki. Dzięki zastosowaniu skupionej wiązki lasowej obszar oddziaływania może mieć średnice od kilku do kilkudziesięciu mikrometrów. Wykorzystanie obróbki laserowej pozwala na obróbkę różnych materiałów poprzez ich cięcie, frezowanie czy drążenie w skali mikrometrycznej. Dodatkowo skupiona wiązka laserowa pozwala również na strukturyzacje powierzchni co skutkuje zmianami parametrów obrabianej powierzchni przez nadanie im pożądanych cech, takich jak na przykład hydrofobowość czy zmiana odbioru barwnego.

W przypadku Pracowni Laserowych Systemów Pomiarowych wiązka laserowa jest wykorzystywana do zdalnej detekcji gazów. Wiązkę laserową wysyła się w kierunku badanej przestrzeń i analizuje się rozpraszany sygnał powracający do głowicy pomiarowej. Na podstawie tego sygnału możliwe jest określenie stężenie takich gazów jak metan i siarkowodór oraz określenie miejsca ich występowania.

Kontakt: zapytania@port.org.pl

Usługi

  • Mikrodrążenie, mikrofrezowanie, cięcie precyzyjne, mikroperforacja
  • Wytwarzanie mikrostruktur dla fotowoltaiki, mikroeletroniki, mikrofluidyki, MEMS
  • Trasowanie płytek krzemowych i szafirowych
  • Strukturyzacja powierzchni
  • Wytwarzanie powierzchni funkcjonalnych (np. hydrofobowe, hydrofilowe)
  • Selektywne usuwanie cienkich warstw
  • Szybkie prototypowanie obwodów PCB
  • Znakowanie barwne

 

Kluczowe urządzenia

SYSTEM DO MIKROOBRÓBKI Z LASEREM PIKOSEKUNDOWYM

  • Trzy niezależne tory optyczne dla długości fal: 1064, 532 oraz 355 nm
  • Każda długość fali posiada dedykowaną głowice skanującą
  • Maksymalna moc średnia: 36 W @ 1064 nm, 19 W @ 532 nm, 6 W @ 355 nm
  • Czas impulsu: 15 ps
  • Minimalna wielkość plamki laserowej: 20 μm

SYSTEMY DO MIKROOBRÓBKI Z LASEREM EKSCYMEROWYM

  • Długości fal: 248 nm (KrF)
  • Maksymalna moc średnia: 80 W
  • Czas impulsu: 12-20 ns
  • Minimalna wielkość plamki laserowej: 5 μm

SYSTEM DO MIKROOBRÓBKI Z LASEREM ŚWIATŁOWODOWYM I CO2

  • Długości fal: 1062 nm (laser światłowodowy), 10 μm (laser CO2)
  • Maksymalna moc średnia: 20 W (laser światłowodowy), 80 W (laser CO2)
  • Czas impulsu lasera światłowodowego: 3-500 ns

 

  • Każdy system jest zamontowany na stabilnym, antywibracyjnym stole granitowym wyposażonym w trzy lub czteroosiowy system CNC pozwalający na przemieszczanie obrabianego przedmiotu z dokładnością do 1 μm. Systemy z laserem pikosekundowym i światłowodowym posiadają głowice skanujące stanowiące dodatkowe dwie osie optyczne.
  • Każdy system posiada automatyczny pomiar odległości układu formowania wiązki laserowej od obrabianego materiału umożliwiający precyzyjne pozycjonowanie ogniska wiązki laserowej.

SYSTEM ZA LASEREM PRZESTRAJANYM EKSPLA NT342A

  • Zakres zmiany długości fali lasera: w sposób ciągły od 192 do 2600 nm
  • Szerokość linii < 5 cm-1
  • Energia w impulsie: zakres widzialny do 50 mJ, zakres UV 10 mJ
  • Dodatkowe wyjścia dla wiązek pompujących: 230 mJ @ 1064 nm, 70 mJ @ 532 nm i 65 mJ @355 nm
  • Czas impulsu: 3-5 ns
  • Częstotliwość repetycji: 10 Hz
  • System wyposażony dodatkowo w głowicę skanującą ze zwierciadłami o szerokim spektrum odbijanych fal oraz zmotoryzowany stolik XYZ.

WYPOSAŻENIE DODATKOWE:

  • Mikroskop cyfrowy Keyence serii VHX–1000 o powiększeniu od 20 do 5 000 razy, dający możliwość dokonywania pomiarów w trzech osiach oraz tworzenie obrazów 3D.
  • Siedmiokanałowy spektrometr LIBS 2500 plus umożliwiający zdalną analizę składu badanych próbek.

 

Nasze sukcesy

Realizowane projekty:
Opracowanie innowacyjnej technologii personalizacji poliwęglanowych blankietów państwowych dokumentów–LaserMark.
Projekt finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach konkursu nr 8/2016
Wartość projektu: 7 850 000,00 PLN (w tym 1 050 000,00 PLN wkładu własnego)
Wartość dofinansowania: 3 359 625,00 PLN Wartość wkładu własnego: 140 000,00 PLN
Okres realizacji projektu: 15/12/2016 – 14/12/2020
Kierownik projektu: dr inż. Tomasz Baraniecki
Konsorcjum realizujące projekt:
Polska Wytwórnia Papierów Wartościowych S. A. – Lider Konsorcjum
Polski Ośrodek Rozwoju Technologii PORT sp. z o. o.

Usługi

Zachęcamy do współpracy przy realizacji prac naukowych i wdrożeniowych obejmujących projektowanie i budowanie laserowych systemów pomiarowych w tym układów do detekcji gazów w atmosferze oraz konsultacje w zakresie wytwarzania laserowych urządzeń pomiarowych.

Prace w naszym laboratorium są poświęcone przede wszystkim systemom do zdalnej detekcji gazów w powietrzu. Czujniki tego typu mogą z odległości nawet kilkudziesięciu metrów wykryć obecność niebezpiecznego związku oraz zidentyfikować miejsce jego występowania. Zastosowanie promieniowania podczerwonego umożliwia niezwykle selektywną detekcję. Poprzez dobranie odpowiedniej długości fali źródła użytkownik może zdecydować jaki gaz ma być wykrywany. Co ważne, nie występują w tym przypadku fałszywe sygnały alarmowe wynikające z obecności np. aerozoli, dymu papierosowego czy pary wodnej. Przy czasie odpowiedzi znacznie krótszym niż jedna sekunda oraz brakiem okresów martwych nawet po ekspozycji na wysokie stężenie gazu zdalna detekcja laserowa staje się uzupełnieniem lub alternatywą dla np. czujników elektro-chemicznych.

W ramach prowadzonych projektów zajmujemy się wykrywaniem obecności w atmosferze metanu i siarkowodoru. W obu przypadkach są to gazy stwarzające zagrożenie wybuchowe, siarkowodór jest ponadto silnie toksyczny. Systemy w dużej mierze mają budowę modułową i pozwalają na stosunkowo proste ich dostosowanie do detekcji innych gazów (w tym np. różnych węglowodorów, tlenków węgla, tlenków azotu z rozróżnieniem na NO i NO2 czy amoniaku).
________________________________________
Ważnym elementem naszej działalności jest rozwój nowych metod laserowej detekcji gazów. Prowadzimy badania nad rozwojem techniki CLaDS (Chirped Laser Dispersion Spectroscopy), w której informacja o poszukiwanym stężeniu gazu jest uzyskiwana na podstawie pomiaru częstotliwości (nie amplitudy) sygnału RF. W ten sposób wynik pomiaru wykonywanego techniką CLaDS jest w minimalnym stopniu zależny od mocy docierającej do detektora co jest niezwykle korzystne przy praktycznych aplikacjach w warunkach pozalaboratoryjnych.
Więcej o technice CLaDS tutaj i tutaj.
________________________________________
Wyposażenie laboratorium oraz kompetencje naszego zespołu pozwalają także na prowadzenie prac badawczych w obszarze laserów i wzmacniaczy światłowodowych. Posiadamy system LDS do obróbki światłowodów firmy 3SAE, który umożliwia wykonywanie elementów wymagających przewężeń światłowodów jak np. sprzęgacze typu Power Combiner oraz adaptery pola modowego, dla układów wzmacniaczy czy też laserów średniej i dużej mocy.

 

Kluczowe urządzenia:
Laboratorium posiada szerokie wyposażenie optyczne, mechaniczne i elektroniczne w tym m.in.:

  • Analizatory widma elektrycznego (w tym o paśmie do 25 GHz)
  • Generatory sygnałowe (do 20 GHz) i wektorowy (do 6 GHz)
  • Generatory funkcyjno/arbitralne oraz oscyloskopy analogowe (w tym o paśmie do 10 GHz)
  • Laser przestrajalny 1520 nm – 1630 nm oraz lasery półprzewodnikowe (m.in. typu DFB @1550, 1575, 1650, czy 2003 nm) wraz z zasilaczami
  • Optyczne analizatory widma w zakresie od 400 nm do 2200 nm
  • Kamerę termowizyjną FLIR SC620
  • Stację do spawania światłowodów 3SAE/LDS oraz spawarka do łączenia światłowodów standardowych i utrzymujących polaryzację

 

NASZE SUKCESY
REALIZOWANE PROJEKTY:
________________________________________
Sprzęgacz mocy sygnałowej i pompującej o zwiększonej sprawności transmisji sygnału
Projekt finansowany w ramach konkursu PRELUDIUM 10 przez Narodowe Centrum Nauki. Kierownik Projektu: Dorota Stachowiak. Okres realizacji: 15.06.2016 r. – 14.06.2019 r.

Publikacje, których powstanie było możliwe dzięki realizacji projektu:
D. Stachowiak, P. Kaczmarek, K. M. Abramski, „Application of self-fabricated passive fiber components in all-fiber high-power laser and amplifiers systems,” Proc. SPIE 10974, Laser Technology 2018: Progress and Applications of Lasers, 1097403 (2018)
D. Stachowiak, „High-Power Passive Fiber Components for All-Fiber Lasers and Amplifiers Application—Design and Fabrication” Photonics 5(4) (2018)
P. Kaczmarek, D. Stachowiak, K. Abramski, „40 W All-Fiber Er/Yb MOPA System Using Self-Fabricated High-Power Passive Fiber Components,” Appl. Sci. 8, 869 (2018)
D. Stachowiak, P. Kaczmarek, K. Abramski, „(5+1)x1 pump and signal power combiner with 9/80 um feed-through signal fiber,” Optics and Laser Technology 93, 33-40 (2017)
________________________________________

PROJEKTY ZAKOŃCZONE:
________________________________________
Budowa referencyjnych komórek gazowych w oparciu o światłowód fotoniczny typu hollow-core do wykorzystania w układach laserowej detekcji gazów
Projekt finansowany w ramach konkursu MINIATURA przez Narodowe Centrum Nauki. Kierownik Projektu: Piotr Jaworski. Okres realizacji: 29.08.2017 r. – 28.08.2018 r.
Publikacje, których powstanie było możliwe dzięki realizacji projektu:
P. Jaworski, „Molecular dispersion spectroscopy in a CO2-filled all-fiber gas cells based on a hollow-core photonic crystal fiber”, Optical Engineering 58(2), 026112 (2019).

________________________________________
Systemy laserowej detekcji siarkowodoru dla zastosowań w przemyśle wydobywczym
Projekt realizowany w ramach programu Lider Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Kierownik Projektu: Michał Nikodem. Okres realizacji: 01.01.2015 r. – 30.09.2018 r.

Publikacje, których powstanie było możliwe dzięki realizacji projektu:
D. Stachowiak, P. Jaworski, P. Krzaczek, G. Maj, M. Nikodem, „Laser-Based Monitoring of CH4, CO2, NH3, and H2S in Animal Farming—System Characterization and Initial Demonstration,” Sensors 18, 529 (2018)
M. Nikodem, K. Krzempek, D. Stachowiak, G. Wysocki, „Quantum cascade laser-based analyzer for hydrogen sulfide detection at sub-parts-per-million levels,” Optical Engineering, 57(1), 011019 (2018)
M. Nikodem, „Chirped laser dispersion spectroscopy for laser-based hydrogen sulfide detection in open-path conditions,” Optics Express 24, A878-A884 (2016)
________________________________________
Rozwój nowych technik wysokorozdzielczej spektroskopii laserowej w podczerwieni
Projekt finansowany w ramach konkursu SONATA 8 przez Narodowe Centrum Nauki. Kierownik Projektu: Michał Nikodem. Okres realizacji: 14.09.2015 r. – 13.03.2018 r.

Publikacje, których powstanie było możliwe dzięki realizacji projektu:
M. Nikodem, G. Wysocki, „Localized Chemical Detection in Quasi-Distributed Multi-Node Fiber-Ring Network,” Journal of Lightwave Technology, DOI: 10.1109/JLT.2018.2859830 (2018)
D. Tomaszewska, P. Jaworski, M. Nikodem, „Frequency-multiplexed gas sensing using chirped laser molecular spectroscopy,” Opto-electronics Review 26, 103-107 (2018)
K. Krzempek, K. Abramski and M. Nikodem, “All-fiber mid-infrared difference frequency generation source and its application to molecular dispersion spectroscopy,” Laser Physics Letters 14 (2017)
M. Nikodem, „Chirped laser dispersion spectroscopy with parametric downconversion for open-path gas sensing,” Optical Engineering 55, 044103 (2016)
________________________________________
Opracowanie nowej techniki ultraczułej detekcji gazów i jej zastosowanie do monitorowania poziomu metanu w atmosferze
Projekt finansowany przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej w ramach programu Homing Plus, współfinansowany przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. Kierownik Projektu: Michał Nikodem. Okres realizacji: 01.07.2013 r. – 30.06.2015 r.

Publikacje, których powstanie było możliwe dzięki realizacji projektu:
M. Nikodem, „Chirped lasers dispersion spectroscopy implemented with an electro-optical intensity modulator – signal strength and shapes under different experimental conditions,” Optics Express 23, 8227-8234 (2015)
M. Nikodem, G. Plant, D. Sonnenfroh and G. Wysocki, „Open-path Sensor for Atmospheric Methane Based on Chirped Laser Dispersion Spectroscopy,” Applied Physics B 119, 3-9 (2015)
M. Nikodem, K. Krzempek, R. Karwat, G. Dudzik, K. Abramski, and G. Wysocki, „Chirped Laser Dispersion Spectroscopy with DFG source,” Optics Letters 39, 4420-4423 (2014)

 

PUBLIKACJE:

2019

P. Jaworski, „Molecular dispersion spectroscopy in a CO2-filled all-fiber gas cells based on a hollow-core photonic crystal fiber”, Optical Engineering 58(2), 026112 (2019) link

2018

D. Stachowiak, P. Kaczmarek, K. M. Abramski, „Application of self-fabricated passive fiber components in all-fiber high-power laser and amplifiers systems,” Proc. SPIE 10974, Laser Technology 2018: Progress and Applications of Lasers, 1097403 (2018) link

D. Stachowiak, „High-Power Passive Fiber Components for All-Fiber Lasers and Amplifiers Application—Design and Fabrication,” Photonics 5(4) (2018) link

P. Kaczmarek, D. Stachowiak, K. Abramski, „40 W All-Fiber Er/Yb MOPA System Using Self-Fabricated High-Power Passive Fiber Components,” Appl. Sci. 8, 869 (2018) link

M. Nikodem, G. Wysocki, „Localized Chemical Detection in Quasi-Distributed Multi-Node Fiber-Ring Network,” Journal of Lightwave Technology, DOI: 10.1109/JLT.2018.2859830 (2018)

D. Stachowiak, P. Jaworski, P. Krzaczek, G. Maj, M. Nikodem, „Laser-Based Monitoring of CH4, CO2, NH3, and H2S in Animal Farming—System Characterization and Initial Demonstration,” Sensors 18, 529 (2018). link

K. Krzempek, A. Hudzikowski, A. Głuszek, G. Dudzik, K. Abramski, G. Wysocki, and Michał Nikodem, „Multi-pass cell-assisted photoacoustic/photothermal spectroscopy of gases using quantum cascade laser excitation and heterodyne interferometric signal detection,” Applied Physics B 124, 74 (2018). link

K. Krzempek, G. Dudzik, K. Abramski, G. Wysocki, P. Jaworski, and Michał Nikodem, „Heterodyne interferometric signal retrieval in photoacoustic spectroscopy,” Optics Express 26, 1125-1132 (2018). link

D. Tomaszewska, P. Jaworski, M. Nikodem, „Frequency-multiplexed gas sensing using chirped laser molecular spectroscopy,” Opto-electronics Review 26, 103-107 (2018). 

2017

M. Nikodem, K. Krzempek, D. Stachowiak, G. Wysocki, „Quantum cascade laser-based analyzer for hydrogen sulfide detection at sub-parts-per-million levels,” Optical Engineering, 57(1), 011019 (2017). link

K. KrzempekK. Abramski and M. Nikodem, “All-fiber mid-infrared difference frequency generation source and its application to molecular dispersion spectroscopy,” Laser Physics Letters 14 (2017)

D. Stachowiak, P. Kaczmarek, K. Abramski, „(5+1)x1 pump and signal power combiner with 9/80 um feed-through signal fiber,” Optics and Laser Technology 93, 33-40 (2017) link

M. Nikodem, G. Wysocki, „Differential Optical Dispersion Spectroscopy,” IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 23, 1-5 (2017)

2016

M. Nikodem, „Chirped laser dispersion spectroscopy for laser-based hydrogen sulfide detection in open-path conditions,” Optics Express 24, A878-A884 (2016) link

M. Nikodem, „Chirped laser dispersion spectroscopy with parametric downconversion for open-path gas sensing,” Optical Engineering 55, 044103 (2016)

M. Czajkowski, J. Cybińska, M. Woźniak, P. Słupski, M. Nikodem, F. Granek, K. Komorowska, „Incorporation of luminescent semiconductor nanoparticles into liquid crystal matrix,” Journal of Luminescence 169, 850-856 (2016)

Proceedings:

M. Nikodem, D. Stachowiak and P. Jaworski, „Towards laser-based open-path detection of hydrogen sulfide,”, Proc. SPIE 10142, 20th Slovak-Czech-Polish Optical Conference on Wave and Quantum Aspects of Contemporary Optics, 101420I (December 24, 2016)

P. Jaworski, D. Stachowiak and M. Nikodem, „Standoff detection of gases using infrared laser spectroscopy”, Proc. SPIE 9899, Optical Sensing and Detection IV, 98990Q (April 29, 2016)


2015

G. Plant, M. Nikodem, P. Mulhall, R. Varner, D. Sonnenfroh, and G. Wysocki „Field Test of a Remote Multi-Path CLaDS Methane Sensor,” Sensors 15, 21315-21326 (2015) link

P. Słupski, M. Nikodem, L. Chai and K. Komorowska „Fabrication of multilevel resist patterns by using a liquid crystal mask,” Optical Engineering 54, 115107 (2015)

M. Nikodem, „Chirped lasers dispersion spectroscopy implemented with an electro-optical intensity modulator – signal strength and shapes under different experimental conditions,” Optics Express 23, 8227-8234 (2015) link

Y. Wang, M. Nikodem, … G. Wysocki, „Shot-noise Limited Faraday Rotation Spectroscopy for Detection of Nitric Oxide Isotopes in Breath, Urine, and Blood,” Scientific Reports 5, Article number: 9096 (2015) link

M. Nikodem, G. Plant, D. Sonnenfroh and G. Wysocki, „Open-path Sensor for Atmospheric Methane Based on Chirped Laser Dispersion Spectroscopy,” Applied Physics B 119, 3-9 (2015)

Proceedings:

M. Nikodem, „Standoff detection of trace chemicals with laser dispersion spectrometer”, Proc. SPIE 9486, Advanced Environmental, Chemical, and Biological Sensing Technologies XII, 94860M (May 13, 2015)


2014

M. Nikodem, K. Krzempek, R. Karwat, G. Dudzik, K. Abramski, and G. Wysocki, „Chirped Laser Dispersion Spectroscopy with DFG source,” Optics Letters 39, 4420-4423 (2014)

M. Nikodem, K. Krzempek, K. Zygadlo, G. Dudzik, A. Waz, K. Abramski, K. Komorowska, „Intracavity polarization control in mode-locked Er-doped fibre lasers using liquid crystals,” Opto-Electronics Review 22, 113-117 (2014)

Proceedings:

M. Nikodem, „Recent developments in remote gas detection using molecular dispersion sensing”, Proc. SPIE 9441, 19th Polish-Slovak-Czech Optical Conference on Wave and Quantum Aspects of Contemporary Optics, 94411N (December 5, 2014)


2013

M. Nikodem, G. Wysocki, „Suppressing the influence of optical fringes in dispersion spectroscopy,” Photonics Letters of Poland 5, 152-154 (2013) link

M. Nikodem, and G. Wysocki, „Measuring optically thick molecular samples using chirped laser dispersion spectroscopy,” Optics Letters 38, 3834-3837 (2013)

Print Friendly, PDF & Email
Autor: Bartosz Solarewicz, Opublikowano: 27.01.2020
SINGLE LABORATORIUM
plusfontminusfontreloadfont