Modulhandbuch BaET2012_Lasertechnik

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Verantwortlich: Prof. Dr. Stefan Altmeyer

Modul

Anerkennbare Lehrveranstaltung (LV)

• F07 LT

Organisation

Bezeichnung Lang BaET2012_Lasertechnik MID BaET2012_LT MPID

Zuordnung Studiengang BaET2012 Studienrichtung O Wissensgebiete O_SAO

Einordnung ins Curriculum Fachsemester 4-6 Pflicht O Wahl

Version erstellt 2011-12-02 VID 1 gültig ab WS 2012/13 gültig bis

Zeugnistext

de

Lasertechnik

en

Laser Physics and Technology

Unterrichtssprache

Deutsch oder Englisch

Modulprüfung

Form der Modulprüfung
sMP	Regelfall (bei großer Prüfungszahl: sK)

Beiträge ECTS-CP aus Wissensgebieten
O_SAO	5
Summe	5

Aufwand [h]: 150

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Prüfungselemente

Vorlesung/Übung

Form Kompetenznachweis
bÜA	Präsenzübung und Selbstlernaufgaben

Beitrag zum Modulergebnis
bÜA	unbenotet

Spezifische Lernziele

Kenntnisse

• (PFK.1, PFK.2, PFK.3, PFK.4, PFK.5, PFK.7, PFK.11)
  • Physikalische Eigenschaften von Laserstrahlquellen  kennen
    • atomare Vorgänge im Lasermaterial
    • erforderliche physikalische Beschaffenheit von Lasermaterialien
    • Einfluss des Resonators auf die Emission
      • spektral
      • räumlich
  • Technische Eigenschaften von Laserstrahlquellen kennen, in Abhängigkeit von
    • dem Lasertyp (z.B. Gas, Farbstoff, Festkörper, Diode)
    • dem Lasermaterial (z.B. Nd:YAG, Nd:Glass, Nd:YVO, Ti:Spahir)
    • dem Resonator (Stabilität, Güte)
    • der Pulsung (cw, q-switch, Modenkopplung)
  • Charakterisitika der Ausbreitung von Laserstrahlung kennen
    • Konstanten der Propagation
    • Rechenverfahren zur Transformation des Strahls
    • Unterschiede gegenüber geometrischer Optik
  • Anwendungsgebiete und zugehörige Laserparameter kennen

Fertigkeiten

• (PFK.1, PFK.2, PFK.3, PFK.4, PFK.5, PFK.6, PFK.7, PFK.8, PFK.11, PFK.12, PFK.13)
  • Bei vorgegebener Applikation ein geeignetes Lasersystem auswählen
  • Für eine Aufgabe in der Materialbearbeitung den Einfluss berücksichtigen von
    • Wellenlänge
    • mittlerer Leitung
    • Pulsdauer
    • Puls-Pausen Verhältnis
  • Eigenschaften des Resonators wie Güte, Finesse und Stabilität berechnen
  • Abbildende Strahlführungssysteme für Laser auslegen und berechnen

Exemplarische inhaltliche Operationalisierung

Operationalisierung von Präsenzübungen 1) Berechnung von Pulsspitzenleistung, mittlerer Leistung, Intensität, Lichtdruck und Feldstärke eines Femtosekundenlasers bei Angabe von Pulsenergie, Pulsdauer und Repetitionsrate. Abschätzung ob bei der Materialbearbeitung mit diesem Laser Röntgenstrahlung entsteht. 2) Berechnung der Anzahl axialer Moden eines Lasers bei bekannten Resonatordaten und der Verstärkungsbandreite des Mediums 3) Berechnung der Fokuslage eines Gaußenschen Strahle bei bekannter Rayleighlänge und gegebener Brennweite und Taillenlage 4) Berechnung eines Etalons zur Einengung der Emissionsbandbreite, um der Kohärenzanforderung eines holografischen Aufbaus zu genügen

Praktikum

Form Kompetenznachweis
bFG	Fachgespräch vor jedem Versuch
bPA	Praktikum, in Gruppen zu zweit
sSB	schriftlicher Ergebnisbericht

Beitrag zum Modulergebnis
bPA	Testat oder benotet, 0…30%
sSB	Testat oder benotet, 0..30%

Spezifische Lernziele

Fertigkeiten

• (PFK.2, PFK.4, PFK.5, PFK.10, PFK.12, PFK.13, PSK.5)
  • optische Aufbauten justieren
  • Messreihen aufnehmen und dokumentieren
  • mit kommerziellen Softwarepaketen
    • Messdaten auswerten
    • Daten graphisch aufbereiten

Handlungskompetenz demonstrieren

• (PFK.2, PFK.3, PFK.4, PFK.5, PFK.7, PFK.8, PFK.9, PFK.10, PFK.11, PFK.12, PFK.13, PFK.14, PSK.1, PSK.5, PSK.6)
  • Laser selber aufbauen
    • Komponenten aufbauen
    • justieren
    • Leistungsmessung durchführen
  • naturwissenschaftlich / technische Gesetzmäßigkeiten von Laserstrahlquellen erforschen
    • Messreihen planen
    • Fehlereinflüsse abschätzen
    • Tauglichkeit des Aufbaus überprüfen
  • selbst gewonnenen Messreihen auswerten
    • Daten mathematisch korrekt verarbeiten
    • Fehlerrechnung durchführen
    • Daten, z.B. graphisch, darstellen
  • einen nachvollziehbaren Bericht verfassen
    • Aufgabenstellung beschreiben
    • Lösungsansatz darlegen
    • Ergebnisse übersichtlich aufbereitet darstellen
    • Ergebnisse technisch wissenschaftliche diskutieren

Exemplarische inhaltliche Operationalisierung

1) Laser aufbauen, justieren und zünden. 2) Transversale Moden messen und Strahlqualität sowie Beugungsmaßzahl berechnen 3) Axiale Moden messen. Bestimmung des freien Spektralbereichs, der spektralen Breite einer Mode, der Verstärkungsbandbreite eines Lasers, dessen Kohärenzlänge 4) Diodengepumpten Festkörperlaser aufbauen 5) Einheit zur Frequenzverdopplung aufbauenund in Betrieb nehmen