«Разработка методов управления расходимостью лазерного излучения с использованием акустооптических эффектов» студент МФТИ: Мокров Михаил Базовая организация: ООО «Уличные Лазеры» Направление: новые приборы и аппаратные комплексы Долгопрудный, 8 апреля 2012
Краткое описание проекта Цель проекта: создание прибора для немеханического, автоматизированного управления расходимостью лазерного излучения на основе акустооптической системы, работающей в режиме линейной частотной модуляции (ЛЧМ), далее АО Линза ( «Акустооптическая линза» ), с быстродействием на 3 порядка больше, чем у имеющихся систем. Система управления проектора Лазерный проектор Слайд № 1
Возможности АО Линзы АОЛинза Изображение пятна лазера на экране без АО Линзы Слайд № 2 экран 10 метров 1, 5 см Работа без ЛЧМ Установка АО Линзы Управление расходимостью и интенсивностью лазерного луча Y X Размер пятна: Линейный 1, 5 см ≤ X ≤ 50 см 1, 5 см ≤ Y ≤ 50 см Управление интенсивностью луча (128 градаций) 1, 5 см
Эффекты, создаваемые АО линзой Лазерный проектор без АО линзы (скорость работы до 60 000 сегментов/секунда): Слайд № 3 Лазерный проектор + АО линза (возможность до 100 000 раз в секунду изменять расходимость пучка излучения): - Управление толщиной формируемых линий изображения - Эффект размытия изображений - Эффект теней -Увеличение скорости и уменьшение искажений при выводе текста без АО Линзы С АО Линзой
Блок схема устройства и принципы работы компьютер Слайд № 4 Синтезатор частоты Усилитель и Согласующий фильтр Система управления проектора Усилитель и Согласующий фильтр Y-дефлектор Дефлекторы работают в ЛЧМ режиме ЛАЗЕР X-дефлектор
Результаты работы над технической частью проекта Слайд № 5 - Проведены серии экспериментов (см. рис) - Проведен расчет системы (в т. ч. разработана программа, моделирующая результаты работы АО линзы) - Разработан и изготовлен синтезатор для экспериментальной отработки системы 5 см Исходная расходимость Расходимость: 0, 05 ᵒ Расходимость: 0, 3 ᵒ Расходимость: 0, 5 ᵒ Расходимость: 0, 1 ᵒ Расходимость: 1, 5 ᵒ
Технические параметры -скорость изменения расходимости излучения: : ≤ 10 мкс -работа как с непрерывным так и импульсным лазерным излучением -отсутствие механических составляющих - увеличение расходимости от 0ᵒ до 3ᵒ градусов -цифровое управление параметрами лазерного излучения с частотой до 100 к. Гц. -потери энергии менее 25 % Слайд № 6
Команда и база для воплощения проекта Слайд № 7 Команда проекта(на текущий момент): Моя роль в проекте: -моделирование и расчет поведения подобной системы, сборка, проведение экспериментов -координирование проекта -продвижение на рынок, поиск инвестиций Талалаев М. А. к. ф. -м. н. - Руководство технической частью проекта -проведение первичных экспериментов Александр Гук аспирант НПО «Астрофизика» -специализируется на системах с акустооптическими составляющими -помощь в постановке и проведение экспериментов Работы выполняются на базе и под руководством компании ООО «Уличные Лазеры» и кафедры технологического предпринимательства «РОСНАНО» Часть экспериментов проводятся в лабораториях ОКБ «Гранат» Мокров Михаил Талалаев М. А. Александр Гук
Аналоги, сравнение, конкуренты Альтернативой АО линзе могут быть: - «Телескоп» : расходимость управляется посредством изменения расстояния между объективом и окуляром телескопа - «адаптивное зеркало» : расходимость управляется посредством изменения кривизны зеркала. - Линза с зависящим от мощности накачки фокусным расстоянием (регулируется мощностью нагревателя). Недостатки альтернативных продуктов: -Недостаточное быстродействие -другие недостатки, связанные с механическим управлением подобных систем. Слайд № 8
Возможности коммерциализации Слайд № 9 Стоимость АО линзы: - Стоимость комплектующих единичного продукта – от 130 тысяч рублей - Стоимость комплектующих серийного продукта – от 24 тысяч рублей Стоимость лазерных проекторов для внедрения: от 150 тысяч рублей до 6 млн. рублей (Лазерные проекторы HBlaser, KVANT, LOBO) Пример 10 Ваттный RGB (HB-Lasers) - 2 млн рублей Мировой рынок: 1000 лазерных проекторов/год , соответственно более 2 000 лазеров(RGB) Внедрение: - сотрудничество с немецкой фирмой HB Laser Gmbh (до 300 лазерных проекторов в год, использующих нашу разработку) , а также с другими компаниями-производителями лазерных проекторов - внедрение в проекторы компании ООО «Уличные Лазеры»
Риски комерциализации проекта Риск, что продукт, не будет соответствовать заявленным характеристикам снижение риска: опыт команды в решение подобных задач Риск, что не хватит ресурсов, для развития производства снижения риска: наличие производственных площадей компании, поддержка ООО «Уличных Лазеров» , поддержка МФТИ и кафедры технологического предпринимательства «РОСНАНО» Риск появления конкурентов снижение риска: планируется защита интеллектуальной собственности, имеющийся научно-технический задел команды. Продукт является принципиально новым для рынка. Риск отсутствия интереса к нашей продукции снижения риска: уже сейчас есть потенциальные потребители HB-Lasers, и ООО «Уличные Лазеры» Слайд № 10
план работ Период Деятельность и использование инвестиций апрель 2013 – май 2013 Разработка новой версии прибора, расчет и закупка комплектующих. Апрель 2013 - Январь 2014 Разработка технической и конструкторской документации. Разработка и изготовление опытного образца, пригодного для использования в лазерных проекторах. Производство 2 -ух полноценных устройств. Проведение полевых испытаний. январь 2014 - март 2015 Слайд № 11 Финансир ование 200 тыс. рублей 300 тыс. рублей
Спасибо за внимание! Проект представил: Мокров Михаил ООО «Уличные Лазеры» +7 909 936 80 31 potraversu@yandex. ru
Техническая идея проекта-1 Принцип действия АО линзы: дифракция лазерного излучения на фазовой решетке, создаваемой в дефлекторе из акустооптического материала бегущей, линейно-частотно модулируемой, ультразвуковой волной. Акустооптический кристалл координата Поглотитель УЗ волна Падающее лазерное излучение Пьезоэлектрический преобразователь Частота акустической волны Драйвер Управление Рис. 2. Схема первого варианта АО линзы работающего в линейно частотном режиме
Техническая идея проекта-2 Акустооптический кристалл координата Лазерное излучение Поглотитель Пьезо преобразователь Рис. 3. Схема изучаемого АО линзы работающей в линейно частотном режиме Частота акустической волны
Образ, получаемый от АОЛинзы на бесконечности. ( «Фильтрация лучей по углам» ). Все изображения в одном масштабе. 0. 00ᵒ 0. 10ᵒ 0. 40ᵒ 0. 01ᵒ 0. 19ᵒ 0. 05ᵒ 0. 25ᵒ 0. 70ᵒ 1. 2ᵒ 1. 5ᵒ
Моделирование динамики получаемого изображения Диапазон акустических частот: 95 - 105 МГц Расстояние о лазера до экрана: 10 метров Апертура лазерного пучка: 1, 5 мм Размер изображения: 9 см x 9 см лазер АО линза экран N=1 Imin/Imax = 0 (I- интенсивность), Время цикла= 3 мкс N=3 Imin/Imax = 0, 5 (I- интенсивность), Время цикла= 1 мкс N=6 Imin/Imax = 0, 8 (I- интенсивность), ), Время цикла= 0, 5 мкс
Доп. слайд Себестоимость (материалы и изготовление): Комплектующие Единичный продукт , рубли Серийный продукт (малая серия), рубли Синтезатор 50 000 6000 Усилитель (две штуки) 10 000 2000 Согласующий фильтр (две штуки) 6 000 200 Парателлурит 40 000 Просветление (две ячейки) 4 000 5000 (для кристалла 0, 85 см³), 10000 (для кристалла 1, 2 см³), 20 000 (для кристалла 1, 4 см³) 2000 Вырезка и полировка 8 000 пьезопреобразователь 3 000 5000 (для кристалла 0, 85 см³), 6000 (для кристалла 1, 2 см³), 7000 (для кристалла 1, 4 см³) 1000 индий 3 000 300 Корпус и т. п. 10 000 2 000 сумма 134 000 От 23 500
Результаты экспериментов 15 см
Пример работы программы lchm 14. 5, моделирующей работу АОЛинзы
Базовая организация (поддержка проекта) Конструкторское Бюро МФТИ «Лазер Стандарт» Наличие производственной площади более 150 кв. метров Опыт работы: - Разработка и вывод на рынок лазерного проектора на основе акустооптических эффектов - Другие технологические проекты ориентированные на дизайн и освещение
Потребители устройства -дизайнерские компании для световых лазерных шоу (в том числе компания HB Laser, ltd ) -компания «Уличные лазеры» - для применения в разрабатываемых лазерных проекторах (проекторы для дизайна и рекламы) -приборы оптической локации, например устройства мгновенного обнаружения, сканирования, приборы оптической локации, а также устройства обнаружения оптических средств наблюдения и прицеливания
Эффекты, создаваемые АОЛинзой АОЛинза Рис. 2. Пример эффектов, создаваемых АОЛинзой -Управление толщиной формируемых изображений -Эффект «исчезания» изображений -Эффект размытия изображений -Другие визуальные эффекты
Скачать презентацию Разработка методов управления расходимостью лазерного излучения с
UMNIK_Mokrov_2013 (05).pptx