Úvod do laserové techniky

Předmět 12ULAT nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět 12ULT (vztah je symetrický)

Předmět 12ULAT nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět 12ULTB (vztah je symetrický)

Předmět 12ULAT nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět 12ULTB (vztah je symetrický)

Garant předmětu:

Helena Jelínková, Jan Šulc

Přednášející:

Helena Jelínková, Jan Šulc

Cvičící:

Helena Jelínková, Jan Šulc

Předmět zajišťuje:

katedra fyzikální elektroniky

Anotace:

Přehled zdrojů elektromagnetického záření; princip laseru; klasifikace, charakterizace a stručná aplikace jednotlivých typů laserů; bezpečnost při práci s lasery. Laserový zesilovač; Q-spínání; synchronizace módů

Požadavky:

Úvodní kurs fyziky.

Osnova přednášek:

Světlo jako elektromagnetické záření; látka jako soubor kvantových soustav; interakce optického záření s látkou; detekce. Klasické optické zdroje. Princip laseru; klasifikace laseru; pevnolátkové lasery; kapalinové lasery; plynové lasery; plazmatické lasery; polovodičové lasery; základní aplikace laseru. Bezpečnost při práci s lasery. Oscilátor, zesilovač, Q-spínání, synchronizace módů.

Osnova cvičení:

1.Základní pojmy týkajících se optiky a elektromagnetického záření, charakteristiky spektra elmg.záření. Vztah mezi vlnovou délkou a frekvencí.

2.Otevřené optické rezonátory. Stabilita otevřeného rezonátoru.

3.Boltzmanovo rozdělení, inverze populace hladin, šířka energetické hladiny. Interakce optického záření s látkou: absorpce, spontánní emise a stimulované emise.

4.Detekce optického záření a detektory: vnější a vnitřní fotoelektrický jev.

5.Kontrolní test zahrnující výuku do poloviny semestru.

6.Výpočet prahové podmínky generace laseru. Koeficient zesílení a koeficient ztrát aktivního prostředí.Účinný průřez pro stimulovanou emisi.

7.Generace laserového záření, prahové zesílení aktivního prostředí, extrahovatelná energie aktivního prostředí, doba života fotonu v rezonátoru a činitele jakosti rezonátoru.

8.Příklady nejdůležitějších charakteristik laserů v jednotlivých kategoriích.

9.Pevnolátkové lasery. Výpočet účinnosti laseru, výstupního výkonu laseru. 3- a 4-hladinový model laseru. Aplikace pevnolátkových laserů.

10.Plynové lasery.Příklady plynových laserů v jednotlivých kategoriích. Aplikace plynových laserů.

11.Kapalinové lasery, příklady. Charakteristika polovodičových laserů.

12. Oscilátor, zesilovač

13. Q-spínání, synchronizace módů.

14.Zápočtový test z obsahu výuky předmětu a cvičení v průběhu celého semestru.

Cíle studia:

Znalosti:

laserový oscilátor, prahová podmínka generace záření, zisk, ztráty, kategorizace laserů, aplikace laserů, bezpečnostní předpisy, laserový zesilovač; režim Q-spínání, režim synchronizace módů.

Schopnosti:

pochopení principů vzniku laserového záření; seznámení se se základními součástmi laserového systému, jednotlivými typy laserů a jejich aplikacemi a rovněž s bezpečnostními předpisy pro práci s lasery. Návrh laserového oscilátoru, základní řešení dynamiky laseru pomocí rychlostních rovnic; návrh laserového zesilovače; výběr typu Q-spínače; typu spínání pro režim synchronizace módů.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1]M.Vrbová, H.Jelínková, P.Gavrilov, Úvod do laserové techniky, ČVUT 1994.

Doporučená literatura:

[2] Walter Koechner, Solid-State Laser Engineering, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1999

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• BS Fyzikální elektronika (povinný předmět oboru)
• Kvantové technologie (povinný předmět programu)
• Kvantové technologie (povinný předmět programu)