Úvod do laserové techniky
| Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah |
|---|---|---|---|
| 12ULTB | KZ | 3 | 2P+1C |
- Garant předmětu:
- Helena Jelínková
- Přednášející:
- Helena Jelínková, Michal Němec, Jan Šulc
- Cvičící:
- Helena Jelínková, Michal Němec, Jan Šulc
- Předmět zajišťuje:
- katedra fyzikální elektroniky
- Anotace:
-
Cílem předmětu je seznámit studenty se základními principy laserových generátorů. Součástí předmětu je dále klasifikace laserů, charakterizace a stručná aplikace jednotlivých typů laserů včetně popisu generace krátkých laserových impulzů. Předmět obsahuje i kurz bezpečnostipři práci s lasery.
- Požadavky:
-
Úvodní kurs fyziky.
- Osnova přednášek:
-
1.Světlo a jeho interakce s látkou.
2 Princip laseru.
3. Klasifikace laserů.
4. Pevnolátkové lasery.
5. Kapalinové lasery.
6. Plynové lasery.
7. Plazmatické lasery.
8. Polovodičové lasery.
9. Generace krátkých impulzů.
10. Laserové systémy a zesilovače.
11. Základní aplikace laseru.
12. Bezpečnost při práci s lasery
- 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] Ch. C. Davis, Lasers and Electro-optics: Fundamentals and Engineering, Cambridge, Cambridge University Press, 2014.
[2] H.J.Eichler, J. Eichler, O.Lux, „Lasers -Basics, Advances and Applications, Springer-Verlag Berlin, 2018.
Doporučená literatura:
[3] M. Vrbová, H.Jelínková, P. Gavrilov, „Úvod do laserové techniky“, ČVUT 1994.
[4]R. Paschotta, “Encyclopedia of laser physics and technology”, Wiley-VCH, Berlin 2008
[5] K.Barat, „Laser Safety: Tools and Training“, CRC Press, 2017
- 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:
-
- Fyzikální inženýrství - Počítačová fyzika (volitelný předmět)
- Fyzikální inženýrství - Fyzika plazmatu a termojaderné fúze (PS)
- Fyzikální inženýrství - Laserová technika a fotonika (povinně volitelný předmět)
- Fyzikální inženýrství - Počítačová fyzika (volitelný předmět)