Laserová technika

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra přírodovědných oborů

Anotace:

Předmět navazuje na úvodní kurz Optika pro biologii a medicínu. Obsahuje úvodní popis fyzikálních principů laserové činnosti. Dále klasifikaci a přehled jednotlivých typů laserů. Náplň cvičení je připravena v přímé návaznosti na přednášky, částečně výpočetní, částečně laboratorní. Součástí programu cvičení jsou také dvě exkurze k profesionálním laserovým systémům. Každý student vypracuje v průběhu semestru cca 4 stránkový popis vybraného (přiděleného) konkrétního typu laseru. Kvalita vypracování tohoto popisu bude započtena do klasifikace u zkoušky.

Požadavky:

Základní znalosti z geometrické a vlnové optiky.

Osnova přednášek:

1.Laser-schéma. Otevřený rezonátor. Vlastní módy. Vlastní frekvence. Módy podélné a příčné.

2.Doba života fotonu v rezonátoru. Kvalita-činitel jakosti Q. Stabilita.

3. Gausovský svazek (pas, divergence).

4.Aktivní prostředí. Soubor kvantových soustav.

5. Interakce záření s kvantovými soustavami. Rezonanční přechody. Emise spontánní a stimulovaná.

6.Zesilování. Saturace zisku. Aktivní prostředí v optickém rezonátoru. Výstupní výkon laseru. Optimální vazba.

7.Homogenní a nehomogenní rozšíření spektrální čáry. Selekce příčných a podélných modů. Přelaďování laserů

8.Dynamika laseru (provoz kontinuální, impulsní). Rychlostní rovnice. Q-spínání. Akusto-optické a elektro-optické modulátory. Q-spínače.

9Generace sledu impulsů metodou synchronizace módů. Generace femtosekundových laserů.

10.Pevnolátkové lasery (rubínový, Nd: YAG, Ti: safír). Diodově buzené pevnolátkové lasery.

11. Plynové lasery: molekulární, atomové, iontové (CO2 , He-Ne, Argonový), Excimerové lasery.

12.Chemické lasery. Vysokovýkonové lasery kontinuální

13.Vysokovýkonové lasery. Impulsní lasery pro inerciální slučování.

14. Plazmatické - rentgenové lasery

Osnova cvičení:

Cvičení mají charakter seminářů (S), početních cvičení (P), exkurzí (E) a laboratorních cvičení (L)

1. (S) Opakování. Elektromagnetická vlna. Radiometrické a fotometrické veličiny. Měřitelné veličiny v optice.

2. (P) Výpočet šířky spektrální čáry (vlnová délka, frekvence, cm-1), intenzita záření vs intenzita elektrického pole.

3. (S) Bezpečnost práce s lasery (vyhláška, třídy laserů). Ochranné pomůcky.

4. (S) Test 1. Bezpečnost práce s lasery. Zadání referátů.

5.-6. (L) Pevnolátkové lasery a jejich aplikace laserů - Exkurze FJFI

7. (P) Test 2. Charakteristiky výstupních laserových svazků

8. (S) Metody měře výkonu a energie velmi slabých signálů

9. (L) Metody měře výkonu a energie velmi slabých signálů

10.(L) Metody měře výkonu a energie výkonových laserů

11.-12. (E) Vysokovýkonové plynové lasery PALS, COIL - Exkurze ČSAV

13. (S) Prezentace a předání referátů.

14. (S) Zápočtový test. Zápočet.

Cíle studia:

Cílem studia je seznámit potenciální uživatele laserové techniky s principy činnosti laseru, podat přehled dostupných typů laserů a základních parametrů jejich výstupních svazků, které předurčují potenciální aplikace.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

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

[2] Vrbová, M. a kol.: Oborová encyklopedie Lasery a moderní optika. Prometheus. Praha 1994

[3] Webová aplikace http://xuv.fbmi.cvut.cz/prsk

[4] Saleh, B.E.A - Teich, M.C.: Základy fotoniky - Svazek 2 a 3, Matfyzpress Praha 1994 ISBN 80-85863-00-6

Doporučená literatura:

[5] Svelto O.: Pronciples of Llasers, 4-th edision, Plenum Press 1998

Poznámka:

Další informace:

http://xuv.fbmi.cvut.cz/prsk

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Navazující magisterský studijní obor Přístroje a metody pro biomedicínu (povinně volitelný předmět)