Fyzika laserů

Vztahy:

Úspěšné absolvování předmětu 12FLA je podmínkou pro zápis na předmět 12PLM.

Garant předmětu:

Jan Šulc

Přednášející:

Jan Šulc

Cvičící:

Jan Šulc

Předmět zajišťuje:

katedra laserové fyziky a fotoniky

Anotace:

Odvozuje zákonitosti chování jak laserového aktivního prostředí, tak laserů různých typů z obecných principů kvantové statistické fyziky.

Požadavky:

Znalosti kvantové mechaniky (základní rovnice a principy, statistický operátor, poruchová teorie, lineární harmonický oscilátor, kvantový popis optického záření), elektrodynamiky a základů laserové techniky

Osnova přednášek:

1. Fyzikální model laseru - laser jako uzavřený systém, Liouvilleova rovnice

2. Kvantová teorie tlumení - řídící rovnice pro evoluci tlumené kvantové soustavy

3. Poloklasická teorie interakce záření s prostředím - odezva dvouhladinového rezonančního prostředí, výchozí rovnice pro poloklasický popis

4. Šíření stacionárních signálů, disperzní vlastnosti rezonančního prostředí

5. Poloklasický popis šíření optických impulzů - nekoherentní a koherentní šíření impulzů, aproximace rychlostních rovnic

6. Dynamika laserů v aproximaci rychlostních rovnic - laser s krátkým rezonátorem, rychlostní rovnice

7. Dynamika Q-spínání, lasery bez zrcadel

8. Spektrální vlastnosti laserového záření -přitahování frekvencí, záření laseru v případě homogenního a nehomogenního rozšíření čáry

9. Generace krátkých impulzů - zjednodušený popis záření laseru se synchronizovanými módy, komprese, zesilování a tvarování impulzu

10. Kvantový popis obecných systémů - kvazidistribuční funkce pro popis stavu elektromagnetického pole, časový vývoj kvazidistribuční funkce

11. Fokkerova-Planckova rovnice pro atom a tlumený harmonický oscilátor

12. Kvantová teorie laseru - Fokkerova-Planckova rovnice pro laserový systém

13. Řešení Fokkerovy-Planckovy rovnice pro laser v aproximaci Van der Polova oscilátoru

Osnova cvičení:

1.-4. Početní cvičení - Evoluce statistického operátoru, poruchová teorie, řídící rovnice, tlumený harmonický oscilátor, rovnice poloklasiké teore laseru

5.-6. Referáty - Přelaďování laseru, soliton

7. TEST č. 1

8.-9. Referáty - Q-spínání, X-ray laser, ASE, modelocking

11.-12. Početní cvičení - Focker-Planckova rovnice, kvantová teorie laseru

13. TEST č.2

Cíle studia:

Znalosti:

Seznámit se s teoretickými základy činnosti laserového generátoru s využitím poloklasického a plně kvantového popisu interakce rezonančního záření s látkou.

Schopnosti:

Dokázat teoretické závěry aplikovat na praktické úlohy z fyziky laserů jako je popis činnosti laseru s krátkým rezonátorem, generace gigantických impulzů v režimu Q-spínání a na koherentní šíření impulzů.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] M. Vrbová, J. Šulc: Interakce rezonančního záření s látkou, Skriptum ČVUT, Praha, 2006

Doporučená literatura:

[2] W. H. Louisell: Quantum statistical properties of radiation, John Wiley and Sons, New York, 1973

[3] M. Vrbová: Kvantová teorie koherence, Skriptum ČVUT, Praha, 1997.

[4] B. E. A. Saleh and M. C. Teich, Základy fotoniky - 3.díl, Matfyzpress, Praha, 1995

[5] B. Kvasil, Teoretické základy kvantové elektroniky, Academia, Praha, 1983.

Poznámka:

Další informace:

http://people.fjfi.cvut.cz/sulcjan1/fla/

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Fyzikální elektronika - Fotonika (volitelný předmět)
• Fyzikální elektronika - Laserová fyzika a technika (PS)