Úvod do laserové techniky

Vztahy:

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

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

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra laserové fyziky a fotoniky

Anotace:

Přehled zdrojů elektromagnetického záření; princip laseru; klasifikace, charakterizace a stručná aplikace jednotlivých typů laserů; bezpečnost při práci s lasery.

Požadavky:

Základní kurz 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.

Osnova cvičení:

1.Základní pojmy týkajících se optiky a elektromagnetického záření.

2.Charakteristiky spektra elmg.záření. Vztah mezi vlnovou délkou a frekvencí. 3.Otevřené optické rezonátory. Stabilita otevřeného rezonátoru.

4.Boltzmanovo rozdělení, inverze populace hladin, šířka energetické hladiny. 5.Interakce optického záření s látkou: absorpce, spontánní emise a stimulované emise. Výpočet vztahů mezi Einsteinovými koeficienty a doby života kvantové soustavy na energetické hladině.

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

7.Kontrolní test zahrnující výuku do poloviny semestru.

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

9.Příklady na generaci laserového záření, prahového zesílení aktivního prostředí, extrahovatelnou energii aktivního prostředí, doby života fotonu v rezonátoru a činitele jakosti rezonátoru.

10.Příklady nejdůležitějších charakteristik laserů v jednotlivých kategoriích.

11.Pevnolátkové lasery. Výpočet účinnosti laseru, výstupního výkonu laseru. 3- a 4-hladinový model laseru. Výpočet explozní energie výbojky a prahu destrukce pevnolátkového laserového krystalu. Aplikace pevnolátkových laserů.

12.Plynové lasery. Příklady plynových laserů v jednotlivých kategoriích. Příklady excimerových laserů. Aplikace plynových laserů.

13. Kapalinové lasery, příklady. Charakteristika polovodičových laserů.

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

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.

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:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• BS Matematické inženýrství - Matematické modelování (volitelný předmět)
• BS Matematické inženýrství - Matematická fyzika (volitelný předmět)
• BS Matematické inženýrství - Aplikované matematicko-stochastické metody (volitelný předmět)
• BS Informatická fyzika (volitelný předmět)
• BS Aplikace softwarového inženýrství (volitelný předmět)
• BS Aplikovaná informatika (volitelný předmět)
• BS jaderné inženýrství B (volitelný předmět)
• BS Jaderné inženýrství C (volitelný předmět)
• BS Dozimetrie a aplikace ionizujícího záření (volitelný předmět)
• BS Experimentální jaderná a částicová fyzika (volitelný předmět)
• BS Inženýrství pevných látek (volitelný předmět)
• BS Diagnostika materiálů (volitelný předmět)
• BS Fyzika a technika termojaderné fúze (volitelný předmět)
• BS Fyzikální elektronika (volitelný předmět)
• BS Jaderná chemie (volitelný předmět)