Fizyka laserów
Prowadzący: Prof. dr hab. Jerzy Jasiński
Semestr: 7 - 2 godziny wykładów tygodniowo
Przedmioty poprzedzające: Elektrodynamika, Podstawy optyki
Forma zaliczenia: Egzamin ustny
Program:
1. Wiązki gaussowskie w opisie światła. Przybliżenie skalarne i przyosiowe. Krzywizna frontu falowego i rozbieżność dyfrakcyjna wiązek. Fale wychodzące z zepolonego źródła punktowego. Paczki falowe.
2. Macierzowa teoria rezonatorów optycznych. Macierze (ABCD) w opisie światła optyce geometrycznej. Warunki stabilności promieni w rezonatorze. Typy rezonatorów. Dopasowanie parametrów wiązki i rezonatora. Transformacja parametrów wiązki przez soczewkę i zwierciadło. Wiązka jako pęk promieni.
3. Modowa struktura światła w rezonatorze. Mody poprzeczne i podłużne. Mody dla pól wektorowych. Poprzeczna struktura pola w rezonatorze. Degeneracja modów.
4. Straty energii w rezonatorach. Zjawiska powodujące straty energii. Straty użyteczne. Rozchodzenie się światła w obecności pochłaniania i wzmocnienia.
5. Spektralna struktura linii widmowych. Funkcje kształtu linii dla poszerzenia jednorodnego i niejednorodnego. Linie emisyjne i absorpcyjne. Wpływ pompowania optycznego, inwersji obsadzeń, pochłaniania i zjawisk nasycenia na linie widmowe.
6. Równania bilansu. Absorpcja światła, emisja spontaniczna i wymuszona. Szybkości przejść i bilans energii w układzie dwupoziomowym. Współczynniki Einsteina w rezonatorze. Bilans atomów i fotonów. Emisja, pompowanie optyczne i inwersja obsadzeń w układzie trój- i czteropoziomowym.
7. Lasery. Lasery pracy ciągłej i lasery impulsowe. Warunki pracy stacjonarnej. Moc lasera. Rola czwartego poziomu i próg akcji laserowej. Stany nieustalone. Laser rubinowy i laser YAG. Laser gazowy He-Ne.
Literatura podstawowa:
1. A. Kujawski, P. Szczepański, Lasery. Podstawy fizyczne. OWPW 1999
2. H. Haken,"Światło. Fale, fotony, atomy", PWN, Warszawa, 1993
3. Koichi Shimoda, "Wstęp do fizyki laserów", PWN, Warszawa, 1993
4. F. Kaczmarek, "Podstawy działania laserów", WNT, Warszawa, 1983
5. R. Jóźwicki, "Optyka laserów", WNT, Warszawa, 1981
6. O. Svelto, "Principles of Lasers", Plenum Press, New York, 1989
|
