Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 1/22 Podsumowanie W13 Źródła światła Promieniowanie przyspieszanych ładunków Promieniowanie synchrotronowe Promieniowanie ciała doskonale czarnego - Rozkład Plancka Źródła dyskretne fazy emisji kierunki emisji częstości emisji Emisja wymuszona spójność, kolimacja, monochromatyczność widmo liniowe widmo ciągłe J=1/2 P B A e – 2 << c < c c ef. Zeemana, ef. Faradaya

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 2/22 Dwa sposoby emisji fal świetlnych: Emisja spontaniczna Emisja wymuszona

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 3/22 porówn. z:

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 4/22

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 5/22 Elementarne warunki działania lasera Wzmocnienie możliwe gdy: Wzmocnienie możliwe gdy: emisja > absorpcja E2E1E2E1 N2N1N2N1 N 2 > N 1 inwersja obsadzeń rozkład Boltzmanna l. obsadzeń N 2 N 1 N 0 E2E1E0E2E1E0 E N2N1N2N1 antyboltzmanowski antyboltzmanowski rozkład obsadzeń <

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 6/22 Inwersja nie wystarcza ! warunek konieczny: emisja wymuszona > em. spontaniczna liczba aktów em. wym. liczba aktów em. spont. N 2 B 21 N 2 A 21 > B 21 > A 21 konieczne duże rezonator Rezonator to interferometr Fabry-Perot ! Jego charakterystyka transmisyjna określa widmo promieniowania lasera (mody laserowe)

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 7/22 2. Koncentrację energii, spełnienie warunku przewagi emisji wymuszonej Rozwój akcji laserowej ośrodek z inwersją: > 0 – wzmocnienie R<1 Rezonator pozwala na: 1.Sprzężenie zwrotne – przejście od wzmacniania promieniowania spontanicznego do generacji spójnej wiązki światła B 21 > A Selekcję spektralną (jak w interferometrze F-P) L struktura modowa promieniowania laserowego

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 8/22 Elementarne warunki działania lasera Konieczne spełnienie 2 warunków Emisja promieniowania spójnego możliwa gdy: Emisja promieniowania spójnego możliwa gdy: emisja wymuszona > em. spontaniczna liczba aktów em. wym. liczba aktów em. spont. N 2 B 21 N 2 A 21 > B 21 > A 21 konieczne duże rezonator Wzmocnienie możliwe gdy: Wzmocnienie możliwe gdy: emisja > absorpcja E2E1E2E1 N2N1N2N1 N2N1N2N1 N 2 > N 1 inwersja obsadzeń

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 9/22 Laser Rozmaite konstrukcje Bardzo różnorodne zastosowania Najważniejsze własności światła laserowego: 1.Spójne 2.Monochromatyczne 3.Skolimowane (ukierunkowane) 4.B. intensywne L Light A Amplification by S Stimulated E Emission of R Radiation

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 10/22 Spójność Własności promieniowania laserowego: Gdy a 2 m, 0,6 m plamki na Księżycu (L-3,8x10 8 m) 4 km Kolimacja – ograniczenie przez dyfrakcję

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 11/22 Przykłady laserów Laser rubinowy Laser rubinowy (jony Cr + w krysztale Al 2 O 3 ) 550 nm 690 nm wzbudzenie lampą błyskową l. obsadzeń N 2 < N 1 N 0 E2E1E0E2E1E0 E laser rubinowy to typowy układ trójpoziomowy:

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 12/22 632,8 nm 3,39 m 1,15 m * Laser He-Ne wzbudzenie przez zderzenia z elektronami (wyładowanie w gazie) He Ne ok. 20 eV substancja aktywna - neon (10 : 1) poziomy metastabilne

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 13/22 Lasery ekscymerowe (ekscypleksowe) Lasery ekscymerowe (ekscypleksowe)

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 14/22 substancja aktywna – roztwory barwników, wzbudzane światłem (lampy błyskowe, inne lasery) Lasery barwnikowe Lasery barwnikowe

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 15/22 Lasery półprzewodnikowe Lasery półprzewodnikowe V = 0 V 0