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 Propagacja promieniowania widmo liniowe widmo ciągłe Laser 2 warunki: emisja > absorpcja inwersja obsadzeń B 21 > A 21 konieczne duże rezonator emisja wymuszona > em. spontaniczna

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 2/22 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 3/22 Spójność Własności promieniowania laserowego:

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 4/22 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 5/22 632,8 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 6/22 Lasery ekscymerowe (ekscypleksowe) Lasery ekscymerowe (ekscypleksowe)

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 7/22 substancja aktywna – roztwory barwników, wzbudzane światłem (lampy błyskowe, inne lasery) Lasery barwnikowe Lasery barwnikowe

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 8/22 Lasery półprzewodnikowe Lasery półprzewodnikowe V = 0 V 0

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 9/22

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 10/22

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 11/22 odtwarzanie hologramu – c.d.

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 12/22 rejestracja hologramu: źródło światła spójnego (laser) emulsja foto odtwarzanie obrazu holograficznego:

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 13/22 Zastosowania laserów: 1. Spójność holografia medycyna przemysł militarne, 4. Intensywność płyty CD, DVD, telekomunikacja (światłowody) 3. Kolimacja spektroskopia, dalmierze (np. pomiar odl. Ziemia – Księżyc), 2. Monochromatyczność spektroskopia, fizyka

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

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 15/22 Optyka nieliniowa oddziaływania nieliniowe: n i są też nieliniowymi funkcjami natężenia światła n i są też nieliniowymi funkcjami natężenia światła x E własności optyczne ośrodków zależą od natężenia światła własności optyczne ośrodków zależą od natężenia światła

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 16/22 1. Generacja drugiej harmonicznej oscylacje indukowanego dipola z podwojoną częstością generacja fali o częstości 2, dł. fali /2 tzw. druga harmoniczna Podstawowe optyczne zjawiska nieliniowe 2

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 17/ Mieszanie fal generacja fal o częstościach sumarycznych i różnicowych – 2 Proces odwrotny – parametryczna generacja ważne reguły: zasada zachowania energii: zasada zachowania pędu: określają kolory i kierunki emisji:

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 18/22 4. Samoogniskowanie i deogniskowanie światła gdy n 2 >0, ośrodek nieliniowy działa jak soczewka skupiająca, gdy n 2 <0, ośrodek nieliniowy działa jak soczewka rozpraszająca,

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 19/22 Kryształy fotoniczne = materiały z periodycznymi niejednorodnościami współczynnika załamania charakteryzują się fotoniczną przerwą energetyczną – obszarem zabronionych częstotliwości fal świetlnych Kryształy fotoniczne pozwalają na propagację dozwolonych modów promieniowania z b. małymi stratami i zmianę kierunku propagacji pod b. ostrymi kątami (co jest niemożliwe w standardowych światłowodach)

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 20/22 Światłowody fotoniczne bardzo małe tłumienie, bardzo silne nieliniowości dozwolone (a) i zabronione (b i c) mody promieniowania w światłowodzie fotonicznym (a) (b) (c) Przykładowe konstrukcje:

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 21/22 Plazmony powierzchniowe na powierzchni granicznej, na której występuje całk. wew. odbicie – nanosi się cienką warstwę metalu w metalu możliwe drgania elektronów swobodnych z częstością plazmową p (plazmony) gdy częstość i pęd fali poprzecznej p przekaz energii do plazmonu – spadek energii fali odbitej b. czuły detektor zakłócenia fali zanikającej zastosowania do detekcji biomolekuł

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 22/22 Osiąganie najniższych temperatur I I 300 K 30 cm 100 K 10 cm 1 K 1 mm Polski biegun zimna 40 mikrokelwinów= (40 mikrokelwinów= 0,00004 kelwina = -273, C -273, C) IFUJ, Kraków, & IF UMK, Toruń ciśnienie światła – siły optyczne - chłodzenie i pułapkowanie