Wykład z cyklu: Nagrody Nobla z Fizyki: Spektroskopia laserowa. Nagroda Nobla  2005, cz.2.

Laureaci Roy J. Glauber John L. Hall Theodor W. Hänsch Joint institute of the University of Colorado at Boulder and the National Institute of Standards and Technology Max Planck Institute for Quantum Optics and a professor of physics at Ludwig Maximilians University in Munich

Za wkład w rozwój spektroskopii laserowej, w szczególności za skrajnie precyzyjne pomiary częstości światła emitowanego przez atomy.

Sekunda i metr w układzie SI 1 sekunda - jest to czas równy 9 192 631 770 okresom promieniowania związanego z przejściem miedzy dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu Cs133. (od 1967r) F=4 9 192 631 770 Hz 6S1/2 F=3 1 metr - jest równy drodze jaka przebywa w próżni światło w ciągu czasu 1/299792458 sekundy. (od 1983r)

Laser generujący ciągłą w czasie wiązkę światła Zwierciadło półprzepuszczalne Zwierciadło Element aktywny Wiązka wyjściowa Pompa

Mody lasera l/2 Z1 Z2 E Df df Gęstość energii/df fM-1 fM fM+1 f

Struktura widmowa lasera Df df Gęstość energii/df Gęstość energii/df częstość częstość fM-1 fM fM+1 f0 Df Df df Gęstość energii/df częstość fM-1 fM fM+1 częstość

Laser ze stabilizowaną częstością Df df Gęstość energii/df fM-1 fM fM+1 f

Laser ze stabilizowaną częstością Df df Gęstość energii/df fM-1 fM fM+1 f

Lasery impulsowe I(ω)=F2(t) I(t)=E2(t) częstość czas E(t)↔F(ω) 300μs

cos2 (t) czas [cos (t)+ cos (2t)]2 czas [cos (t)+ cos (2t)+ 1 cos2 (t) czas 4 [cos (t)+ cos (2t)]2 czas 16 [cos (t)+ cos (2t)+ cos (3t)+ cos (4t)] 2 czas 90 [cos (t)+ cos (2t)+ +…+ cos (9t)] 2 czas 400 [cos (t)+ cos (2t)+ +…+ cos (20t)] 2 czas 4 Pierwsze trzy rysunki czas

Modulacja dobroci rezonatora Zwierciadło półprzepuszczalne Zwierciadło Element aktywny Modulator Wiązka wyjściowa Pompa

Zależność pomiędzy przestrzenią czasową i częstotliwościową I(t) dt czas E(t) ↕ F(ω) Transformacja Fouriera Df I(f) częstość

Istota pomiaru

Widmo lasera z synchronizowanymi modami jako skala Df I(f) częstość

Koncepcja bezwzględnego pomiaru częstości Df I(f) częstość f 2f Warunki konieczne: 1. Dowolna częstość f i jej druga harmoniczna 2. Szerokie widmo częstości lasera obejmujące obie częstości

Samoogniskowanie r n z r

Dyspersja t t

Laser femtosekundowy =830nm±70nm 10fs piezo-element Nd:YVO4 zwierciadło wyjściowe Nd:YVO4 Ciąg impulsów wyjściowych 5W, =532nm Ti:Al2O3 Układ pryzmatów o ujemnej dyspersji prędkości grupowej piezoelement

Transformacja Fouriera

Koncepcja pomiaru fprze

Włókna zbudowane w oparciu o kryształy fotoniczne Dla lasera 25fs, 125mW Log(I()/I0())  [nm]

Schemat „linijki do mierzenia częstości w obszarze optycznym” Piezoelement Zegar 133Cs Sterownik frep Pomiar frep Dioda Pomiar frep Sterownik fprze Pomiar fprze 520nm BBO Filtr 520nm Dioda Pomiar fprze 1040nm 520+1040nm

Bezwzględny pomiar częstości Siatka dyfrakcyjna Laser femtosekundowy z dobrze określonymi: frep i fprze Stabilizowany laser o pracy ciągłej i częstości f=? Przesłona Układ mierzący częstość dudnień fdud Dioda fdud=f-(n·frep+fprze)

Dziękuję za przybycie i za uwagę.

Samoogniskowanie i samosynchronizacja fazy t t

Regulacja frep i fprze Przesunięcie zwierciadła Kąt pochylenia zwierciadła