WYKŁAD VIII Materiały optyczne: okienka i soczewki, filtry, materiały półprzepuszczalne Powłoki anty- i wysokoodbiciowe. Światłowody (fiber optics). Rodzaje.

Prezentacja na temat: "WYKŁAD VIII Materiały optyczne: okienka i soczewki, filtry, materiały półprzepuszczalne Powłoki anty- i wysokoodbiciowe. Światłowody (fiber optics). Rodzaje."— Zapis prezentacji:

1 WYKŁAD VIII Materiały optyczne: okienka i soczewki, filtry, materiały półprzepuszczalne Powłoki anty- i wysokoodbiciowe. Światłowody (fiber optics). Rodzaje laserów. Krystaliczne, gazowe i jonowe, molekularne, półprzewodnikowe (DPSS), barwnikowe, ekscimerowe. Nowe materiały do wymuszonej emisji w laserach. Generowanie drugiej harmonicznej (SHG). Kryształy nieliniowe i ich funkcje. Materiały do wytwarzania promieniowania EM różnych częstości. Związki fotochromowe, termochromowe i elektrochromowe. Przestrajalne zwierciadła wodorkowe.

2 zakres przepuszczalności
Okienka optyczne, soczewki, obiektywy beamsplittery, półfalówki etc. - SiO2, nm, cena - Szafir, nm, duża twardość - CaF2, nm, mała higroskopijność 2. Pokrycia: antyodbiciowe (MgF2), średnioodbiciowe, wysokoodbiciowe (lasery), antykondensacyjne (fotografia) CsI zakres przepuszczalności

3 FIR UV

4 3. Filtry. (a) przepuszczające & wycinające (b) szerokopasmowe & wąskopasmowe, oraz brzegowe (edge) (c) UV, VIS, NIR, MIR, FIR (d) zwykłe i polaryzacyjne (e) klasyczne & interferencyjne (f) półprzepuszczalne (g) notch Szerokopasmowy (quadruple bandpass) filtr wzmocnienia kolorystyki w fotografii cyfrowej

5 edge ultrasmall bandpass (interference filter) Broad, quadruple bandpass Filtry wąskopasmowe (gł. interferencyjne): przepuszczanie wyłącznie głównej linii laserowej, polepszanie monochromatyzacji linii laserow diodowych Lampy: Hg ( nm), Zn (214 nm) & Cr (228 nm) – filtry linii emisyjnych.

6 632 nm rejection band 514.5 nm notch Filtry: edge, rejection band & notch (ten ostatni składa się z odpowiednio ustawionych 4 filtrów interferenc.) Wycinanie: linii emisyjnych lub absorpcyjnych danego pierwiastka (minimalizacja interferencji pierwiastków w ASA), linii laserowej (spektroskopia Ramana)

7 Zwierciadła i filtry półprzepuszczalne, beamsplitter (czasami wykorzystany jest dichroizm)

8 Filtry polaryzacyjne (tendencyjna polaryzacja przez odbicie, zniekształcenie kolorystyki i jasności obrazu)

9 Rodzaje laserów: Podział praktyczny:
gazowe (HeNe, HeXe) i jonowe (Ar, Kr) molekularne (N2, CO2) diodowe (półprzewodnikowe) tzn. Diode Pump Solid State (GaAs, itp. GaN) krystaliczne (YAG, szafirowy, lasery pompowane) ekscimerowe (KrF) barwnikowe (lasery wtórne, rozmaite barwniki). Podział praktyczny: ciągłe (Ar) i impulsowe (Nd:YAG) długo- (ns), średnio (ps), i krótkoimpulsowe (fs) o wysokiej i niskiej częstości repetycji o niskiej (MW), średniej (GW) i wysokiej mocy pojedyńczego impulsu (TW do PW) przestrajalne (Ti:sapph) i nie (Kr)

10 2026 HeXe, nm CO2 (994 cm–1) 1064 YAG, HeNe, 1310 InGaAsP 2000 nm AlGaAs, 785 Ti:sapph 1000 nm 632.8 HeNe, & 676 Kr, 694 Ruby Cr:Mg2SiO4 700 nm 442 HeCd, 457 & 488 Ar 600 nm 514.5 Ar, 532 2nd H, YAG 500 nm 248 KrF, 266 4thH, YAG GaN 400 nm 300 nm 325 HeCd, N2 200 nm

11 Barwniki chemiczne wykorzystywane w laserach o strojeniu ciągłym

12

13 Frequency multiplying crystal
Kryształy laserowe: Nd3+:Y3+V5+O4 | Nd:YAG | Cr:Mg2SiO4 | Cr4+:YAG | Ti4+:sapphire (Al2O3) | Nd4+:YLF (YLaF6) YAG = Yttrium Aluminium Garnet (granat) Y3Al5O12 także Tm i Er jako domieszki Frequency multiplying crystal Pumping laser (diode) Laser crystal CW, 800 nm pulse, 1064 nm pulse, 532 nm, 355 nm, 266 nm Kryształy nieliniowe (for frequency conversion): KTP (KH2PO4), ADP (NH4H2PO4) i pochodna Cs, oraz ich deuterowane odpowiedniki: 2nd & 4th harmonic generation, NIR  VIS  UV CsLiB6O10 & Li2B4O7, 4th & 5th harmonic BaB2O4 & KBO2, KB5O8 x 4 H2O LiNbO3 & MgO:LiNbO3, KTiOAsO4 & KTiOPO4, AgGaS2 & ZnGeP2 (dublowanie lasera CO2)

14 Swiatłowody (fibre optics).
Funkcje kryształów nieliniowych: Mieszanie i zwielokratnianie częstości emisji laserowych (j.w.) Elektro-optyczne (zmiana wsp. załamania z przyłożeniem pola elektrycznego, Bi12SiO20, LiInS2) Akustyczno-optyczne (w tym piezoelektryki np. TeO2 & PbMoO4) Fotorefracyjne Fe: LiNbO3, LiIO3, Ce:BaTiO3 (memory, optical storage, information processing and holography) Dichroiczne YVO4 Swiatłowody (fibre optics). Przenoszą więcej danych od zwykłych kabli metalowych Są mniej podatne na zakłócenia Są cieńsze i lżejsze, lecz łamliwe Umożliwiają transfer danych cyfrowych, oprócz analogowych Duże bezpieczeństwo przekazu danych Instalacja nie wywołuje iskier Niska konsumowana moc Lecz dość wysoka cena… Detektory scyntylacyjne dla promieni X lub gamma & “imaging arrays”: aktywowane talem jodki NaI(Tl) & CsI(Tl) ZnWO4 Bi4Ge3O12 aktywowane europem fluorki CaF2(Eu)

15

16 Termochromia X Atramenty Okulary Indykatory temperatury urządzeń
Butelki (hot-cold), kubki Znaczniki autentyczności produktu Koszulki T-shirt i bielizna…

17 Fotochromia http://beloptix.com/ Fotoelektrochromia
Dość słaba odwracalność układów fotochromowych (nieodwracalność reakcji chemicznej) “smart windows, inks & glasses”, najczęściej czułość na UV ze światła słonecznego Fotoelektrochromia Okna w budynkach, zmieniajace wystrój kolorystyczny pokoju, wyświetlniki (kompetycja z LCD)

18 Przestrajalne Zwierciadła Wodorkowe Nature 380 (1996) 231
YH2  YH3 Metaliczny, błyszczący  żółty, przezroczysty izolator dość oczywisty chromizm związany ze zmianą stopnia utlenienia lub/i składu stosunkowo łatwa i odwracalna absorpcja/desorpcja wodoru z próbki wyjątkowa gwałtowność zmian cech optycznych materiału w pobliżu przejścia izolator/metal (Insulator-to-Metal-Transition) także La i inne (RE)Hx Przejrzyste elektrody Indium Tin Oxide (ITO) & Aluminium Zinc Oxide (AZO) pomiary spektroelektrochemiczne duże Plasma Display Panels