Wykład z cyklu: Nagrody Nobla z Fizyki:

Prezentacja na temat: "Wykład z cyklu: Nagrody Nobla z Fizyki:"— Zapis prezentacji:

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

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

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

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

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

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

7 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

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

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

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

11 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

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

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

14 Istota pomiaru

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

16 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

17 Samoogniskowanie r n z r

18 Dyspersja t t

19 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

20 Transformacja Fouriera

21 Koncepcja pomiaru fprze

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

23 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 nm

24 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)

25 Dziękuję za przybycie i za uwagę.

26

27

28

29

30 Samoogniskowanie i samosynchronizacja fazy
t t

31 Regulacja frep i fprze Przesunięcie zwierciadła
Kąt pochylenia zwierciadła