laser (light amplification by stimulated emission of...

35
1 LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)

Upload: others

Post on 14-Sep-2020

8 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

1

LASER(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)

Page 2: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

2

Зъболекаритеги ползват.

Влошено зрение може да се коригира с лазерна хирургия

CD аудио-дискове се

четат с лазери.

Премахване на татуировки.

CD-ROM дискове се четат с лазери.

Лазерни показалки се ползват за презентации. В магазините

покупките ви се сканират с лазери.

Видеоигри като PlayStation 2 ползват лазери.

DVD устройства четат DVD-та с лазери.

Самолетите са снабдени с

лазерни локатори.

Военните самолети имат лазерно-

насочвани оръжия.

Лазерни технологии се ползват в принтери,

копирни машини и скенери.

http://quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf

Page 3: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

3

Класически представи за енергетичната структура на атома

Page 4: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

4

Поглъщане / Излъчване / Стимулирано излъчване

Page 5: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

5

Поглъщане Спонтанно излъчване Стимулирано излъчване(със случайна фаза (със същата честота ии посока) фаза, както падащото

лъчение, т.е. усилване)

Принцип на действие на лазерите

Основни процеси ( А. Айнщайн, 1916г.)

Page 6: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

6

I/I0=

Условия за получаване на лазерна генерация

Page 7: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

7Диаграма на лазер с три работни нива.

Page 8: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

8Диаграма на лазер с четири работни нива.

Page 9: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

9

I/I0=

Условия за получаване на лазерна генерация

Page 10: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

10

В оптичните резонатори се установяват надлъжни стоящи вълни.

Page 11: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

11

Типични лазерни резонатори

Page 12: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

12Условия за възникване на лазерна генерация

Page 13: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

13

Напречни модове в резонатори с правоъгълни огледала

Напречни модове в резонатори с цилиндрична

симетрия

Page 14: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

14Условие за стабилност на лазерен резонатор.

Page 15: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

15

Дължини на вълните на излъчване на различни лазери

Page 16: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

16

Отражатели

Page 17: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

17

Схема на първия рубинов лазер

Page 18: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

18

Поглъщане и излъчване на Nd3+

Page 19: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

19

Схема на твърдотелен (неодимов) лазер.

Page 20: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

20

Принцип на действието на хелий-неонов лазер

Page 21: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

21

Конструкция на хелий-неонов лазер

Page 22: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

22

CO2 -лазер

Page 23: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

23ТЕА-СО2-лазер

СО2-лазер с бърз надлъжен проток на газа

Page 24: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

24

Аргонов йонен лазер

Page 25: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

25

Ексимерни лазери

Page 26: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

26

Газодинамични лазери( HF(2700-2900 nm) ; DF (3800 nm))

Page 27: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

27

Полупроводникови лазери ( лазерни диоди)

Page 28: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

28

Принцип на действие и хетероструктурнилазерни диоди

Page 29: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

29

Всеки полупроводников лазер може да работи като светодиод, но обратното не е вярно.

Page 30: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

30

фотоннифотонни мрежимрежи

ПрезПрез 21 век 21 век фотоникатафотониката ще измести в много области ще измести в много области електрониката. Късите лазерни импулси са необходими за електрониката. Късите лазерни импулси са необходими за

предаване на информация с висока плътност.предаване на информация с висока плътност.

Page 31: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

31

1960 1970 1980 1990 2000

10–6

10–9

10–12

10–15

Tim

e re

solu

tion

(sec

onds

)

Year

Electronics

Optics

КаквоКакво означава “бързо” в оптиката и в електрониката?означава “бързо” в оптиката и в електрониката?

Page 32: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

32

Лазери, излъчващи фемтосекундни импулси

Page 33: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

33

Фемтосекунден генератор: Симетрична или асиметрична компенсация на дисперсията?

Page 34: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

34

- λc = 790nm- ∆τ = 28fs (Gaussian shaped pulse)

- frep = 83MHz- W = 4nJ

Фемтосекунден генератор в катедра Квантова електроника

Page 35: LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of ...quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf · ТЕА-СО 23 2-лазер СО2-лазер с бърз надлъжен

35

Зъболекаритеги ползват.

Влошено зрение може да се коригира с лазерна хирургия

CD аудио-дискове се

четат с лазери.

Премахване на татуировки.

Cd-ROM дискове се четат с лазери.

Лазерни показалки се ползват за презентации. В магазините

покупките ви се сканират с лазери.

Видеоигри като PlayStation 2 ползват лазери.

DVD устройства четат DVD-та с лазери.

Самолетите са снабдени с

лазерни локатори.

Военните самолети имат лазерно-

насочвани оръжия.

Лазерни технологии се ползват в принтери,

копирни машини и скенери.

http://quantum.phys.uni-sofia.bg/dreischuh/LASERS_INTRODUCTION.pdf