OPISY KURSÓW. Kod kursu: ETD 6070 Nazwa kursu: Technika Laserowa 1 Język wykładowy: polski

Transkrypt

1 OPISY KURSÓW Kod kursu: ETD 6070 Nazwa kursu: Technika Laserowa Język wykładowy: polski Forma kursu Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium Tygodniowa liczba godzin ZZU * Semestralna liczba godzin ZZU* Forma zaliczenie zaliczenie zaliczenia Punkty ECTS Liczba godzin 0 80 CNPS Poziom kursu (podstawowy/zaawansowany): studia I stopnia stacjonarne, zaawansowany Wymagania wstępne: Zaliczone kursy - Fizyki, wszystkie obowiązujące kursu matematyki, Elektryczność i magnetyzm Imię, nazwisko i tytuł/ stopień prowadzącego: Krzysztof Abramski, prof. dr hab. inŝ. Imiona i nazwiska oraz tytuły/stopnie członków zespołu dydaktycznego: dr Paweł Kaczmarek, dr Arkadiusz Antończak Rok: III Semestr: 6 Typ kursu (obowiązkowy/wybieralny): obowiązkowy Cele zajęć (efekty kształcenia): Celem wykładu jest wyjaśnienie podstawowych mechanizmów wzmacniania i generacji promieniowania elektromagnetycznego, przedstawienie przegląda laserów, a takŝe wprowadzenie w zastosowania techniki laserowej. Forma nauczania (tradycyjna/zdalna): tradycyjna Krótki opis zawartości całego kursu: Wykład wprowadza w fizykę i technologię laserów. Omawia koherencję promieniowania elekromagnetycznego, wprowadza w spektroskopie optycznych linii spektralnych i ich poszerzeń. Opisuje podstawy wzmacniania kwantowo i generacji promieniowania elektromagnetycznego i warunki istnienia wzmocnienia. Podaje model generacji laserowej i przedstawia parametry wiązek laserowych, ich strukturę spektralną i modową. Daje przegląd mechanizmów wzbudzania akcji laserowej w róŝnych typach laserów i omawia podstawowe typy laserów. Celem wykładu jest wyjaśnienie podstawowych mechanizmów wzmacniania i generacji promieniowania elektromagnetycznego, a takŝe wprowadzenie w zastosowania techniki laserowej. Wykład (podać z dokładnością do godzin):

2 Zawartość tematyczna poszczególnych godzin wykładowych. Spektralne własności promieniowania elektromagnetycznego. Koherencja.. Spektroskopia atomów i molekuł. Widma elektronowe, oscylacyjne i rotacyjne. Poszerzenia linii spektralnych. 3. Promieniowanie ciała doskonale czarnego. Model Plancka i model Einsteina. Kwantowe warunki wzmacniania promieniowania. Wzmocnienie ośrodka.. Rezonator Fabry-Perota i jego własności spektralne. Rezonator z ośrodkiem wzmacniającym. 5. Prosty model generacji laserowej. Szerokość spektralna promieniowania laserowego. 6. Rezonatory optyczne i ich struktura modowa. Laserowe wiązki gaussowskie. Mechanizmy wzbudzania akcji laserowej. 7. Przegląd laserów: gazowe, na ciele stałym, półprzewodnikowe, światłowodowe i inne Ćwiczenia - zawartość tematyczna: Seminarium - zawartość tematyczna: Liczba godzin Laboratorium - zawartość tematyczna: Celem laboratorium jest zapoznanie się z praktycznym aspektami generacji promieniowania laserowego, jego modulacji i detekcji. Laboratorium zawiera ćwiczeń samodzielnych i cztery demonstracyjne. Ćwiczenia laboratoryjne obejmują: konstrukcje laserów gazowych, półprzewodnikowych i laserów na ciele stałym, badanie własności wiązek laserowych, podstawowych technik modulacji i detekcji promieniowania laserowego.. Lasery He-Ne (53nm, 59nm, 68,3nm). Budowa. Parametry.. Mody poprzeczne promieniowania laserowego. Warunek stabilności rezonatora laserowego. 3. Analiza modów podłuŝnych lasera.. Justowanie lasera. 5. Laser półprzewodnikowy. Charakterystyki. 6. Interferometry laserowe i światłowodowe. 7. Detekcja koherentna. Analiza sygnałów heterodynowania między dwoma laserami. 8. Akustooptyczny modulator Bragga. 9. Akustooptyczna dyfrakcja wiązki laserowj na fali ultradźwiękowej. Efekt Ramamna- Natha. 0. Modulator elektro-optyczny.. Dwukanałowe łącze na laserze półprzewodnikowym.. Laser Nd:YAG pompowany diodą laserową Projekt - zawartość tematyczna: Literatura podstawowa:. Bernard Ziętek, Optoelektronika, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika, Toruń, 00. Koichi Shimoda, Wstęp do fizyki laserów, PWN, Warszawa, 993, 3. Franciszek Kaczmarek, Wstęp do fizyki laserów, PWN, Warszawa, 878,. A. Kujawiński, P. Szczepański, Lasery. Fizyczne podstawy, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 999 Literatura uzupełniająca:. Joseph T. Verdeyen, Laser Electronics, Prentice-Hall International, London, 995. Amnon Yariv, Quantum Electronics, John Wiley&Sons, New York, Amnon Yariv, Optical Electronics, Holt Rinehart and Winston, New York, 985

3 . Orazio Sverto, Principle of Lasers, Plenum Press, New York and London, Anthony Siegmann, Lasers, University Science Books, Mill Valey, J.Wilson, J.F.B.Hawkes, Lasers. Principles and Applications, Prentice Hall, New York, 987 Warunki zaliczenia: Zaliczenie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych * - w zaleŝności od systemu studiów 3

4 DESCRIPTION OF THE COURSES Course code: ETD 6070 Course title: Laser Technique Language of the lecturer: Polish Course form Lecture Classes Laboratory Project Seminar Number of hours/week* Number of hours/semester* Form of the course credition credition completion ECTS credits Total Student s 0 80 Workload Level of the course (basic/advanced): First-cycle studies, mode of study: full-time studies, basic Prerequisites: All courses of Physics, Mathematics, Electricity and Magnetism. Name, first name and degree of the lecturer/supervisor: Krzysztof M. Abramski, Professor Names, first names and degrees of the team s members: Paweł Kaczmarek, PhD; Arkadiusz Antończak, PhD Year: III Semester: 6 Type of the course (obligatory/optional): obligatory Aims of the course (effects of the course): The main aims of this course is to explain basic mechanisms of light amplification, to give review of basic lasers lasing and to introduce into laser applications Form of the teaching (traditional/e-learning): traditional Course description: This course introduces into physics and technology of lasers. Coherence phenomena of electromagnetic radiation are described. The introduction into spectroscopy of spectral lines and their broadening is given. The basic mechanisms of quantum gain, oscillations of electromagnetic radiation and conditions for quantum amplification are explained. The model of laser radiation, the basic parameters of laser beams, their spectral and mode structures are presented. The mechanisms of laser action in different types of lasers, their operation and basic parameters are reviewed. The main aims of this course is to explain basic mechanisms of light amplification, lasing and to give introduction into laser applications. Lecture: Particular lectures contents. Spectral properties of electromagnetic radiation. Coherence.. Spectroscopy of atoms, molecules. Electronic, oscillation and rotation spectra. Broadening of spectral lines. Number of hours

5 3. Black body radiation. Planck's model. Einstein's model. Quantum conditions of amplification of radiation.. The Fabry-Perot resonator and it spectral properties. Resonator with the gain medium. 5. Simple model of laser oscillations. The linewidth of the laser radiation. 6. Optical laser resonators. Mode structure. Gaussian beams. Mechanisms of pumping. 7. The overview of lasers: gas, semiconductor lasers, solid state lasers, fibre lasers and the other. Classes the contents: Seminars the contents: Laboratory the contents: The aim of this course is to get experimental skill in the laser laboratory, dealing with different aspects of oscillation, modulation and detection of laser radiation. It contains individual experiments. The experiments include construction of gas lasers, diode lasers and solid state lasers, laser beam investigations, modulation and detection of laser radiation.. He-Ne lasers. Transverse laser mode analysis. Stability condition. 3. Longitudinal laser mode analysis.. Laser alignment. 5. Semiconductor lasers. 6. Laser interferometry and vibrometry 7. Cohernt detection. Beat signal analysis. 8. Acoustooptical Bragg modulator. 9. Diffraction of the laser beam at the ultrasound wave. Raman-Nath effect. 0. Electrooptical modulator.. Two-channel transmission in free-space.. Diode pumped Nd:YAG laser. Project the contents: Basic literature:. Bernard Ziętek, Optoelektronika, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika, Toruń, 00. Koichi Shimoda, Wstęp do fizyki laserów, PWN, Warszawa, 993, 3. Franciszek Kaczmarek, Wstęp do fizyki laserów, PWN, Warszawa, 878. A. Kujawski, P. Szczepański, Lasery. Fizyczne podstawy, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 999 Additional literature:. Joseph T. Verdeyen, Laser Electronics, Prentice-Hall International, London, 995. Amnon Yariv, Quantum Electronics, John Wiley&Sons, New York, Amnon Yariv, Optical Electronics, Holt Rinehart and Winston, New York, 985. Orazio Sverto, Principle of Lasers, Plenum Press, New York and London, Anthony Siegmann, Lasers, University Science Books, Mill Valey, J. Wilson, J.F.B. Hawkes, Lasers. Principles and Applications, Prentice Hall, N. York, 987 Conditions of the course acceptance/credition: exam 5