Lasery półprzewodnikowe

Wielkość: px
Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Lasery półprzewodnikowe"

Transkrypt

1 Lasery półprzewodnikowe (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) - wzmocnienie światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania. Otrzymywane światło ma charakterystyczne właściwości: bardzo małą szerokość linii emisyjnej (bardzo duża moc w wybranym obszarze widma) łatwo uzyskać wiązkę spolaryzowaną, spójną w czasie i przestrzeni oraz o bardzo małej rozbieżności w laserach impulsowych można uzyskać bardzo dużą moc w impulsie oraz szybkie narastanie impulsu. Historia laserów: 1917 Einstein objaśnia emisję wymuszoną 1954 maser amoniakalny: Townes, Basow, Prochorow (1964 nagroda Nobla z fizyki) 1960 Maiman, laser rubinowy 1962 laser półprzewodnikowy 1966 Nobel dla A. Kastlera za teorię pompowania optycznego 1970 laser półprzewodnikowy w obszarze widzialnym (Z. I. Alferov i H. Kroemer Nobel 2000) woodlaserengraver.com 1

2 Lasery półprzewodnikowe MASER (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) - urządzenie wzmacniające mikrofale za pomocą emisji wymuszonej promieniowania elektromagnetycznego. - zasada działania identyczna jak lasera, ale emisja w innym zakresie częstotliwości Są to urządzenia emitujące fale o częstotliwościach mniejszych niż odpowiadające podczerwieni. Dla podczerwieni, światła widzialnego i wyższych zakresów częstotliwości najczęściej stosuje się nazwę laser. Inne nazwy: Radio Frequency Laser lub RF-laser dla częstotliwości radiowych, Wynalazca masera C. Townes microwave laser zamiast masera. 2

3 Filmy science-fiction ;) Obróbka metali Odtwarzacze CD (zapis i odczyt informacji laserem) Wiertarki dentystyczne Technika pomiarowa, radioastronomia, radary Laser He-Ne Telekomunikacja (łączność satelitarna, kosmiczna) - nadajniki Poligrafia (naświetlarki filmów poligraficznych, form drukowych) Znakowanie produktów (usuwanie farby lub zmiana barwy) Geodezja, budownictwo Reklama i prezentacje (efekty wizualne, wskaźniki laserowe) Lasery półprzewodnikowe zastosowania - ogólnie 3 Wikipedia

4 Lasery półprzewodnikowe zastosowania obróbka metali Cięcie metali (przez odparowanie, topienie i wydmuchiwanie, wypalenie, generowanie pęknięć termicznych, zarysowanie itd.) Dokonywane w obecności gazu ochronnego (azot, tlen, argon, hel, CO 2 ). Proces ciecia laserowego zależy od absorpcji padającego promieniowania i przewodności cieplnej materiałów. Spawanie metali - duża gęstość mocy wiązki laserowej energia spawania jest na najniższym możliwym poziomie potrzebnym do stopienia złącza, dlatego:. - wąskie strefy wpływu ciepła i stopienia. - małe odkształcenie materiału, - po spawaniu nie trzeba wykonywać dodatkowej obróbki mechanicznej. Efektywność spawania zależy od absorpcji energii wiązki przez powierzchnię metali, która wynosi: 1 5% dla laserów CO 2 i 2 30% dla laserów stałych. Dlatego powierzchnie poczernia się lub matowi. Drążenie (nawet w diamencie), hartowanie, stopowanie, przetapianie itd. 4 Źródło: Wikipedia

5 Urządzenia pomiarowe (przyśpieszenie, prędkość, aneometry, altimetry itd.) Pomiar odległości (dalmierze laserowe) Systemy naprowadzania Lasery półprzewodnikowe zastosowania wojskowość Celownik optyczny (laserowy wskaźnik celu) Broń energetyczna (uwalniana wielka energia w krótkim czasie) Łączność telefoniczna (pojemne, tajne, trudno podsłuchać) "Airborne Laser" zainstalowany na pokładzie specjalnej wersji samolotu Boeing F. 5 Źródło: Wikipedia

6 Diagnostyka (lasery diagnostyczne), Terapia schorzeń (lasery stymulacyjne i chirurgiczne); Oświetlanie pola operacji. Twarda" obróbka tkanek: Cięcie (skalpel laserowy wąska wiązka, koagulacja, odparowanie (fotoablacja oraz ablacja stymulowana plazmą) obróbka mechaniczna (rozrywanie, fragmentacja, kawitacja) Okulistyka przyklejenie siatkówki dna oka, leczenie zmian naczyniowych, korekcja wad refrakcji (krótkowzroczność, dalekowzroczność, astygmatyzm) zabiegi przeciwjaskrowe i przeciwzaćmowe Dermatologia (usuwanie niektórych nowotworów i naczyniaków, tatuaży i włosów, rozjaśnianie skóry, przywracaniu jej gładkości i sprężystości. 6 Medycyna estetyczna, stomatologia Lasery półprzewodnikowe zastosowania medycyna Źródło: Wikipedia

7 Lasery półprzewodnikowe zastosowania medycyna Laser impulsowy wypala mikroskopijne dziury w rogówce, w miejscu ogniska lasera. Duża moc + precyzja W ten sposób górną część rogówki można oddzielić od dolnej, a następnie ponownie nałożyć. Dzięki temu rogówka jest spłaszczona: leczenie krótkowzroczności. IMPULS ROGÓWKA UTWORZ. OTWORY OKO

8 Lasery półprzewodnikowe zastosowania - drukarka rolka z tonerem papier bęben Lustro 1 Polecenie drukowania uruchamia układy kierujące promień lasera o modulowanej intensywności na bęben. Bęben po naświetleniu zaczyna przewodzić: mozaika punktów naświetlonych i nienaświetlonych. Bęben zbliża się teraz do ujemnie 2 naładowanych cząstek (tonera). Są one odpychane od miejsc ujemnie naładowanych, natomiast przylegają do miejsc obojętnych (czyli naświetlonych). W rezultacie obraz mapy gęstości ładunku na bębnie zamieniony jest na obraz czarno biały, też na bębnie.. 3 Drukarka ładuje dodatnią kartkę papieru i zbliża do bębna, który przewałkowuje ją pozostawiając na papierze toner. Wychodzącą kartkę ogrzewa cylindryczny grzejnik, topiąc toner, który przylega do papieru.

9 Lasery półprzewodnikowe zastosowania laser w CD Obecnie w odtwarzaczach CD stosuje się lasery GaAlAs (długość fali 780 nm granica spektrum widzialnego - 720) Laser skupia swoją wiązkę ok. 1,2mm wewnątrz powierzchni CD mała czułość na obce ciała. Płyta wiruje w napędzie z dużą szybkością, a wiązka światła laserowego jest skupiona na jej płaszczyźnie. Gdy wiązka trafi na zagłębienie zostaje rozproszona, a gdy płaska powierzchnia odbije ją do detektora, wytwarza impuls. Z impulsów tych składa się kod zarejestrowanych danych lub dźwięku. Układ elektroniczny odtwarzacza zamienia ten kod na prąd sygnału elektrycznego, który zostaje przekształcony w dane lub dźwięki.

10 Niebieski laser - ogólnie Najlepszym podłożem lasera niebieskiego (długość fali 4216 nm) jest płytka z idealnego kryształu azotku galu (GaN). Trudności: proces technologiczny wymaga zastosowania bardzo wysokich temperatur i ogromnych ciśnień azotu (dziesiątki tysięcy atmosfer). Pierwsze na świecie takie (wysokiej jakości) kryształy udało się uzyskać w Centrum Badań Wysokociśnieniowych PAN w Warszawie (2001 r.) + TopGaN Sp. z o.o. - ultraczysta technologia PAMBE (Plasma Assisted Molecular Beam Epitaxy). Poniżej 100 defektów na cm 2! Najczystszy szafir ma 10 tys. razy więcej defektów! Użył ich Shuji Nakamura w swoich niebieskich laserach (GaN) r. Przy mocy 30 mw czas życia lasera zbudowanego na polskim krysztale przekracza 3000 godz. (z podłożem szafirowym jedynie 300 godz.). Wczesna konstrukcja niebieskiej diody laserowej z Instytutu Wysokich Ciśnień w Warszawie

11 Niebieski laser po co i dlaczego? - dokładniejsza nawigacja rakietami zdalnie sterowanymi i systemami obrony przeciwrakietowej (wojskowość) - gęstszy zapis danych na płytach (światło o krótszej fali odczyta drobniejsze rowki na płycie) - zwiększenie rozdzielczości wydruków w drukarkach laserowych, faksach i kopiarkach (krótsza długość fal) - superżarówki o długim życiu (cecha azotkowych PP), które zużywają kilkakrotnie mniej energii w stosunku do źródeł tradycyjnych - żarówki zostaną zastąpione przez niebywale trwałe i długowieczne miniaturowe emitery światła białego - łatwiejsza diagnostyka i leczenie raka (lasery niebieskie i pracujące w ultrafiolecie powodują luminescencję chorych tkanek różną od tkanek zdrowych. Ze względu na to, że energia fotonu niebieskiego jest większa od czerwonego (w obecnych laserach półprzewodnikowych), wzbudzona zostaje luminescencja w większym zakresie widmowym) - monitoring skażeń (ten sam mechanizm) - poddane jego działaniu molekuły zanieczyszczeń zaczynają świecić. - komunikacja podwodna (światło niebieskie jest słabo absorbowane przez wodę, co umożliwi bezpośrednią łączność np. pomiędzy okrętami podwodnymi) - lepsze latarki dla nurków - lepsze monitory i ekrany (jasność, barwa i kontrast jak w CRT). Wykorzystując trzy diody półprzewodnikowe na każdy piksel (czerwoną, zieloną i niebieską), uzyskamy monitor o dużym kontraście i jaskrawości.

12 Niebieski laser technologia Pierwszy niebieski laser powstał w 1996 r. w Japonii (Nakamura) Schemat niebieskiej diody laserowej Szczegóły montażu niebieskich diod laserowych w obudowach 5.6 mm. Z archiwum IWC PAN Aktualne badania firma Nichia: Lasery emisji powierzchniowej VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) Room-Temperature CW Lasing of a GaN-Based Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser by Current Injection Yu Higuchi, Kunimichi Omae, Hiroaki Matsumura, and Takashi Mukai, Appl. Phys. Express 1 (2008)

13 Ciekawostka - największe lasery świata Najpotężniejsze lasery świata są używane przede wszystkim do badania struktury atomów i reakcji rozszczepienia. Emitują one potężne impulsy energii w zakresie bilionów watów - impulsy te jednak są bardzo krótkie, krótsze od bilionowej część sekundy. Nova laser Vulcan laser Najpotężniejszy laser brytyjski, nazywający się "Vulcan", ma moc rzędu PW, a największy w USA, "Nova" - 10 TW. W obu tych laserach ośrodkiem jest szkło. 1 TW = W = W. 1 PW peta wat W (2 ns)

14 Klasyfikacja laserów Kryterium klasyfikacji opiera się o potencjalne zagrożenie biologiczne i dzieli lasery na 4 podstawowe klasy: Klasa I. Lasery o niskim stopniu emisji promieniowania Klasa I.A. Lasery, które z założenia nie są do oglądania, małej mocy (stosowane np. w czytnikach kodów kreskowych) Klasa II. Lasery małej mocy, które mają poziom emisji wyższy niż Klasa I, ale wiązka laserowa ma moc nie większa niż 1 mw Źródło: PN-EN :2005 (Bezpieczeństwo urządzeń laserowych -- Część 1: Klasyfikacja sprzętu, wymagania i przewodnik użytkownika).

15 Klasyfikacja laserów Klasa IIIA. Lasery małej mocy wiązki laserowej (1-5 mw), które mogą być szkodliwe tylko przy bezpośrednim kontakcie oka z wiązką, stosowane bardzo powszechnie we wszelkiego rodzaju wskaźnikach laserowych Klasa IIIB. Lasery umiarkowanej mocy. Klasa IV. Lasery wysokiej mocy, które są szkodliwe przy każdym bezpośrednim kontakcie, grożą zapaleniem oraz są bardzo niebezpieczne przy bezpośrednim i pośrednim kontakcie wzrokowym oraz mogą powodować schorzenia skóry Źródło: PN-EN :2005 (Bezpieczeństwo urządzeń laserowych -- Część 1: Klasyfikacja sprzętu, wymagania i przewodnik użytkownika).

16 Typy laserów gazowe krystaliczne (rubinowy, YAG) szklane (neodymowy) półprzewodnikowe (GaAs-GaAlAs) barwnikowe (zawierające roztwór rodaminy) chemiczne

17 FIZYCZNE PODSTAWY DZIAŁANIA LASERA ZWYKŁE ŚWIATŁO: -emisja niezależna -nie może interferować -niezależna polaryzacja ŚWIATŁO LASEROWE: - emisja wymuszona: wszystkie fotony w tym samym stanie kwantowym - występuje interferencja Podstawą działania wszystkich laserów jest emisja fotonów poprzez elektrony wzbudzonych atomów oraz ukierunkowanie fotonów tak, aby miały taki sam kierunek i fazę. Rozróżniamy trzy rodzaje oddziaływania fotonów z atomami: - absorpcję - emisję spontaniczną - emisję wymuszoną

18 EMISJA I ABSORPCJA PROMIENIOWANIA W praktyce trudno uzyskać efekt inwersji obsadzeń przy dwóch stanach (podstawowym i wzbudzonym). Foton podczas zderzenia może z jednakowym prawdopodobieństwem spowodować przejście elektronu do stanu wzbudzonego, jak i przejście ze stanu wzbudzonego do stanu normalnego. Wiele własności laserów o różnej budowie można objaśnić analizując zachowanie się populacji atomów o dwupoziomowej strukturze energetycznej: E 2 (N 2)- ilość atomów w stanie wzbudzonym h V=E 2 -E 1 E 1 (N 1)- ilość atomów w stanie podstawowym W stanie równowagi termodynamicznej obsadzenie poziomów podlega prawu Boltzmanna: N N 2 1 hn exp, N N kbt 2 1 Większość atomów jest w stanie podstawowym 18

19 FIZYCZNE PODSTAWY - ABSORPCJA Układy atomowe znajdują się w określonych stanach kwantowych, charakteryzujących się dyskretnymi wartościami energii. Przejściu układu kwantowego od jednego poziomu energetycznego do drugiego towarzyszy pochłonięcie kwantu energii, równej różnicy poziomów przejścia. (absorpcja)

20 FIZYCZNE PODSTAWY - EMISJA SPONTANICZNA Emisja spontaniczna następuje samoczynnie, kiedy atom dąży do zmniejszenia swojej energii. Efekt takiej emisji nie jest w pełni przewidywalny.

21 FIZYCZNE PODSTAWY - EMISJA WYMUSZONA Podczas emisji wymuszonej elektron znajdujący się na zewnętrznej powłoce jest bombardowany fotonem i zmuszany do przejścia na niższą wydzielając przy tym drugi identyczny foton.

22 EMISJA I ABSORPCJA PROMIENIOWANIA Powrót elektronu na niższy poziom następuje na dwa sposoby: hv hv hv Emitowane fotony o danej energii mają: przypadkowe kierunki przypadkowe fazy Spontaniczny czas życia: Właściwości emitowanych fotonów: równe fazy (światło spójne, koherentne) równe częstości (światło mono jednakowe kierunki propagacji Stymulowany czas życia: st 22

23 FIZYCZNE PODSTAWY - INWERSJA OBSADZEŃ Aby mogła zachodzić emisja wymuszona w dużą intensywnością należy w ośrodku wzmacniającym stworzyć odpowiednie warunki, to znaczy spowodować, by więcej elektronów było w stanie wzbudzonym niż w stanie podstawowym 1 E2 E exp N kt N 1 2

24 Inwersyjny rozkład energetyczny w atomie

25 Inwersja obsadzeń Inwersja obsadzeń jest konieczna dla wzmocnienia optycznego. Rozkład Boltzmanna W warunkach równowagi zawsze N 2 < N 1 Odwrócenie obsadzeń można uzyskać w wyniku pompowania w układzie 3- lub 4- poziomowym. 25

26 FIZYCZNE PODSTAWY - PROCES POMPOWANIA Dokonanie inwersji obsadzeń poziomów jest równoważne energetycznemu wzbogacaniu układu, odbywającemu się kosztem dostarczania energii. Jedną z metod stosowaną głownie w laserach zbudowanych na ciele stałym jest pompowanie. Atomy absorbują energię fotonów, foton powoduje wybicie elektronu na wyższą powłokę. Ładowanie elektronów przy pomocy zewnętrznego źródła światła nazywa się pompowaniem lasera.

27 METODY POMPOWANIA Pompowanie odbywa się na kilka sposobów : a) Przez oświetlenie substancji czynnej silnym światłem o dostatecznej energii fotonów b) za pomocą np. innego lasera lub błysku flesza (lasery barwnikowe ) c) za pomocą wyładowania elektrycznego (lasery gazowe) d) z wykorzystaniem energii reakcji chemicznych e) za pomocą wiązki elektronowej, zderzeń atomów f) z wykorzystaniem energii prądu elektrycznego przepływającego przez substancją czynną lasera (lasery półprzewodnikowe )

28 PODSTAWY FIZYCZNE DZIAŁANIA LASERA - podsumowanie Wykorzystywane są dwa zjawiska: inwersja obsadzeń i wymuszona emisja. - w normalnym stanie elektrony w atomie znajdują się w najniższych stanach energetycznych - przy bombardowaniu atomu np. fotonami o odpowiednio dużej energii spowodujemy, że elektrony po pochłonięciu tej energii (w wyniku zderzenia z fotonami) przejdą na wyższy stan energetyczny niż dotychczas przy dużej skali zjawiska następuje inwersja obsadzeń - układ taki będzie dążył do powrotu do stanu o najniższej energii (stany wzbudzone są nietrwałe) - elektrony przy tym przejściu będą emitować energię w postaci fali o określonej długości mamy wtedy do czynienia z przejściami samoistnymi o szerokim widmie. - aby uzyskać akcję laserową konieczne jest zatrzymanie możliwie największej liczby elektronów w stanie wzbudzonym, tak żeby w wyniku zderzenia z fotonem nastąpiło lawinowe przejście elektronów ze stanu wzbudzonego (o jednej wartości energii) do stanu podstawowego. W wyniku takiego przejścia otrzymamy spójną monochromatyczną wiązkę światła czyli właśnie wiązkę laserową. Różnicę między przejściami samorzutnymi a wymuszonymi widać na wykresie. 28

29 EMISJA I ABSORPCJA PROMIENIOWANIA - układ trójpoziomowy Układy zawierające jedynie dwa poziomy energetyczne są mało wydajne. W celu zwiększenia wydajności wprowadza się do układu dodatkowe stany (składające się na pasmo pompowania), do których wzbudzane są elektrony, następnie zaś przechodzą z tego pasma (bez emisji fotonów) do stanu metatrwałego (metastabilnego), z którego wywoływana jest akcja laserowa. Dzięki takiemu rozwiązaniu możliwa jest do uzyskania stosunkowo duża inwersja stanów i silna wiązka promieniowania laserowego. Układ trójpoziomowy: linia falista - absorpcja lub pompowanie, strzałka pusta przejście z promieniowaniem strzałka czarna przejście bez promieniowania 29

30 Pompowanie optyczne oraz emisja laserowa dla lasera rubinowego

31 Inwersja obsadzeń: laser rubinowy układ 3-poziomowy Zbudowany na bazie kryształu tlenku glinu (Al 2 O 3 ), w którym niektóre atomy glinu są zastąpione atomami chromu. Atomy chromu nadają rubinowi charakterystyczną czerwoną barwę (absorbują one żółto-zieloną część widma). Rolę aktywną w laserze rubinowym spełniają tylko jony chromu. Monokryształ sztucznego rubinu szlifowany jest do postaci cylindra o średnicy 5 mm i długości 5-10 cm, którego podstawy są polerowane płasko, równolegle do siebie. Jedna z tych powierzchni jest pokryta warstwą odbijającą o blisko 100% współczynniku odbicia, druga ma odbicie około 50%. Tak przygotowany kryształ umieszczony jest w ksenonowej lampie błyskowej. 31

32 Inwersja obsadzeń: laser rubinowy układ 3-poziomowy 1. Ksenonowa lampa błyskowa wzbudza elektrony z poziomu E 1 w stan E 2.Średni czas przebywania na poziomie E 2 jest krótki i wynosi jedynie 0,05 ms. 2. Elektrony wracają do stanów niższych. Wiele z nich przechodzi bezpromieniście (energia zostaje przekazana sieci krystalicznej i dlatego taki laser musi być chłodzony) na poziom E 3. Średni czas życia na poziomie E 3 jest dość długi wynosi około 3 ms jest metastabilny. 3. Oświetlenie rubinu światłem białym powoduje masowe przechodzenie elektronów do stanu E 3. Proces taki nazywamy pompowaniem optycznym. Następuje inwersja obsadzeń. Aby uzyskać silną emisję wymuszoną, konieczne jest utworzenie optycznej komory rezonansowej. Tworzy ją sam kryształ rubinu. Wystarczy pojawienie się w pręcie tylko jednego fotonu o częstotliwości rezonansowej, poruszającego się równolegle do osi pręta, aby rozpoczął się proces narastania emisji wymuszonej. Foton ten wymusza bowiem emisję w atomach położonych wzdłuż jego drogi, a powstała przy tym wiązka fotonów odbijając się wiele razy od przeciwległych powierzchni lustrzanych oddziałuje z nowymi wzbudzonymi atomami i wyzwala coraz więcej fotonów. Prowadzi to do lawinowego wzrostu natężenia promieniowania laserowego. Światło wysyłane przez laser rubinowy ma kolor czerwony, odpowiadający długości fali 694,3 nm. 32

33 Inwersja obsadzeń: laser rubinowy układ 3-poziomowy Rozkład Boltzmanna przed pompowaniem układu 3-poziomowego Rozkład osiągnięty w wyniku pompowania Niepromieniste przejście E 2 E 1 następuje szybko. Stan E 1 jest metatrwały i populacja z tym obsadzeniem rośnie przekraczając N 0 (inwersja obsadzeń ). Schemat budowy lasera rubinowego (1) Promień światła (2) Flesz (3) Pręt korundowy (4) Zwierciadło (5) Rezonator optyczny (6) Zwierciadło półprzepuszczalne [Źródło: Wikipedia] Układy z tego typu konfiguracją 3-poziomową wymagają dużej mocy pompowania, gdyż stanem końcowym akcji laserowej jest poziom podstawowy, a atomów w stanie E o jest najwięcej (prawie wszystkie). 33

34 Inwersja obsadzeń: laser neodymowy Nd:YAG układ 4-poziomowy Mniejsza moc pompowania jest wymagana w układach 4 -poziomowych: Populacja atomów z układem 4 poziomowym przed pompowaniem. Populacje z obsadzeniami E 3, E 2, E 1 są małe Rozkład po pompowaniu. Poziom E 2 jest metatrwały. Czasy życia poziomów w laserze Nd:YAG τ 32 = 10-8 s τ 21 = 0.5 ms τ 10 = s 34

35 Inwersja obsadzeń laser półprzewodnikowy Istotną rolę odgrywają tu elektrony i dziury w odpowiednich pasmach. Absorpcja w półprzew. z prostą przerwą przed pompowaniem Emisja wymuszona po pompowaniu (zapełnieniu pasm) hν = E 2 - E 1 E Fn, E Fp quasipoziomy Fermiego Fotony o energiach: E g hn E E F n F p nie są absorbowane, ale powodują emisję wymuszoną. 35

36

37 Ośrodkiem czynnym jest półprzewodnik. W porównaniu z diodą LED laser półprzewodnikowy musi zapewniać: 1. Inwersję obsadzeń Laser półprzewodnikowy Musi być obszar, gdzie jest dużo elektronów w paśmie przewodzenia i dziur w paśmie walencyjnym. Uzyskuje się to w wyniku dodatniej polaryzacji złącza utworzonego z silnie domieszkowanych materiałów n oraz p (półprzewodniki zdegenerowane). Przy polaryzacji napięciem rzędu E g /e elektrony i dziury są wstrzykiwane w ilościach umożliwiających inwersję obsadzeń w wąskim obszarze zwanym obszarem aktywnym. Odwrócenie poziomów energetycznych (pompowanie) poprzez wstrzykiwanie nośników mniejszościowych za pomocą złącza p-n (lub heterozłącza) spolaryzowanego w kierunku przewodzenia. 2. Optyczne dodatnie sprzężenie zwrotne. Rezonator ma kształt prostopadłościanu o rozmiarach rzędu ułamka milimetra. Sprzężenie optyczne uzyskuje się dzięki parze zwierciadeł prostopadłych do płaszczyzny obszaru czynnego lub dzięki specjalnie pofałdowanej powierzchni równoległej do tego obszaru (lasery z rozłożonym sprzężeniem zwrotnym: DFB - Distributed FeedBack). 37

38 Laser półprzewodnikowy Zdegenerowane złącze p/n w równowadze... Po przyłożeniu napięcia w kierunku przewodzenia t grubość obszaru aktywnego d grubość modowa, w której istnieją mody optyczne 38

39

40 Porównanie lasera z diodą LED

41 Laser półprzewodnikowy Inwersja obsadzeń, a więc i wzmocnienie zachodzi w obszarze t, który dla homozłącza jest w przybliżeniu równy długości drogi L e dyfuzji nośników (przy silnym domieszkowaniu n jest to droga dyfuzji nośników wstrzykniętych do p). Dla zdeg. GaAs w temp. pokojowej L e ~ 1 3μm. W przypadku diod laserowych nie istnieje potrzeba stosowania zwierciadeł zewn., aby wytworzyć dodatnie sprzężenie zwrotne. Duży współczynnik załamania półprzewodnika zapewnia dostateczny wsp. odbicia. Dla GaAs (n = 3.6) w powietrzu (n = 1): ( n 1) R ( n 1) 2 2 0,32 Diody krystaliczne można łupać wzdłuż niektórych płaszczyzn i otrzymać w ten sposób powierzchnie zwierciadlane. Dla GaAs płaszczyzną złącza jest (100), a płaszczyznami łupanymi są (110). Dodatkowe nośniki w obszarze aktywnym zwiększają nieznacznie jego współcz. załamania n i tworzy się światłowód dielektryczny. Ze względu na małe różnice tych współczynników (około 0,02) światło penetruje obszar poza obszarem aktywnym (grubość modowa). 41

42 Laser półprzewodnikowy zalety i wady Zalety typowe dla przyrządów półprzewodnikowych: - małe rozmiary i masa - duża sprawność i niskie napięcie zasilania - moc może być modulowana (poprzez modulację prądu zasilającego) w szerokim zakresie częstotliwości (od 0 do kilku GHz) Pod względem właściwości optycznych ustępują laserom innych typów

43 Laser półprzewodnikowy prąd progowy Natężenie prądu zasilającego laser półprzewodnikowy, przy którym występuje wzbudzenie lasera Eksperymentalnie jego wartość można wyznaczyć z charakterystyki emisyjnej. Wartość I th (ang. threshold próg) leży w miejscu przecięcia przedłużenia prostolinijnej, szybko wznoszącej się części charakterystyki z osią odciętych.

44 Diody homozłączowe pracują dzięki silnemu wstrzykiwaniu (~400 A/mm 2 ), stąd w temp. pok. jest możliwa tylko praca impulsowa. Akcja laserowa zachodzi po przekroczeniu wartości progowej prądu: rośnie gwałtownie natężenie promieniowania i maleje szerokość linii emisyjnej: Idealna charakterystyka lasera półprzewodnikowego Natężenie światła w funkcji częst. dla lasera p-n 44

45 Lasery półprzewodnikowe widmo promieniowania Widmo częstotliwościowe diody laserowej jest wąskie, jednak ze względu na obecność zwierciadeł na końcach struktury generowane są fale o kilku różnych długościach. Długość rezonatora jest skwantowana i wytworzyć się może kilka fal stojących. Charakterystyka widmowa składa się zwykle z wielu wierzchołków wynikających z wzbudzania tych modów, którym odpowiada największa dobroć rezonatora.

46 Lasery półprzewodnikowe widmo promieniowania Długości fal emitowanego promieniowania l skupionego w powyższych modach można wyznaczyć z warunku na wytworzenie fali stojącej w rezonatorze prostokątnym: gdzie: d r, W r, L - grubość, szerokość, długość rezonatora, q - oznacza liczbę połówek fali danego modu wzdłuż osi z, m, s - ilość miejsc zerowych w rozkładzie natężenia pola elektrycznego promieniowania danego modu wzdłuż osi x i y.

47 Lasery półprzewodnikowe widmo promieniowania Rozróżnia się w ten sposób trzy rodzaje modów: - mody podłużne - różniące się jedynie liczbą połówek fali wzdłuż osi z, czyli o różnych wartościach q, o tych samych wartościach m i s, - mody boczne - różne s, to samo m i q, - mody poprzeczne - różne m, to samo q i s. Jeśli w rezonatorze wzbudzają się jedynie osiowe mody podłużne (m=s=0), warunek redukuje się do postaci: Wtedy odległości między kolejnymi modami można wyrazić zależnością: Dla typowego rezonatora GaAs o długości L = 400mm, Dl wynosi około 0,25nm (T=300K).

48 Lasery półprzewodnikowe charakterystyka emisyjna Charakterystyka idealna: część pierwsza określa moc promieniowania spontanicznego część druga określa moc promieniowania spójnego, jej nachylenie jest miarą sprawności kwantowej przyrostowej Charakterystyka rzeczywista: schodki są wynikiem niestabilności struktury modowej generowanego promieniowania

49 Lasery półprzewodnikowe sprawność kwantowa przyrostowa Stosunek przyrostu liczby fotonów składających się na emitowany strumień promieniowania spójnego do przyrostu liczby nośników ładunku przepływających przez złącze p-n Miarą s.k.p. jest nachylenie charakterystyki emisyjnej lasera powyżej progu wzbudzenia. Sprawność wiąże się z wewnętrzną sprawnością kwantową lasera za pomocą zależności

50 Lasery półprzewodnikowe częstotliwość rezonansowa Częstotliwość rezonansowa taka, przy której występuje gwałtowny wzrost głębokości modulacji mocy wyjściowej lasera, co ogranicza szerokości pasma tej modulacji. Modulację mocy wyjściowej lasera półprzewodnikowego realizuje się z reguły poprzez modulację natężenia prądu zasilającego

51 Lasery półprzewodnikowe bilans mocy Przy przetwarzaniu energii pobieranej ze źródła zasilania na energię użytecznego promieniowania występuje kilka rodzajów strat: - generacja ciepła Joule a - rekombinacja niepromienista nośników - emisja promieniowania spontanicznego - absorpcja bądź rozpraszanie części promieniowania wymuszonego

52 Lasery heterozłączowe Użycie heterozłączy gwałtownie obniża prąd progowy do wartości rzędu 10 A/mm 2, poprawiając jednocześnie sprawność. Umożliwia to pracę typu ciągłego CW (continuous wave) w temp. pokojowej. Elektrony wstrzykiwane z n+-gaas do warstwy aktywnej p-gaas są blokowane przed dyfuzją przez barierę tworzącą się na granicy z szerokoprzerw. półprz. p-algaas. Warstwą aktywną jest tylko warstwa p-gaas (1μm) o małej grubości (dostateczny stopień wstrzykiwania przy mniejszym prądzie). Laser w postaci pojedynczego heterozłącza 52

53 Układ pasm przy silnej polaryzacji przewodzenia Zmiana współcz. załamania Efektywne działanie falowodowe Rozkład pola promieniowania Pole promieniowania ograniczone w znacznym stopniu do obszaru aktywnego 53

54 W heterostrukturach tzw. paskowych można uzyskać dalszą redukcję prądu progowego. Prąd płynie w pasku o szerokości kilku μm. Zredukowanie poprzecznego wymiaru obszaru aktywnego powoduje, że do uzyskania żądanego stopnia wstrzykiwania potrzebny jest mniejszy prąd. Kontakt metaliczny Warstwa kont. p+gaas TRAWIONA STRUKTURA MESA P+AlGaAs W. aktywna pgaas N+AlGaAs n+gaas Kontakt metaliczny STRUKTURA Z PASKAMI DEFINIOWANYMI W WYNIKU IMPLANTACJI PROTONAMI, Z WYTWORZENIEM OBSZARÓW WYSOKOOMOWYCH Implantowane obszary wysokoomowe 54

55 STRUKTURA ZAGRZEBANYCH PASKÓW W WYNIKU TRAWIENIA MESA I PONOWNEGO WZROSTU AlGaAs Kontakt metaliczny Tlenek AlGaAs w wyniku powtórnego wzrostu Inne zalety struktur heterozłączowych paskowych to: wyjście jednorodne małe wymiary obszaru czynnego co ułatwia sprzęganie ze światlowodami. 55

56 BUDOWA LASERA PÓŁPRZEWODNIKOWEGO

57 Lasery na studniach kwantowych Studnia kwantowa - jednowymiarowy potencjał w kształcie studni powodujący ograniczenie cząstek w jednym wymiarze przez bariery potencjału. W studni kwantowej rośnie gęstość stanów na krawędzi pasma i w związku z tym elektrony są rozłożone w mniejszym przedziale energii niż dla przypadku trójwymiarowego. W ten sposób uzyskuje się inwersję obsadzeń przy mniejszym prądzie wstrzykującym niż dla diody konwencjonalnej. Studnia potencjału Gęstość stanów w funkcji energii V (x) = x a/2 V (x) = 0 x < a/2 Dany potencjał wiąże cząstkę o dowolnej skończonej energii, która w studni kwantowej może poruszać się w dwóch wymiarach. 57

58 Laser na pojedynczej studni kwantowej Część nośników nie daje wkładu do emisji wymuszonej 58

59 Laser GRIN SCH (graded refractive indexseparate confinement heterostructure) Obszar wielokrotnych studni kwantowych (MQW) jest ograniczeniem dla nośników prądu. Ograniczeniem dla światła jest obszar między warstwami spełniającymi rolę płaszcza. 59

60 LASER ZE STUDNIAMI KWANTOWYMI O NAPRĘŻONEJ SIECI Niedopasowanie na interfejsach studni kwantowej i warstwy barierowej Likwidacja degeneracji pasma walencyjnego Obniżenie efektywnej ilości stanów walencyjnych Obniżenie prądu progowego

61 2D Studnia kwantowa Elektron uwięziony pomiędzy dwiema barierami potencjału

62 1 D drut kwantowy

63 0D kropka kwantowa Niewielkie rejony przestrzeni, ograniczone w trzech nanometrowych wymiarach barierami potencjału z uwięzioną wewnątrz cząstką o długości fali porównywalnej z rozmiarami małego punktu. Inne nazwy to: pudło kwantowe; sztuczny atom - tylko dobrze określone, dyskretne poziomy energetyczne mogą być zajęte przez cząstkę;

64 Quasiatomy Czym charakteryzuje się atom? -Dyskretne poziomy energetyczne -Energia jonizacji (13,6eV dla H) -Powinowactwo elekronowe Kropki kwantowe spełniają te warunki i stanowią układy quasiatomowe (artificial atoms). 1 2 Układ okresowy quasiatomów Ta 3 Et 4 Au 5 Ko Sa To Ho Mi Cr W Fr El

65 Atom Kropka siły ograniczające elektron są określane z góry poprzez strukturę jądra i prawie niezmienne przestrzeń, w której zamknięte są elektrony, jest bardzo niewielka, w związku z czym przerwy pomiędzy dozwolonymi poziomami energii są duże energii potrzebnej do przenoszenia elektronów na wyższe poziomy energetyczne mogą dostarczyć fotony światła widzialnego siły ograniczające w sztucznym atomie można dokładnie kontrolować znacznie większe od atomów, więc w konsekwencji przerwy pomiędzy dozwolonymi poziomami energii są dużo mniejsze nie udało się wytworzyć tak małych kropek, aby można było badać ich poziomy energetyczne za pomocą światła

66 w atomie dodanie jądro utrzymuje atomy na miejscu w kropce bramki powierzchniowe z odpowiednimi napięciami zamykają elektrony w kropce kropki kwantowe łączą się z obszarem 2DEG za pomocą specjalnych przewężeń kwantowych kontaktów punktowych zamknięcie kontaktu = odizolowanie kropki (elektrony mogą wtedy dotrzeć do kropki jedynie przez tunelowanie kwantowe)

67 Kropki w kryształach Marian Grynberg, "Druty i kropki kwantowe", Wiedza i Życie nr 6,1998.

68 Kołowrót dla elektronów wykorzystuje: kropkę kwantową efekt blokady Coulomba regularny przepływ prądu pojedyncze elektrony przechodzą przez kropkę z regularnością mechanizmu zegarowego Marian Grynberg, "Druty i kropki kwantowe", Wiedza i Życie nr 6,1998.

69 TYPOWY WYGLĄD KROPKI KWANTOWEJ kropki o kształcie soczewek o średnicy podstawy ok. 36 nm i wysokości ok. 4,4 nm albo kropki o kształcie piramidy z kwadratem w podstawie, którego bok wynosi ok. 24 nm, a wysokość piramidy ok. 2,8 nm

70 Sposoby tworzenia kropek kwantowych: Wytrawianie litograficzne. Najpierw wytwarza się studnie kwantowe.

71 Wyhodowane wcześniej studnie kwantowe trawi się do uzyskania kropki. l/wyn/laser.html

72 Laser wykorzystujący kropki kwantowe (QD laser) Do skonstruowania lasera używa się gęstej matrycy kropek kwantowych jednakowych rozmiarów w obszarze aktywnym i zwierciadeł na końcach tego obszaru tworzących wnękę laserową. Energia emitowanego promieniowania zależy od przerwy energetycznej materiału kropek oraz wielkości naprężeń i maleje ze wzrostem rozmiarów kropek. Elektrony i dziury mogą być wytwarzane w kropce za pomocą wzbudzenia optycznego bądź elektrycznego. Pompowany optycznie laser na kropkach kwantowych InP. Pary elektron dziura wzbudzane są przez zogniskowane światło zielone padające z lewej strony. Czerwone światło emisji wymuszonej z kropek (promieniowanie lasera) jest obserwowane z prawej strony. Warstwa QD z InP w środku warstwy GaInP, która ulokowana była pomiędzy warstwami AlInP o mniejszym współczynniku załamania tworząc falowód utrzymujący światło w bezpośrednim sąsiedztwie obszaru czynnego.

73 Zalety laserów na kropkach kwantowych Światło emitowane przez kropki kwantowe jest bardzo intensywne. Lasery na kropkach kwantowych są bardzo wydajnymi i precyzyjnymi źródłami światła. Odznaczają się lepszymi parametrami sprawnościowymi Mogą pracować w wyższych temperaturach

74 Laser z emisją powierzchniową o pionowej wnęce (Vertical Cavity Surface Emitting Laser VCSEL) Ich produkcję zapoczątkowała potrzeba komunikacji optycznej między mikrostrukturami scalonymi i konieczność rozwiązań matrycowych. W praktyce można wytwarzać wiele tysięcy VCSEL jednocześnie na 3 płytce i poddawać je testowaniu w trakcie produkcji. W rozwiązaniach matrycowych każdy laser może być adresowany niezależnie, co jest bardzo istotne w komunikacji opartej na kanałach równoległych. VCSEL posiada wnękę rezonansową prostopadłą do płaszczyzny warstwy aktywnej, w odróżnieniu od laserów krawędziowych (wnęka w płaszczyźnie warstwy aktywnej). Światło rezonuje między zwierciadłami odległymi typowo 1μm, co przy tak małej drodze w ośrodku czynnym wymaga zwierciadeł z odbiciem R >

75 Laser z emisją powierzchniową o pionowej wnęce (Vertical Cavity Surface Emitting Laser - VCSEL) Mesa VCSEL λ = 980 nm DBR Distributed Bragg Reflector (zwierciadło braggowskie) MQW wielokrotna studnia kwantowa Skład warstw w sąsiedztwie MQW 75

76 Zwierciadło braggowskie Metal DBR R=80-95% T=0% R<100% T=1-R Dla m par warstw dielektrycznych bezstratnych o współcz. załamania n 1 oraz n 2 oraz grubościach: L 2 l 4n 2 L 1 l 4n 1 współcz. odbicia wynosi: R DBR n 1 n n 1 n m 2m 2 76

77 Wąskie pasmo o wysokim odbiciu AlAs/ GaAs DBR 25 par, T=300K Dla dużej różnicy współczynników załamania ilość warstw maleje do kilku. Zalety laserów VCSEL: Kołowy kształt i niska apertura numeryczna, co umożliwia łatwe sprzęganie ze światłowodami przestrzenią swobodną, Jednomodowość (małe rozmiary wnęki) korzystne w zastosowaniach WDM (Wavelength Division Multiplexing), Duża wydajność konwersji małe wydzielanie ciepła, istotne w układach scalonych, Emisja pionowa ułatwia konstrukcje matrycowe. 77

78 Lasery krótkofalowe Lasery tworzone w oparciu o azotek galu GaN (dioda niebieska Nakamura 1996). Technologia: heteroepitaksja metodą MOCVD podłoże szafir, niedopasowanie sieciowe 16%, gęst. dyslokacji cm -2 istotny postęp technologia ELOG gęstość dyslokacji cm -2 rozrost GaN w optymalnej temperaturze pasek SiO 2 lateralny rozrost GaN (gest. dyslokacji~10 5 cm -2 ) nad SiO 2 Technologia ELOG GaN (0001) warstwa o gestosci dyslokacji ~ cm -2 c - Al 2 O 3 MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) - technika osadzania warstw na powierzchni materiałów poprzez stosowanie związków metaloorganicznych w formie gazowej. Jest to jedna z technik epitaksjalnych, stąd jej alternatywna nazwa MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy). 78

79 kontakt do p p - GaN p-al 0.2 Ga 0.8 N TiO 2 /SiO 2 n-mqw In 0.15 Ga 0.85 N/ In 0.02 Ga 0.98 N n-in 0.1 Ga 0.9 N n-gan supersiec n - GaN supersiec Al 0.14 Ga 0.86 N/n-GaN kontakt do n ELOG GaN SiO d = 80 mm 2 SiO 2 Obszar aktywny : studnie kwantowe InGaN (15% In) 4 nm przedzielone warstwami InGaN (2% In) 10 nm prąd krytyczny 3 ka/cm 2, moc 10 mw, τ = 10 tys.h Obszar aktywny umieszczony jest między supersieciami AlGaN/GaN zapewniającymi prowadzenie wiązki świetlnej. Są one odporne na powstające naprężenia. 79

80 Lasery z rozłożonym sprzężeniem zwrotnym (Distributed Feedback Lasers DFB) W niektórych zastosowaniach laserów wymagana jest duża czystość modowa. Można to osiągnąć przykładowo przez zastosowanie rozłożonego sprzężenia zwrotnego. Wytrawione pofałdowanie (zwierciadło selektywne częstotliwościowo) Inna nazwa: Rozłożony reflektor Bragga (DBR) Interferencja konstruktywna między dwiema wiązkami nastąpi wtedy gdy: l0 2D m n D - okres siatki λ 0 - dług. fali w próżni n - wsp. załamania m liczba całkowita Struktura pofałdowana pełni rolę zwierciadła selektywnego. Dobierając D, wybiera się jeden mod podłużny. W obszarze niepompowanym występuje jednak znaczna absorpcja. 80

81 Jeżeli obszar pofałdowany rozciągnie się na całą przestrzeń pompowaną, otrzymamy wydajny laser DFB. Przestrzeni pofałdowanej nie wytwarza się bezpośrednio w ośrodku czynnym, aby nie wytwarzać dodatkowych defektów. Takie lasery o wąskich liniach stosuje się m.in. w transmisji WDM (zwielokrotnienie falowe z podziałem długości fal). 81

82 DFB LASER Z ROZŁOŻONYM SPRZĘŻENIEM ZWROTNYM Likwidacje degeneracji pasma walencyjnego Obniżenie efektywnej ilości stanów walencyjnych Obniżenie prądu progowego

83 DFB LASER Z ROZPROSZONYM ODBICIEM BRAGGA Siatki dyfrakcyjne odbicie Bragga Wielosekcyjne DFB i DBR - rozproszony reflektor Bragga - przesunięcie fazy

84 Wzmacniacze optyczne Chętnie stosowane, gdyż unika się konieczności zamiany sygnału optycznego na elektryczny i na powrót na optyczny. Takie wzmacniacze pracują w obszarze 1.3 μm oraz 1.5 μm, zgodnie z reżimem pracy światłowodów telekomunikacyjnych. Wzmacniaczem optycznym jest światłowód kwarcowy domieszkowany erbem (Erbium Doped Fibre Amplifier - EDFA), pracujący na ogół w trzecim oknie Telekomunikacyjnym (1.55 μm). Poziomy energetyczne Er 3+ w matrycy światłowodu kwarcowego Do pompowania używa się diod laserowych najczęściej o długościach fali: 0.98 μm 1.06 μm 1.48 μm 84

85 Światłowód połączony jest z pompą optyczną (laser dużej mocy). Światło lasera i sygnał wejściowy doprowadzany jest do światłowodu za pomocą sprzęgacza WDM. Podczas pracy wzmacniacza pompa laserowa wzbudza jony erbu Er 3+, które oddają energię wzmacniając sygnał optyczny przechodzący przez włókno. Sygnał wzmacniany jest na skutek zjawiska wymuszonej emisji (inwersji obsadzeń uzyskanych w wyniku pompowania optycznego). Straty sprzężenia na złączach są bardzo małe (ok. 0.1 db). Wzmocnienie osiąga 54 db dla pompowania 980 nm (11dB/mW). W praktyce stosuje się mniejsze wzmocnienie db dla uniknięcia ewentualnej akcji laserowej. 85

Rezonatory ze zwierciadłem Bragga

Rezonatory ze zwierciadłem Bragga Rezonatory ze zwierciadłem Bragga Siatki dyfrakcyjne stanowiące zwierciadła laserowe (zwierciadła Bragga) są powszechnie stosowane w laserach VCSEL, ale i w laserach z rezonatorem prostopadłym do płaszczyzny

Bardziej szczegółowo

Lasery budowa, rodzaje, zastosowanie. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

Lasery budowa, rodzaje, zastosowanie. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego. Lasery budowa, rodzaje, zastosowanie Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego. Budowa i zasada działania lasera Laser (Light Amplification by Stimulated

Bardziej szczegółowo

II. WYBRANE LASERY. BERNARD ZIĘTEK IF UMK www.fizyka.umk.pl/~ /~bezet

II. WYBRANE LASERY. BERNARD ZIĘTEK IF UMK www.fizyka.umk.pl/~ /~bezet II. WYBRANE LASERY BERNARD ZIĘTEK IF UMK www.fizyka.umk.pl/~ /~bezet Laser gazowy Laser He-Ne, Mechanizm wzbudzenia Bernard Ziętek IF UMK Toruń 2 Model Bernard Ziętek IF UMK Toruń 3 Rozwiązania stacjonarne

Bardziej szczegółowo

VI. Elementy techniki, lasery

VI. Elementy techniki, lasery Światłowody VI. Elementy techniki, lasery BERNARD ZIĘTEK http://www.fizyka.umk.pl www.fizyka.umk.pl/~ /~bezet a) Sprzęgacze czołowe 1. Sprzęgacze światłowodowe (czołowe, boczne, stałe, rozłączalne) Złącza,

Bardziej szczegółowo

Sprzęganie światłowodu z półprzewodnikowymi źródłami światła (stanowisko nr 5)

Sprzęganie światłowodu z półprzewodnikowymi źródłami światła (stanowisko nr 5) Wojciech Niwiński 30.03.2004 Bartosz Lassak Wojciech Zatorski gr.7lab Sprzęganie światłowodu z półprzewodnikowymi źródłami światła (stanowisko nr 5) Zadanie laboratoryjne miało na celu zaobserwowanie różnic

Bardziej szczegółowo

PODSTAWY FIZYKI LASERÓW Wstęp

PODSTAWY FIZYKI LASERÓW Wstęp PODSTAWY FIZYKI LASERÓW Wstęp LASER Light Amplification by Stimulation Emission of Radiation Składa się z: 1. ośrodka czynnego. układu pompującego 3.Rezonator optyczny - wnęka rezonansowa Generatory: liniowe

Bardziej szczegółowo

CHARAKTERYSTYKA WIĄZKI GENEROWANEJ PRZEZ LASER

CHARAKTERYSTYKA WIĄZKI GENEROWANEJ PRZEZ LASER CHARATERYSTYA WIĄZI GENEROWANEJ PRZEZ LASER ształt wiązki lasera i jej widmo są rezultatem interferencji promieniowania we wnęce rezonansowej. W wyniku tego procesu powstają charakterystyczne rozkłady

Bardziej szczegółowo

Niezwykłe światło. ultrakrótkie impulsy laserowe. Piotr Fita

Niezwykłe światło. ultrakrótkie impulsy laserowe. Piotr Fita Niezwykłe światło ultrakrótkie impulsy laserowe Laboratorium Procesów Ultraszybkich Zakład Optyki Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego Światło Fala elektromagnetyczna Dla światła widzialnego długość

Bardziej szczegółowo

Ogólne cechy ośrodków laserowych

Ogólne cechy ośrodków laserowych Ogólne cechy ośrodków laserowych Gazowe Cieczowe Na ciele stałym Naturalna jednorodność Duże długości rezonatora Małe wzmocnienia na jednostkę długości ośrodka czynnego Pompowanie prądem (wzdłużne i poprzeczne)

Bardziej szczegółowo

Wzbudzony stan energetyczny atomu

Wzbudzony stan energetyczny atomu LASERY Wzbudzony stan energetyczny atomu Z III postulatu Bohra kj E k E h j Emisja spontaniczna Atom absorbuje tylko określone kwanty energii przechodząc ze stanu podstawowego do wzbudzonego. Zaabsorbowana

Bardziej szczegółowo

Zagrożenia powodowane przez promieniowanie laserowe

Zagrożenia powodowane przez promieniowanie laserowe Zagrożenia powodowane przez promieniowanie laserowe Zagrożenia powodowane przez promieniowanie laserowe Laser, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, wzmacniacz kwantowy dla światła,

Bardziej szczegółowo

Źródła promieniowania optycznego problemy bezpieczeństwa pracy. Lab. Fiz. II

Źródła promieniowania optycznego problemy bezpieczeństwa pracy. Lab. Fiz. II Źródła promieniowania optycznego problemy bezpieczeństwa pracy Lab. Fiz. II Reakcje w tkankach wywołane przez promioniowanie optyczne (podczerwień, widzialne, ultrafiolet): Reakcje termiczne ze wzrostem

Bardziej szczegółowo

Właściwości światła laserowego

Właściwości światła laserowego Właściwości światła laserowego Cechy charakterystyczne światła laserowego: rozbieżność (równoległość) wiązki, pasmo spektralne, gęstość mocy spójność (koherencja). Równoległość wiązki Dyfrakcyjną rozbieżność

Bardziej szczegółowo

Dioda półprzewodnikowa OPRACOWANIE: MGR INŻ. EWA LOREK

Dioda półprzewodnikowa OPRACOWANIE: MGR INŻ. EWA LOREK Dioda półprzewodnikowa OPRACOWANIE: MGR INŻ. EWA LOREK Budowa diody Dioda zbudowana jest z dwóch warstw półprzewodników: półprzewodnika typu n (nośnikami prądu elektrycznego są elektrony) i półprzewodnika

Bardziej szczegółowo

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej Część I: Optyka, wykład 7 wykład: Piotr Fita pokazy: Andrzej Wysmołek ćwiczenia: Anna Grochola, Barbara Piętka Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski 2014/15

Bardziej szczegółowo

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej Część I: Optyka, wykład 8 wykład: Piotr Fita pokazy: Andrzej Wysmołek ćwiczenia: Anna Grochola, Barbara Piętka Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski 2014/15

Bardziej szczegółowo

Spektroskopia modulacyjna

Spektroskopia modulacyjna Spektroskopia modulacyjna pozwala na otrzymanie energii przejść optycznych w strukturze z bardzo dużą dokładnością. Charakteryzuje się również wysoką czułością, co pozwala na obserwację słabych przejść,

Bardziej szczegółowo

Azotkowe diody laserowe na podłożach GaN o zmiennym zorientowaniu

Azotkowe diody laserowe na podłożach GaN o zmiennym zorientowaniu Azotkowe diody laserowe na podłożach GaN o zmiennym zorientowaniu Marcin Sarzyński Badania finansuje narodowe centrum Badań i Rozwoju Program Lider Instytut Wysokich Cisnień PAN Siedziba 1. Diody laserowe

Bardziej szczegółowo

Zastosowanie diod elektroluminescencyjnych w pojazdach samochodowych

Zastosowanie diod elektroluminescencyjnych w pojazdach samochodowych Zastosowanie diod elektroluminescencyjnych w pojazdach samochodowych Przygotował: Jakub Kosiński DIODA ELEKTROLUMINESCENCYJNA (LED - light-emitting diode) Dioda zaliczana do półprzewodnikowych przyrządów

Bardziej szczegółowo

L E D light emitting diode

L E D light emitting diode Elektrotechnika Studia niestacjonarne L E D light emitting diode Wg PN-90/E-01005. Technika świetlna. Terminologia. (845-04-40) Dioda elektroluminescencyjna; dioda świecąca; LED element półprzewodnikowy

Bardziej szczegółowo

Informacje ogólne. 45 min. test na podstawie wykładu Zaliczenie ćwiczeń na podstawie prezentacji Punkty: test: 60 %, prezentacja: 40 %.

Informacje ogólne. 45 min. test na podstawie wykładu Zaliczenie ćwiczeń na podstawie prezentacji Punkty: test: 60 %, prezentacja: 40 %. Informacje ogólne Wykład 28 h Ćwiczenia 14 Charakter seminaryjny zespołu dwuosobowe ~20 min. prezentacje Lista tematów na stronie Materiały do wykładu na stronie: http://urbaniak.fizyka.pw.edu.pl Zaliczenie:

Bardziej szczegółowo

Elementy optoelektroniczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

Elementy optoelektroniczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego. Elementy optoelektroniczne Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego. Półprzewodnikowe elementy optoelektroniczne Są one elementami sterowanymi natężeniem

Bardziej szczegółowo

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki c Adam Bechler 2006 Instytut Fizyki Uniwersytetu Szczecińskiego Absorpcja promieniowania w ośrodku Promieniowanie elektromagnetyczne przy przejściu przez ośrodek

Bardziej szczegółowo

Metody wytwarzania elementów półprzewodnikowych

Metody wytwarzania elementów półprzewodnikowych Metody wytwarzania elementów półprzewodnikowych Ryszard J. Barczyński, 2010 2015 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Wytwarzanie

Bardziej szczegółowo

III.3 Emisja wymuszona. Lasery

III.3 Emisja wymuszona. Lasery III.3 Emisja wymuszona. Lasery 1. Wyprowadzenie wzoru Plancka metodą Einsteina. Emisja wymuszona 2. Koherencja ciągów falowych. Laser jako źródło koherentnego promieniowania e-m 3. Zasada działania lasera.

Bardziej szczegółowo

Fizyka Laserów wykład 11. Czesław Radzewicz

Fizyka Laserów wykład 11. Czesław Radzewicz Fizyka Laserów wykład 11 Czesław Radzewicz Lasery na ciele stałym (prócz półprzewodnikowych) matryca + domieszki izolatory=kryształy+szkła+ceramika metale przejściowe metale ziem rzadkich Matryca: kryształy

Bardziej szczegółowo

Promieniowanie cieplne ciał.

Promieniowanie cieplne ciał. Wypromieniowanie fal elektromagnetycznych przez ciała Promieniowanie cieplne (termiczne) Luminescencja Chemiluminescencja Elektroluminescencja Katodoluminescencja Fotoluminescencja Emitowanie fal elektromagnetycznych

Bardziej szczegółowo

2007-10-27. NA = sin Θ = (n rdzenia2 - n płaszcza2 ) 1/2. L[dB] = 10 log 10 (NA 1 /NA 2 )

2007-10-27. NA = sin Θ = (n rdzenia2 - n płaszcza2 ) 1/2. L[dB] = 10 log 10 (NA 1 /NA 2 ) dr inż. Krzysztof Hodyr Technika Światłowodowa Część 2 Tłumienie i straty w światłowodach Pojęcie dyspersji światłowodów Technika zwielokrotnienia WDM Źródła strat tłumieniowych sprzężenia światłowodu

Bardziej szczegółowo

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE LASERY I ICH ZASTOSOWANIE Laboratorium Instrukcja do ćwiczenia nr 13 Temat: Biostymulacja laserowa Istotą biostymulacji laserowej jest napromieniowanie punktów akupunkturowych ciągłym, monochromatycznym

Bardziej szczegółowo

Radioodbiornik i odbiornik telewizyjny RADIOODBIORNIK

Radioodbiornik i odbiornik telewizyjny RADIOODBIORNIK Radioodbiornik i odbiornik telewizyjny RADIOODBIORNIK ODKRYWCA FAL RADIOWYCH Fale radiowe zostały doświadczalnie odkryte przez HEINRICHA HERTZA. Zalicza się do nich: fale radiowe krótkie, średnie i długie,

Bardziej szczegółowo

Przejścia optyczne w strukturach niskowymiarowych

Przejścia optyczne w strukturach niskowymiarowych Współczynnik absorpcji w układzie dwuwymiarowym można opisać wyrażeniem: E E gdzie i oraz f są energiami stanu początkowego i końcowego elektronu, zapełnienie tych stanów opisane jest funkcją rozkładu

Bardziej szczegółowo

Poprawa charakterystyk promieniowania diod laserowych dużej mocy poprzez zastosowanie struktur periodycznych w płaszczyźnie złącza

Poprawa charakterystyk promieniowania diod laserowych dużej mocy poprzez zastosowanie struktur periodycznych w płaszczyźnie złącza Poprawa charakterystyk promieniowania diod laserowych dużej mocy poprzez zastosowanie struktur periodycznych w płaszczyźnie złącza Grzegorz Sobczak, Elżbieta Dąbrowska, Marian Teodorczyk, Joanna Kalbarczyk,

Bardziej szczegółowo

ZASTOSOWANIE ZJAWISKA CAŁKOWITEGO WEWNĘTRZNEGO ODBICIA W ŚWIATŁOWODACH

ZASTOSOWANIE ZJAWISKA CAŁKOWITEGO WEWNĘTRZNEGO ODBICIA W ŚWIATŁOWODACH ZASTOSOWANIE ZJAWISKA CAŁKOWITEGO WEWNĘTRZNEGO ODBICIA W ŚWIATŁOWODACH 1. ODBICIE I ZAŁAMANIE ŚWIATŁA 1.1. PRAWO ODBICIE I ZAŁAMANIA ŚWIATŁA Gdy promień światła pada na granicę pomiędzy dwiema różnymi

Bardziej szczegółowo

Lasery Inne oblicze optyki

Lasery Inne oblicze optyki Lasery Inne oblicze optyki dr inż. Ireneusz Owczarek CMF PŁ ireneusz.owczarek@p.lodz.pl http://cmf.p.lodz.pl/iowczarek 2012/13 Spis treści 1. Zasada działania lasera 2 1.1. Wstęp...................................................

Bardziej szczegółowo

SYMBOLE GRAFICZNE. Tyrystory. Struktura Charakterystyka Opis

SYMBOLE GRAFICZNE. Tyrystory. Struktura Charakterystyka Opis SYMBOLE GRAFICZNE y Nazwa triasowy blokujący wstecznie SCR asymetryczny ASCR Symbol graficzny Struktura Charakterystyka Opis triasowy blokujący wstecznie SCR ma strukturę czterowarstwową pnpn lub npnp.

Bardziej szczegółowo

Przewaga klasycznego spektrometru Ramana czyli siatkowego, dyspersyjnego nad przystawką ramanowską FT-Raman

Przewaga klasycznego spektrometru Ramana czyli siatkowego, dyspersyjnego nad przystawką ramanowską FT-Raman Porównanie Przewaga klasycznego spektrometru Ramana czyli siatkowego, dyspersyjnego nad przystawką ramanowską FT-Raman Spektroskopia FT-Raman Spektroskopia FT-Raman jest dostępna od 1987 roku. Systemy

Bardziej szczegółowo

Fizyka i technologia złącza PN. Adam Drózd 25.04.2006r.

Fizyka i technologia złącza PN. Adam Drózd 25.04.2006r. Fizyka i technologia złącza P Adam Drózd 25.04.2006r. O czym będę mówił: Półprzewodnik definicja, model wiązań walencyjnych i model pasmowy, samoistny i niesamoistny, domieszki donorowe i akceptorowe,

Bardziej szczegółowo

Laser Niebieski. Piotr Wieczorek FiTKE

Laser Niebieski. Piotr Wieczorek FiTKE Laser Niebieski Piotr Wieczorek FiTKE Plan seminarium 1. Informacje wstępne 2. Fizyczny aspekt zagadnienia 3. GaN sprawa fundamentalna 4. Zastosowanie laserów 5. Źródła Na początek: Lasery, źródła promieniowania

Bardziej szczegółowo

Elementy optoelektroniczne. Przygotował: Witold Skowroński

Elementy optoelektroniczne. Przygotował: Witold Skowroński Elementy optoelektroniczne Przygotował: Witold Skowroński Plan prezentacji Wstęp Diody świecące LED, Wyświetlacze LED Fotodiody Fotorezystory Fototranzystory Transoptory Dioda LED Dioda LED z elektrycznego

Bardziej szczegółowo

Projekt FPP "O" Kosma Jędrzejewski 13-12-2013

Projekt FPP O Kosma Jędrzejewski 13-12-2013 Projekt FPP "O" Kosma Jędrzejewski --0 Projekt polega na wyznaczeniu charakterystyk gęstości stanów nośników ładunku elektrycznego w obszarze aktywnym lasera półprzewodnikowego GaAs. Wyprowadzenie wzoru

Bardziej szczegółowo

Dzień dobry. Miejsce: IFE - Centrum Kształcenia Międzynarodowego PŁ, ul. Żwirki 36, sala nr 7

Dzień dobry. Miejsce: IFE - Centrum Kształcenia Międzynarodowego PŁ, ul. Żwirki 36, sala nr 7 Dzień dobry BARWA ŚWIATŁA Przemysław Tabaka e-mail: przemyslaw.tabaka@.tabaka@wp.plpl POLITECHNIKA ŁÓDZKA Instytut Elektroenergetyki Co to jest światło? Światło to promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie

Bardziej szczegółowo

w obszarze linii Podziały z różnych punktów widzenia lasery oscylatory (OPO optical parametric oscillator)

w obszarze linii Podziały z różnych punktów widzenia lasery oscylatory (OPO optical parametric oscillator) Rodzaj przestrajania Lasery przestrajalne dyskretne wybór linii widmowej wyższe harmoniczne w obszarze linii szerokie szerokie pasmo Podziały z różnych punktów widzenia lasery oscylatory (OPO optical parametric

Bardziej szczegółowo

Politechnika Gdańska, Inżynieria Biomedyczna. Przedmiot: BIOMATERIAŁY. Metody pasywacji powierzchni biomateriałów. Dr inż. Agnieszka Ossowska

Politechnika Gdańska, Inżynieria Biomedyczna. Przedmiot: BIOMATERIAŁY. Metody pasywacji powierzchni biomateriałów. Dr inż. Agnieszka Ossowska BIOMATERIAŁY Metody pasywacji powierzchni biomateriałów Dr inż. Agnieszka Ossowska Gdańsk 2010 Korozja -Zagadnienia Podstawowe Korozja to proces niszczenia materiałów, wywołany poprzez czynniki środowiskowe,

Bardziej szczegółowo

Pomiar drogi koherencji wybranych źródeł światła

Pomiar drogi koherencji wybranych źródeł światła Politechnika Gdańska WYDZIAŁ ELEKTRONIKI TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI Katedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych Pomiar drogi koherencji wybranych źródeł światła Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Bardziej szczegółowo

Czym jest prąd elektryczny

Czym jest prąd elektryczny Prąd elektryczny Ruch elektronów w przewodniku Wektor gęstości prądu Przewodność elektryczna Prawo Ohma Klasyczny model przewodnictwa w metalach Zależność przewodności/oporności od temperatury dla metali,

Bardziej szczegółowo

Wybrane elementy optoelektroniczne. 1. Dioda elektroluminiscencyjna LED 2. Fotodetektory 3. Transoptory 4. Wskaźniki optyczne 5.

Wybrane elementy optoelektroniczne. 1. Dioda elektroluminiscencyjna LED 2. Fotodetektory 3. Transoptory 4. Wskaźniki optyczne 5. Wybrane elementy optoelektroniczne 1. Dioda elektroluminiscencyjna LED 2. Fotodetektory 3. Transoptory 4. Wskaźniki optyczne 5. Podsumowanie a) b) Light Emitting Diode Diody elektrolumiscencyjne Light

Bardziej szczegółowo

Rozmycie pasma spektralnego

Rozmycie pasma spektralnego Rozmycie pasma spektralnego Rozmycie pasma spektralnego Z doświadczenia wiemy, że absorpcja lub emisja promieniowania przez badaną substancję występuje nie tylko przy częstości rezonansowej, tj. częstości

Bardziej szczegółowo

III. METODY OTRZYMYWANIA MATERIAŁÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH Janusz Adamowski

III. METODY OTRZYMYWANIA MATERIAŁÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH Janusz Adamowski III. METODY OTRZYMYWANIA MATERIAŁÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH Janusz Adamowski 1 1 Wstęp Materiały półprzewodnikowe, otrzymywane obecnie w warunkach laboratoryjnych, charakteryzują się niezwykle wysoką czystością.

Bardziej szczegółowo

OTRZYMYWANIE KRÓTKICH IMPULSÓW LASEROWYCH

OTRZYMYWANIE KRÓTKICH IMPULSÓW LASEROWYCH OTRZYMYWANIE KRÓTKICH IMPULSÓW LASEROWYCH Impulsowe lasery na ciele stałym są najbardziej ważnymi i szeroko rozpowszechnionymi systemami laserowymi. Np laser Nd:YAG jest najczęściej stosowany do znakowania,

Bardziej szczegółowo

Mody poprzeczne w azotkowym laserze typu VCSEL

Mody poprzeczne w azotkowym laserze typu VCSEL Magdalena MARCINIAK, Patrycja ŚPIEWAK, Marta WIĘCKOWSKA, Robert Piotr SARZAŁA Instytut Fizyki, Politechnika Łódzka doi:10.15199/48.2015.09.33 Mody poprzeczne w azotkowym laserze typu VCSEL Streszczenie.

Bardziej szczegółowo

4. Diody DIODY PROSTOWNICZE. Są to diody przeznaczone do prostowania prądu przemiennego.

4. Diody DIODY PROSTOWNICZE. Są to diody przeznaczone do prostowania prądu przemiennego. 4. Diody 1 DIODY PROSTOWNICE Są to diody przeznaczone do prostowania prądu przemiennego. jawisko prostowania: przepuszczanie przez diodę prądu w jednym kierunku, wtedy gdy chwilowa polaryzacja diody jest

Bardziej szczegółowo

ZAGADNIENIA na egzamin klasyfikacyjny z fizyki klasa III (IIIA) rok szkolny 2013/2014 semestr II

ZAGADNIENIA na egzamin klasyfikacyjny z fizyki klasa III (IIIA) rok szkolny 2013/2014 semestr II ZAGADNIENIA na egzamin klasyfikacyjny z fizyki klasa III (IIIA) rok szkolny 2013/2014 semestr II Piotr Ludwikowski XI. POLE MAGNETYCZNE Lp. Temat lekcji Wymagania konieczne i podstawowe. Uczeń: 43 Oddziaływanie

Bardziej szczegółowo

Spektroskopia ramanowska w badaniach powierzchni

Spektroskopia ramanowska w badaniach powierzchni Spektroskopia ramanowska w badaniach powierzchni z Efekt Ramana (1922, CV Raman) I, ν próbka y Chandra Shekhara Venketa Raman x I 0, ν 0 Monochromatyczne promieniowanie o częstości ν 0 ulega rozproszeniu

Bardziej szczegółowo

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z FIZYKI

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z FIZYKI WYMAGANIA EDUKACYJNE Z FIZYKI KLASA III Drgania i fale mechaniczne Wymagania na stopień dopuszczający obejmują treści niezbędne dla dalszego kształcenia oraz użyteczne w pozaszkolnej działalności ucznia.

Bardziej szczegółowo

Efekt Dopplera. dr inż. Romuald Kędzierski

Efekt Dopplera. dr inż. Romuald Kędzierski Efekt Dopplera dr inż. Romuald Kędzierski Christian Andreas Doppler W 1843 roku opublikował swoją najważniejszą pracę O kolorowym świetle gwiazd podwójnych i niektórych innych ciałach niebieskich. Opisał

Bardziej szczegółowo

1. FALE ELEKTROMAGNETYCZNE: WŁASNOŚCI I PARAMETRY.

1. FALE ELEKTROMAGNETYCZNE: WŁASNOŚCI I PARAMETRY. 1. FALE ELEKTROMAGNETYCZNE: WŁASNOŚCI I PARAMETRY. 1. Napisz układ równań Maxwella w postaci: a) różniczkowej b) całkowej 2. Podaj trzy podstawowe równania materiałowe wiążące E z D, B z H, E z j 3. Zapisz

Bardziej szczegółowo

LASEROWA OBRÓBKA MATERIAŁÓW

LASEROWA OBRÓBKA MATERIAŁÓW LASEROWA OBRÓBKA MATERIAŁÓW Promieniowanie laserowe umożliwia wykonanie wielu dokładnych operacji technologicznych na różnych materiałach: o trudno obrabialnych takich jak diamenty, metale twarde, o miękkie

Bardziej szczegółowo

Prawa optyki geometrycznej

Prawa optyki geometrycznej Optyka Podstawowe pojęcia Światłem nazywamy fale elektromagnetyczne, o długościach, na które reaguje oko ludzkie, tzn. 380-780 nm. O falowych własnościach światła świadczą takie zjawiska, jak ugięcie (dyfrakcja)

Bardziej szczegółowo

Ćwiczenie E17 BADANIE CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH MODUŁU OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH I SPRAWNOŚCI KONWERSJI ENERGII PADAJĄCEGO PROMIENIOWANIA

Ćwiczenie E17 BADANIE CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH MODUŁU OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH I SPRAWNOŚCI KONWERSJI ENERGII PADAJĄCEGO PROMIENIOWANIA Ćwiczenie E17 BADANIE CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH MODUŁU OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH I SPRAWNOŚCI KONWERSJI ENERGII PADAJĄCEGO PROMIENIOWANIA Cel: Celem ćwiczenia jest zbadanie charakterystyk prądowo

Bardziej szczegółowo

LASERY PODSTAWY FIZYCZNE część 1

LASERY PODSTAWY FIZYCZNE część 1 Politechnika Warszawska Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Zakład Optoelektroniki dr inż. Jerzy Andrzej Kęsik LASERY PODSTAWY FIZYCZNE część 1 SPIS TREŚCI 1. Wstęp. Mechanizm fizyczny wzmacniania

Bardziej szczegółowo

17. Który z rysunków błędnie przedstawia bieg jednobarwnego promienia światła przez pryzmat? A. rysunek A, B. rysunek B, C. rysunek C, D. rysunek D.

17. Który z rysunków błędnie przedstawia bieg jednobarwnego promienia światła przez pryzmat? A. rysunek A, B. rysunek B, C. rysunek C, D. rysunek D. OPTYKA - ĆWICZENIA 1. Promień światła padł na zwierciadło tak, że odbił się od niego tworząc z powierzchnią zwierciadła kąt 30 o. Jaki był kąt padania promienia na zwierciadło? A. 15 o B. 30 o C. 60 o

Bardziej szczegółowo

Propagacja światła we włóknie obserwacja pól modowych.

Propagacja światła we włóknie obserwacja pól modowych. Propagacja światła we włóknie obserwacja pól modowych. Przy pomocy optyki geometrycznej łatwo można przedstawić efekty propagacji światła tylko w ośrodku nieograniczonym. Nie ukazuje ona jednak interesujących

Bardziej szczegółowo

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - http://fizyka.dk - zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - http://fizyka.dk - zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura 12. Fale elektromagnetyczne zadania z arkusza I 12.5 12.1 12.6 12.2 12.7 12.8 12.9 12.3 12.10 12.4 12.11 12. Fale elektromagnetyczne - 1 - 12.12 12.20 12.13 12.14 12.21 12.22 12.15 12.23 12.16 12.24 12.17

Bardziej szczegółowo

LASER RUBINOWY mgr.inż Antoni Boglewski

LASER RUBINOWY mgr.inż Antoni Boglewski LASER RUBINOWY mgr.inż Antoni Boglewski Tytuł mojego referatu nawiązuje do realizacji przez Nikolę Teslę pomysłu lasera za jaki uważa się laser rubinowy. Mając na uwadze, że większość pomysłów, jak i realizacji

Bardziej szczegółowo

Bernard Ziętek OPTOELEKTRONIKA

Bernard Ziętek OPTOELEKTRONIKA Uniwersytet Mikołaja Kopernika Bernard Ziętek OPTOELEKTRONIKA Wydanie III, uzupełnione i poprawione Toruń 2011 SPIS TREŚCI PRZEDMOWA DO III WYDANIA 1 PRZEDMOWA DO II WYDANIA 3 PRZEDMOWA DO I WYDANIA 4

Bardziej szczegółowo

ZASADA DZIAŁANIA LASERA

ZASADA DZIAŁANIA LASERA ZASADA DZIAŁANIA LASERA Rozkład promieniowania lasera w kierunku podłużnym Dwa podstawowe zjawiska: emisja wymuszona i rezonans optyczny. Jeżeli wiązkę promieniowania o długości fali λ wprowadzimy miedzy

Bardziej szczegółowo

LASEROWA OBRÓBKA MATERIAŁÓW

LASEROWA OBRÓBKA MATERIAŁÓW LASEROWA OBRÓBKA MATERIAŁÓW Cechy laserowych operacji technologicznych Promieniowanie laserowe umożliwia wykonanie wielu dokładnych operacji technologicznych Na różnych materiałach: o Trudno obrabialnych

Bardziej szczegółowo

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan Spis zagadnień Fizyczne podstawy zjawiska NMR Parametry widma NMR Procesy relaksacji jądrowej Metody obrazowania Fizyczne podstawy NMR Proton, neutron,

Bardziej szczegółowo

LASERY W BUDOWNICTWIE DROGOWYM. Wykonał: Tomasz Kurc

LASERY W BUDOWNICTWIE DROGOWYM. Wykonał: Tomasz Kurc LASERY W BUDOWNICTWIE DROGOWYM Wykonał: Tomasz Kurc 1 CO TO JEST LASER LASER - (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) Działanie - generuje silnie skoncentrowaną wiązkę światła: Spójną

Bardziej szczegółowo

Lasery - konstrukcje i parametry. Sergiusz Patela 1999-2004 Lasery - konstrukcje 1

Lasery - konstrukcje i parametry. Sergiusz Patela 1999-2004 Lasery - konstrukcje 1 Lasery - konstrukcje i parametry Sergiusz Patela 1999-2004 Lasery - konstrukcje 1 Źródło światła (laser półprzewodnikowy) Optyczna moc wyjściowa (mw) P I th I o nachylenie = współczynnik modulacji (mw/ma)

Bardziej szczegółowo

Wykład 15 Rozpraszanie światła Ramana i luminescencja

Wykład 15 Rozpraszanie światła Ramana i luminescencja Wykład 5 Rozpraszanie światła Ramana i luminescencja Zjawisko rozpraszania Ramana jest związane z niesprężystym rozpraszaniem padającego fotonu o częstości ν na cząsteczce, wskutek czego foton zmienia

Bardziej szczegółowo

Skalowanie układów scalonych

Skalowanie układów scalonych Skalowanie układów scalonych Technologia mikroelektroniczna Charakterystyczne parametry najmniejszy realizowalny rozmiar (ang. feature size), liczba bramek (układów) na jednej płytce, wydzielana moc, maksymalna

Bardziej szczegółowo

Wpływ defektów punktowych i liniowych na własności węglika krzemu SiC

Wpływ defektów punktowych i liniowych na własności węglika krzemu SiC Wpływ defektów punktowych i liniowych na własności węglika krzemu SiC J. Łażewski, M. Sternik, P.T. Jochym, P. Piekarz politypy węglika krzemu SiC >250 politypów, najbardziej stabilne: 3C, 2H, 4H i 6H

Bardziej szczegółowo

Budowa reflektora/lampy. Elementy składowe: Źródło światła. Odbłyśnik. Dodatkowe elementy kształtujące strumień światła (ewent.)

Budowa reflektora/lampy. Elementy składowe: Źródło światła. Odbłyśnik. Dodatkowe elementy kształtujące strumień światła (ewent.) Budowa reflektora/lampy Elementy składowe: Źródło światła Odbłyśnik Dodatkowe elementy kształtujące strumień światła (ewent.) Elektrotechnika w środkach transportu 39 Podstawowe wielkości fizyczne Jednostka

Bardziej szczegółowo

PÓŁPRZEWODNIKOWE ŹRÓDŁA ŚWIATŁA ZARYS PODSTAW

PÓŁPRZEWODNIKOWE ŹRÓDŁA ŚWIATŁA ZARYS PODSTAW PÓŁPRZEWODNIKOWE ŹRÓDŁA ŚWIATŁA ZARYS PODSTAW DIODY LED I LASERY PÓŁPRZEWODNIKOWE wyświetlacze, systemy oświetleniowe telekomunikacja (WDM) drukowanie, poligrafia obróbka materiałów układy pomiarowe, badania

Bardziej szczegółowo

Fizyka Laserów wykład 6. Czesław Radzewicz

Fizyka Laserów wykład 6. Czesław Radzewicz Fizyka Laserów wykład 6 Czesław Radzewicz wzmacniacz laserowy (długie impulsy) - przypomnienie 2 bilans obsadzeń: σ 21 N 2 F s σ 21 N 2 F ħω 12 dn 2 dt = σ 21N 1 F σ 21 N 2 F + σ 21 N 1 F 1 dn 1 dt = F

Bardziej szczegółowo

METALE. Cu 8.50 1.35 1.56 7.0 8.2 Ag 5.76 1.19 1.38 5.5 6.4 Au 5.90 1.2 1.39 5.5 6.4

METALE. Cu 8.50 1.35 1.56 7.0 8.2 Ag 5.76 1.19 1.38 5.5 6.4 Au 5.90 1.2 1.39 5.5 6.4 MAL Zestawienie właściwości gazu elektronowego dla niektórych metali: n cm -3 k cm -1 v cm/s ε e ε /k Li 4.6 10 1.1 10 8 1.3 10 8 4.7 5.5 10 4 a.5 0.9 1.1 3.1 3.7 K 1.34 0.73 0.85.1.4 Rb 1.08 0.68 0.79

Bardziej szczegółowo

ZASTOSOWANIE LASERÓW W OCHRONIE ŚRODOWISKA

ZASTOSOWANIE LASERÓW W OCHRONIE ŚRODOWISKA ZASTOSOWANIE LASERÓW W OCHRONIE ŚRODOWISKA W tym przypadku lasery pozwalają na prowadzenie kontroli stanu sanitarnego Powietrza, Zbiorników wodnych, Powierzchni i pokrycia terenu. Stosowane rodzaje laserów

Bardziej szczegółowo

Załącznik nr 8. do sprawozdania merytorycznego z realizacji projektu badawczego

Załącznik nr 8. do sprawozdania merytorycznego z realizacji projektu badawczego Załącznik nr 8 do sprawozdania merytorycznego z realizacji projektu badawczego Szybka nieliniowość fotorefrakcyjna w światłowodach półprzewodnikowych do zastosowań w elementach optoelektroniki zintegrowanej

Bardziej szczegółowo

Badanie charakterystyk spektralnych lasera półprzewodnikowego.

Badanie charakterystyk spektralnych lasera półprzewodnikowego. Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki WYDZIAŁ ELEKTRONIKI i TECHNIK INFORMACYJNYCH POLITECHNIKA WARSZAWSKA ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa Badanie charakterystyk spektralnych lasera półprzewodnikowego.

Bardziej szczegółowo

Grafen materiał XXI wieku!?

Grafen materiał XXI wieku!? Grafen materiał XXI wieku!? Badania grafenu w aspekcie jego zastosowań w sensoryce i metrologii Tadeusz Pustelny Plan prezentacji: 1. Wybrane właściwości fizyczne grafenu 2. Grafen materiał 21-go wieku?

Bardziej szczegółowo

Metody optyczne w badaniach półprzewodników Przykładami różnymi zilustrowane. Piotr Perlin Instytut Wysokich Ciśnień PAN

Metody optyczne w badaniach półprzewodników Przykładami różnymi zilustrowane. Piotr Perlin Instytut Wysokich Ciśnień PAN Metody optyczne w badaniach półprzewodników Przykładami różnymi zilustrowane Piotr Perlin Instytut Wysokich Ciśnień PAN Jak i czym scharakteryzować kryształ półprzewodnika Struktura dyfrakcja rentgenowska

Bardziej szczegółowo

Fizyka Laserów wykład 10. Czesław Radzewicz

Fizyka Laserów wykład 10. Czesław Radzewicz Fizyka Laserów wykład 10 Czesław Radzewicz Struktura energetyczna półprzewodników Regularna budowa kryształu okresowy potencjał Funkcja falowa elektronu. konsekwencje: E ψ r pasmo przewodnictwa = u r e

Bardziej szczegółowo

Spis treści. Lasery Inne oblicze optyki. Kryteria podziału laserów. Kryteria podziału laserów... dr inż. Ireneusz Owczarek

Spis treści. Lasery Inne oblicze optyki. Kryteria podziału laserów. Kryteria podziału laserów... dr inż. Ireneusz Owczarek Spis treści Lasery Inne oblicze optyki dr inż. Ireneusz Owczarek CMF PŁ ireneusz.owczarek@p.lodz.pl http://cmf.p.lodz.pl/iowczarek 2013/14 1 Wzmacniacze kwantowe O akcji laserowej 2 Wzmocnienie światła

Bardziej szczegółowo

Cząstka w pudle potencjału. Jan Bojanowski 201034 Nowoczesna synteza i analiza organiczna

Cząstka w pudle potencjału. Jan Bojanowski 201034 Nowoczesna synteza i analiza organiczna Cząstka w pudle potencjału Jan Bojanowski 201034 Nowoczesna synteza i analiza organiczna 1 Plan prezentacji Czym jest cząstka w pudle potencjału? Czym się różni od piłki w pudle kartonowym? Teoria jednowymiarowego

Bardziej szczegółowo

Szczegółowy rozkład materiału z fizyki dla klasy III gimnazjum zgodny z nową podstawą programową.

Szczegółowy rozkład materiału z fizyki dla klasy III gimnazjum zgodny z nową podstawą programową. Szczegółowy rozkład materiału z fizyki dla klasy III gimnazjum zgodny z nową podstawą programową. Lekcja organizacyjna. Omówienie programu nauczania i przypomnienie wymagań przedmiotowych Tytuł rozdziału

Bardziej szczegółowo

Zwierciadło kuliste stanowi część gładkiej, wypolerowanej powierzchni kuli. Wyróżniamy zwierciadła kuliste:

Zwierciadło kuliste stanowi część gładkiej, wypolerowanej powierzchni kuli. Wyróżniamy zwierciadła kuliste: Fale świetlne Światło jest falą elektromagnetyczną, czyli rozchodzącymi się w przestrzeni zmiennymi i wzajemnie przenikającymi się polami: elektrycznym i magnetycznym. Szybkość światła w próżni jest największa

Bardziej szczegółowo

Materiałoznawstwo optyczne CERAMIKA OPTYCZNA

Materiałoznawstwo optyczne CERAMIKA OPTYCZNA Materiałoznawstwo optyczne CERAMIKA OPTYCZNA Szkło optyczne i fotoniczne, A. Szwedowski, R. Romaniuk, WNT, 2009 POLIKRYSZTAŁY - ciała stałe o drobnoziarnistej strukturze, które są złożone z wielkiej liczby

Bardziej szczegółowo

Dioda półprzewodnikowa

Dioda półprzewodnikowa mikrofalowe (np. Gunna) Dioda półprzewodnikowa Dioda półprzewodnikowa jest elementem elektronicznym wykonanym z materiałów półprzewodnikowych. Dioda jest zbudowana z dwóch różnie domieszkowanych warstw

Bardziej szczegółowo

Promieniowanie stacji bazowych telefonii komórkowej na tle pola elektromagnetycznego wytwarzanego przez duże ośrodki radiowo-telewizyjne

Promieniowanie stacji bazowych telefonii komórkowej na tle pola elektromagnetycznego wytwarzanego przez duże ośrodki radiowo-telewizyjne Promieniowanie stacji bazowych telefonii komórkowej na tle pola elektromagnetycznego wytwarzanego przez duże ośrodki radiowo-telewizyjne Fryderyk Lewicki Telekomunikacja Polska, Departament Centrum Badawczo-Rozwojowe,

Bardziej szczegółowo

Wstęp do astrofizyki I

Wstęp do astrofizyki I Wstęp do astrofizyki I Wykład 5 Tomasz Kwiatkowski Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu Wydział Fizyki Instytut Obserwatorium Astronomiczne Tomasz Kwiatkowski, shortinst Wstęp do astrofizyki I,

Bardziej szczegółowo

Politechnika Wrocławska Wydział Podstawowych Problemów Techniki

Politechnika Wrocławska Wydział Podstawowych Problemów Techniki Politechnika Wrocławska Wydział Podstawowych Problemów Techniki specjalność FOTONIKA 3,5-letnie studia stacjonarne I stopnia (studia inżynierskie) FIZYKA TECHNICZNA Charakterystyka wykształcenia: - dobre

Bardziej szczegółowo

KLUCZ PUNKTOWANIA ODPOWIEDZI

KLUCZ PUNKTOWANIA ODPOWIEDZI Egzamin maturalny maj 009 FIZYKA I ASTRONOMIA POZIOM ROZSZERZONY KLUCZ PUNKTOWANIA ODPOWIEDZI Zadanie 1.1 Narysowanie toru ruchu ciała w rzucie ukośnym. Narysowanie wektora siły działającej na ciało w

Bardziej szczegółowo

Badanie zjawisk optycznych przy użyciu zestawu Laser Kit

Badanie zjawisk optycznych przy użyciu zestawu Laser Kit LABORATORIUM OPTOELEKTRONIKI Ćwiczenie 5 Badanie zjawisk optycznych przy użyciu zestawu Laser Kit Cel ćwiczenia: Zapoznanie studentów ze zjawiskami optycznymi. Badane elementy: Zestaw ćwiczeniowy Laser

Bardziej szczegółowo

Nagrzewanie laserowe. Dr inż. Piotr Urbanek

Nagrzewanie laserowe. Dr inż. Piotr Urbanek Nagrzewanie laserowe Dr inż. Piotr Urbanek Miara stopnia monochromatyczności Aby uzyskać uporządkowane oddziaływanie fotonów należy wytworzyć nietypowy stan materii charakteryzujący się tym, że np. na

Bardziej szczegółowo

I Pracownia Fizyczna Dr Urszula Majewska dla Biologii

I Pracownia Fizyczna Dr Urszula Majewska dla Biologii Ćw. 6/7 Wyznaczanie gęstości cieczy za pomocą wagi Mohra. Wyznaczanie gęstości ciał stałych metodą hydrostatyczną. 1. Gęstość ciała. 2. Ciśnienie hydrostatyczne. Prawo Pascala. 3. Prawo Archimedesa. 4.

Bardziej szczegółowo

1. Wzmacniacze wiatłowodowe oparte na zjawisku emisji wymuszonej (lasery bez sprz enia zwrotnego).

1. Wzmacniacze wiatłowodowe oparte na zjawisku emisji wymuszonej (lasery bez sprz enia zwrotnego). Wzmacniacze światłowodowe, Wykład 9 SMK J. Siuzdak, Wstęp do współczesnej telekomunikacji światłowodowej, WKŁ W-wa 1999 1. Wzmacniacze światłowodowe oparte na zjawisku emisji wymuszonej (lasery bez sprzężenia

Bardziej szczegółowo