PředmětyPředměty(verze: 908)
Předmět, akademický rok 2022/2023
   Přihlásit přes CAS
Základy kvantové a nelineární optiky I - NOOE027
Anglický název: Introduction to Quantum and Nonlinear Optics I
Zajišťuje: Katedra chemické fyziky a optiky (32-KCHFO)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2020
Semestr: zimní
E-Kredity: 6
Rozsah, examinace: zimní s.:3/1, Z+Zk [HT]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Virtuální mobilita / počet míst: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Další informace: https://physics.mff.cuni.cz/kchfo/ooe/lasery/
Garant: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc.
doc. RNDr. František Trojánek, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Optika a optoelektronika
Je korekvizitou pro: NOOE028
Anotace -
Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. (02.05.2019)
Přednáška je věnována laserové fyzice. Laser je popsán v semiklasické aproximaci a v aproximaci kinetických rovnic. Podrobně se probírají dynamické vlastnosti laseru a jednotlivé režimy činnosti. Podrobněji se probírají vybrané laserové systémy významné v aplikacích.
Podmínky zakončení předmětu
Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. (08.10.2017)

Podmínkou zakončení předmětu je získání zápočtu a úspěšné složení zkoušky. Zápočet je nutnou podmínkou účasti u zkoušky.

Literatura -
Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. (10.05.2005)

O. Svelto: Principles of Lasers,

Plenum, New York 1976 (Mir, Moskva 1984).

A. E. Siegman: Lasers,

University Science Books, Mill Valley, Ca. 1986.

A. Yariv: Quantum Electronics,

J. Wiley & Sons , New York 1975 (Moskva Sovetskoe Radio 1973).

B. E. A. Saleh, M. C. Teich: Základy fotoniky, čes. překlad Matfyzpress 1991.

M. Sargent III, M.O.Scully, W.E.Lamb,Jr.: Laser Physics,

Addison-Wesley, Reading, Mass. 1974.

H. Haken: Light, vol.1 (Waves, Photons, Atoms),

North-Holland, Amsterdam 1981.

H. Haken: Light, vol.2 (Laser Light Dynamics),

North-Holland, Amsterdam 1985.

W. Koechner: Solid-State Laser Engineering,

Springer-Verlag, New York 1976.

Požadavky ke zkoušce
Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. (08.10.2017)

Pro konání zkoušky je nutné předchozí získání zápočtu. Zkouška je ústní v rozsahu daném sylabem.

Sylabus -
Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. (10.05.2005)

1. Úvod.

2. Základní fyzikální principy.

Einsteinovy koeficienty, termodynamický přístup. Tvar čáry, homogenní a nehomogenní rozšíření, mechanismy rozšíření. absorpce a emise stimulovanými přechody. Průřezy stimulované emise a absorpce.

3. Laserové kinetické rovnice.

Troj- a čtyřhladinové schema laseru. Laserový oscilátor. Prahová podmínka. Činitel jakosti resonátoru. Doba života kvanta v resonátoru. Saturace zisku.

4. Optické rezonátory.

Pasivní optický rezonátor. Mod rezonátoru. Fresnelovo číslo. Analytické řešení pro uzavřený pravoúhlý rezonátor. Otevřený rezonátor. Rezonátor s rovinnými zrcadly, Foxova a Liova teorie.

Rezonátor s obecnými sférickými zrcadly. Stabilita rezonátorů, Boydův - Kogelnikův diagram stability. Nestabilní rezonátory.

Selekce modů. Aktivní rezonátor. Základy konstrukce optických rezonátorů: mechanika, optika.

5. Dynamické chování laserů.

Stacionární režim laseru. Řešení kinetických rovnic, výkon v rezonátoru a výkon vycházející ven, optimální hodnota propustnosti zrcadel.

Relaxační oscilace laseru. Analytické řešení relaxačních oscilací pro malé výchylky od stacionárních hodnot.

Q-spínání laseru. Řešení kinetických rovnic, realizace, parametry běžných systémů.

Synchronizace modů laseru. Základní model, realizace, parametry běžných systémů. Metody generace femtosekundových optických pulsů, stlačování optických pulsů.

Nestability časového, resp. prostorového průběhu záření laseru: chaos v laseru a cesty k němu.

6. Semiklasické rovnice laseru.

Semiklasické rovnice pro inversi, intensitu elektrického pole a polarizaci. Odvození. Aplikace rovnic: jedno- a třímodový laser.

7. Nejdůležitější typy laserů.

(základy konstrukce, typické parametry)

Plynové lasery, iontové lasery, molekulární lasery, plynové dynamické lasery, excimerové lasery. Pevnolátkové lasery, laditelné pevnolátkové lasery, polovodičové lasery. Barvivové lasery. Lasery na volných elektronech.

8. Perspektivy rozvoje laserové techniky a jejích aplikací.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK