Politechnika Warszawska - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Lasery

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-ELMFN-MSP-LAS Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Lasery
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Komunikacja optyczna i technika laserowa )-Mikroelektronika, fotonika i nanotechnologie-mgr.-EITI
( Przedmioty techniczne )---EITI
( Przedmioty zaawansowane techniczne )--mgr.-EITI
Punkty ECTS i inne: 4.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

LAS

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Treści kształcenia: Zjawiska fizyczne leżące u podstaw działania laserów. Zaawansowane półklasyczne modele generacji promieniowania laserowego. Elementy kwantowej teorii laserów. Różne typy laserów i ich aplikacje. Efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje: analiza i projektowanie różnych struktur laserowych oraz prostych systemów telekomunikacyjnych.

Pełny opis:

Treści kształcenia: Zjawiska fizyczne leżące u podstaw działania laserów. Zaawansowane półklasyczne modele generacji promieniowania laserowego. Elementy kwantowej teorii laserów. Różne typy laserów i ich aplikacje.
Efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje: analiza i projektowanie różnych struktur laserowych oraz prostych systemów telekomunikacyjnych.


Treść wykładu

  • Wprowadzenie (2h) - Podstawowe zasady klasycznej teorii dyspersji Lorentza. Zespolony współczynnik załamania i relacje dyspersyjne opisujące związek absorpcji z dyspersją

  • Podstawowe pojęcia i metody mechaniki kwantowej stosowane w
    półklasycznej teorii oddziaływania fali e.m. z materią (2h)
    - Funkcja falowa. Jednowymiarowe równanie Schrödingera. Równanie Schrödingera uogólnione na przypadek trójwymiarowy. Model oscylatora harmonicznego. Rachunek zaburzeń bez czasu. Rachunek zaburzeń z czasem. Rachunek wariacyjny.

  • Zagadnienie oddziaływania układu dwupoziomowego z falą e.m (2h) - Rozwiązanie równania Schrödingera metodą rachunku zaburzeń. Równania ruchu dla populacyjnej macierzy gęstości.

  • Wzmocnienie i próg akcji laserowej (2h) - Analiza progowa.
    Równania kinetyczne dla fotonów i populacji. Małosygnałowe wzmocnienie.
    Zjawisko nasycenia wzmocnienia. Efekt przestrzennego wypalania dziur.

  • Moc wyjściowa i częstotliwość lasera (2h) - Równanie kinetyczne dla natężenia promieniowania. Przybliżenie jednorodnego pola. Optymalna transmisja. "Lamb dip". Efekt "przeciągania" częstotliwości (z ang. mode pulling).

  • Wzbudzenie jedno- i wielomodowe (2h) - Generacja na jednej
    częstotliwości. Konkurencja międzymodowa. Synchronizacja modów.
    Selekcja modów.

  • Dynamika akcji laserowej i efekt włączeniowy (2h) - Drgania
    relaksacyjne. Impulsy gigantyczne. Optyczna bistabilność. Chaos
    deterministyczny.

  • Półklasyczna teoria lasera (2h) - Model punktowy lasera. Równania samouzgodnione. Polaryzacja ośrodka aktywnego. Formalizm macierzy gęstości.

  • Aplikacje półklasycznej teorii (3h) - Aplikacje półklasycznej teorii lasera do opisu różnego typu laserów, w szczególności laserów gazowych, laserów na ciele stałym (dielektryczne lasery planarne z rozłożonym sprzężeniem zwrotnym (DFB)), struktur półprzewodnikowych ze studniami kwantowymi (jednowymiarowej, dwuwymiarowej - tzw. struktura z drutem kwantowym lub trójwymiarowej - tzw. struktura z kropką kwantową) oraz struktur z przerwą fotoniczną (tzw. kryształów fotonicznych).

  • Elementy kwantowej teorii lasera (2h) - Szerokość linii widmowej generowanej przez laser. Szum kwantowy lasera. Równanie Langevina. Równanie Fokkera-Plancka dla fazy i amplitudy pola modu
    laserowego.

  • Własności statystyczne światła laserowego (1h) - Koherencja
    czasowa i przestrzenna. Funkcje koherencji. Statystyka fotonów.

  • Efekty generacyjne wykorzystujące zjawiska nieliniowe (2h) -
    Generacja drugiej i wyższych harmonicznych. Wymuszone rozpraszanie
    Ramana. Generacja superkontinuum.

  • Rezonatory optyczne i wiązki laserowe (3h) - ABCD optyki
    geometrycznej. Stabilność rezonatorów optycznych. Przyosiowe równanie
    falowe. Poprzeczne mody rezonatora. Wiązka gaussowska. ABCD wiązki
    gaussowskiej.

  • Typy laserów i mechanizmy uzyskiwania inwersji obsadzeń (2h) - Lasery gazowe (He-Ne, argonowy, laser CO2). Lasery barwnikowe. Lasery
    na swobodnych elektronach. Lasery na ciele stałym. Lasery
    półprzewodnikowe.

  • Wybrane zastosowania laserów (1h) - aplikacje laserów ze
    szczególnym uwzględnieniem technik telekomunikacyjnych.


Zakres projektu
Projekt obejmuje rozwiązanie szczegółowych problemów rachunkowych ilustrujących zagadnienia prezentowane na wykładzie.

Poprzedniki
Typ poprzednikaNr poprzednikaKod poprzednikaNazwa poprzednika
Zalecany1103A-ELxxx-ISP-LKPLasery - kurs podstawowy
Zalecany1103B-TExxx-ISP-FOTPodstawy fotoniki

Literatura:

    1. M.O. Scully, W.E. Lamb "Laser Physics", Addison-Wesley Publishing Company, 1974.

    2. W.W. Chow, S. W. Koch, M. Sargent III "Semiconductor-Laser
      Physics", Springer-Verlag, 1994.

    3. W.W. Chow, S. W. Koch, "Semiconductor-Laser Fundamentals",
      Springer-Verlag, 1999.

    4. A. Yariv, "Optical Electronics in Modern Communications", Oxford
      University Press, 1997

Metody i kryteria oceniania:

W trakcie semestru zostaną przeprowadzone dwa 1-godzinne kolokwia, każde oceniane w skali 0-10 punktów. W takiej samej skali (0-10 punktów) oceniany będzie poziom przygotowania projektu. Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest równoczesne uzyskanie z kolokwiów i projektu minimum 50% + 1 (czyli 16) punktów.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2019/2020 - sem. letni" (w trakcie)

Okres: 2020-02-22 - 2020-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska, Paweł Szczepański, Anna Tyszka-Zawadzka
Prowadzący grup: Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska, Paweł Szczepański, Anna Tyszka-Zawadzka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2018/2019 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2019-02-18 - 2019-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska, Paweł Szczepański, Anna Tyszka-Zawadzka
Prowadzący grup: Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska, Paweł Szczepański, Anna Tyszka-Zawadzka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2018-02-19 - 2018-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska, Paweł Szczepański, Anna Tyszka-Zawadzka
Prowadzący grup: Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska, Paweł Szczepański, Anna Tyszka-Zawadzka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2016/2017 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2017-02-20 - 2017-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Paweł Szczepański
Prowadzący grup: Paweł Szczepański
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2014/2015 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2015-02-23 - 2015-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Paweł Szczepański
Prowadzący grup: Paweł Szczepański
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2013/2014 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2014-02-24 - 2014-09-28
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Paweł Szczepański
Prowadzący grup: Paweł Szczepański
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2012/2013 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2013-02-20 - 2013-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Paweł Szczepański
Prowadzący grup: Paweł Szczepański
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.