Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Lasery - kurs podstawowy

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-ELxxx-ISP-LKP
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Lasery - kurs podstawowy
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Przedmioty obieralne )-Elektronika i inżynieria komputerowa-inż.-EITI
( Przedmioty techniczne )---EITI
Punkty ECTS i inne: 5.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

LKP

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Celem przedmiotu jest przedstawienie studentom fizycznych podstaw działania laserów oraz podstawowych zjawisk towarzyszących generacji promieniowania laserowego. W szczególności omawiane są podstawowe zagadnienia dotyczące akcji laserowej, tj. próg akcji laserowej, praca ciągła i praca impulsowa lasera oraz praca jedno- i wieloczęstotliwościowa. Ponadto, przedstawiony jest krótki zarys teorii rezonatorów optycznych.

Pełny opis:

Celem przedmiotu jest przedstawienie studentom fizycznych podstaw działania laserów oraz podstawowych zjawisk towarzyszących generacji promieniowania laserowego. W szczególności omawiane są podstawowe zagadnienia dotyczące akcji laserowej, tj. próg akcji laserowej, praca ciągła i praca impulsowa lasera oraz praca jedno- i wieloczęstotliwościowa. Ponadto, przedstawiony jest krótki zarys teorii rezonatorów optycznych.


Treść wykładu
Zjawiska podstawowe: oddziaływanie fali elektromagnetycznej z atomem dwupoziomowym - zjawisko absorpcji, emisji spontanicznej i emisji wymuszonej.


Pojęcie inwersji obsadzeń: warunki uzyskania wzmocnienia w układach kwantowych, metody uzyskania inwersji obsadzeń w ośrodkach gazowych, cieczach i ośrodkach ciała stałego, zjawisko nasycenia wzmocnienia i nasycenia absorpcji.

Oddziaływanie fali elektromagnetycznej. z układem atomów: zagadnienie szerokości linii widmowej - poszerzenie naturalne. Jednorodne i niejednorodne poszerzenie linii.


Rezonatory optyczne: wewnętrzny efekt interferometru Fabry-Perot, pojęcie modu rezonatora - mody wyższych rzędów. Warunki stabilności rezonatora - macierze ABCD. Formowanie wiązki gaussowskiej - rola rezonatora w tworzeniu wiązki gaussowskiej, rozbieżność kątowa wiązki.


Warunki generacji wiązki laserowej: pojęcie progu akcji laserowej. Praca ciągła i impulsowa przy pobudzaniu ciągłym i impulsowym. Praca jednomodowa i wielomodowa - pojęcie optymalnej transmisji zwierciadła wyjściowego. Generacja z komutacją dobroci rezonatora, synchronizacja modów.



Zakres laboratorium

  • Ćw.1. Badanie koherencji promieniowania laserowego. Pomiar długości fali promieniowania generowanego przez laser półprzewodnikowy na podstawie zmiany ilości prążków w obrazie interferencyjnym przy wykorzystaniu interferometru Michelsona oraz Macha-Zendera. Ocena szerokości widma promieniowania badanego lasera.

  • Ćw.2. Konstrukcja i parametry lasera argonowego. Zapoznanie studentów z budową lasera argonowego. Zagadnienie bezpieczeństwa laserowego, zasady pracy z urządzeniami laserowymi. Uzyskiwanie inwersji w laserze argonowym. Warunki generacji promieniowania laserowego, odniesienie do generatora kwantowego do generatora "elektrycznego". Znaczenie warunku amplitudowego i fazowego. Praca lasera na kilku liniach widmowych. Wpływ współczynnika wzmocnienia na progi generacji poszczególnych linii widmowych. Znaczenie współczynnika nasycenia wzmocnienia na przebieg charakterystyki mocy wyjściowej lasera.

Pomiar charakterystyk wyjściowych lasera dla różnych linii widmowych. Obserwacja własności promieniowania laserowego:

  • gęstość mocy, obliczenie gęstości mocy badanego lasera

  • interferencja promieniowania, obserwacja interferencji
  • promieniowania rozproszonego
  • polaryzacja promieniowania laserowego, wpływ "okienek Brewstera"

  • rozbieżność wiązki, czynniki wpływające na rozbieżność wiązki laserowej.

Zagadnienie sprawności energetycznej lasera argonowego, obliczenie sprawności badanego lasera. Wpływ szerokości widmowej promieniowania laserowego na czystość barwy obserwowanych linii.

  • Ćw.3. Pomiary parametrów ośrodków laserujących. W laserze jonowym na parach metali wyznaczane są podstawowe parametry ośrodka aktywnego - wzmocnienie nienasycone i nasycone, parametr nasycenia oraz straty optyczne w rezonatorze optycznym. Na podstawie tych wyników pomiarów określony jest rodzaj oddziaływania promieniowania z ośrodkiem.

  • Ćw.4. Badanie jednoczęstotliwościowej pracy lasera.Metody wymuszania pracy lasera na pojedynczej linii widmowej. Uzyskanie pracy na linii 488 nm. Budowa i wykorzystanie analizatora widma. Obserwacja widma promieniowania laserowego na oscyloskopie, laser pracujący na wielu częstotliwościach. Metody uzyskiwania pracy jednoczęstotliwościowej. Budowa i działanie etalonu. Optymalizacja ustawienia etalonu w rezonatorze lasera. Metody przestrajania modów podłużnych lasera. Pomiar zmian położenia modu laserowego w funkcji zmian temperatury etalonu. Optymalizacja temperatury etalonu. Obserwacja pracy jednoczęstotliwościowej oraz stabilności generowanego modu. Uruchomienie układu stabilizacji temperatury. Obserwacja przebiegu prądu grzałki etalonu, określenie momentu wejścia w pracę z pełna stabilizacją temperatury i jednoczesna obserwacja generowanego modu. Zagadnienie stabilności rezonatora głównego, omówienie metody biernej kompensacji zmian termicznych długości rezonatora głównego. Zastosowanie tego rozwiązania w innych dziedzinach techniki (wahadło zegara).




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


Literatura:

    1. F. Kaczmarek, Podstawy działania laserów, WNT Warszawa 1983.

    2. A. Kujawski i P. Szczepański, Lasery podstawy fizyczne, WPW Warszawa 1999.

    3. K. Shimoda, Wstęp do fizyki laserów, PWN Warszawa.

Metody i kryteria oceniania:

  1. Przedmiot składa się z wykładu, projektu oraz laboratorium.

  2. Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie pozytywnej oceny z
    wykładu oraz zajęć uzupełniających.

  3. Wykład zaliczany jest na podstawie egzaminu. Warunkiem zaliczenia
    wykładu jest uzyskanie pozytywnej oceny z egzaminu. Studentom
    przysługują dwa terminy poprawkowe.

  4. Zajęcia projektowe zaliczane są na podstawie kolokwium, które
    odbywa się pod koniec semestru. Studentom przysługuje jeden termin
    poprawkowy. Warunkiem zaliczenia projektu jest uzyskanie pozytywnej
    oceny z kolokwium oraz obecność na co najmniej połowie zajęć.

  5. Ocena końcowa z laboratorium jest średnią ocen z poszczególnych
    ćwiczeń. Dopuszczalna jest tylko jedna usprawiedliwiona nieobecność na
    zajęciach laboratoryjnych. Nie ma możliwości odrobienia laboratorium w
    innym terminie niż przewiduje plan laboratorium.

  6. Ocenianie odbywa się w skali od 2 do 5.

  7. Na ocenę końcową z przedmiotu składa się: ocena z egzaminu (waga
    0.5), ocena z projektu (waga 0.25) oraz ocena z laboratorium (waga
    0.25).

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2021/2022 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2021-10-01 - 2022-02-22
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska, Paweł Szczepański
Prowadzący grup: Marcin Kaczkan, Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska, Paweł Szczepański, Anna Tyszka-Zawadzka, Piotr Warda
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2020/2021 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-19
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska, Paweł Szczepański
Prowadzący grup: Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska, Paweł Szczepański, Anna Tyszka-Zawadzka, Piotr Warda
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

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

Okres: 2020-02-22 - 2020-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 15 godzin, 48 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 48 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 48 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 2019/2020 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-02-21
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska, Paweł Szczepański
Prowadzący grup: Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska, Paweł Szczepański, Anna Tyszka-Zawadzka, Piotr Warda
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:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 15 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 40 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 40 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. zimowy" (zakończony)

Okres: 2018-10-01 - 2019-02-17
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska, Paweł Szczepański
Prowadzący grup: Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska, Paweł Szczepański, Anna Tyszka-Zawadzka, Piotr Warda
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.
pl. Politechniki 1, 00-661 Warszawa tel: (22) 234 7211 https://pw.edu.pl kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.0.0-7 (2024-03-18)