Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Lasery - kurs podstawowy

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103B-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 fotonika-inż.-EITI
( Przedmioty obieralne )-Elektronika i inżynieria komputerowa-inż.-EITI
( Przedmioty techniczne )---EITI
Punkty ECTS i inne: 4.00 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:

2

Skrócony opis:

Głównym celem przedmiotu jest przedstawienie zagadnień związanych z fizycznymi zasadami działania lasera oraz podstawowych zjawisk promieniowania laserowego. W szczególności opisane są główne pojęcia, takie jak wzmocnienie, próg, działanie impulsowe i stacjonarne, działanie jedno- i wielomodowe. Ponadto zostanie omówiona teoria rezonatorów optycznych, warunki stabilności i rola rezonatora w tworzeniu wiązki.

Pełny opis:

Opis wykładu:

Zjawiska podstawowe: oddziaływanie fali elektromagnetycznej z kwantowym układem dwupoziomowym - zjawisko absorpcji, emisji spontanicznej i emisji wymuszonej.

Pojęcie inwersji obsadzeń: warunki uzyskania wzmocnienia w układach różnych 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 (jednorodne, niejednorodne i naturalne poszerzenie linii widmowej).

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- generacja superkrótkich impulsów. Techniki pomiarowe superkrótkich impulsów.


Laboratorium:

  • Ćw. 1 - Badanie warunków generacji laserowej (na przykładzie lasera He-Ne)
    Podstawowym celem ćwiczenia jest doświadczalne przedstawienie fizycznych podstaw działania lasera, a w szczególności przedstawienie warunków generacji laserowej – warunku amplitudowego i warunku fazowego. Jedną z głównych części ćwiczenia jest badanie właściwości widma promieniowania wyjściowego lasera, tj., kształtu widma, liczby generowanych modów i odstępu między nimi, które są bezpośrednią konsekwencją zasad działania lasera.
  • Ćw. 2 - Badanie widma promieniowania lasera półprzewodnikowego
    Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z charakterystykami spektralnymi laserów półprzewodnikowych dla różnych poziomów pompowania i temperatury otoczenia lasera, a także ze sposobem wyznaczania długości wnęki rezonansowej.
  • Ćw.3. - Konstrukcja i parametry lasera argonowego.
    Zapoznanie studentów z budową lasera argonowego. Zagadnienie bezpieczeństwa laserowego, zasady pracy z urządzeniami laserowymi. Uzyskiwanie inwersji w laserze argonowym. Doświadcze-nie obrazujące spójność przestrzenną promieniowania laserowego. Praca lasera na kilku liniach widmowych. Omówienie metod wymuszenia generacji na jednej linii widmowej i uzyskanie takiej generacji. Wpływ współczynnika wzmocnienia na progi generacji po-szczególnych linii widmowych. Pomiar mocy wyjściowej lasera w funkcji prądu wyła-dowania dla dwóch linii widmowych. Wyjaśnienie przebiegu charakterystyk wyjścio-wych lasera oraz wpływ współczynnika nasycenia wzmocnienia na ich kształt. Obser-wacja spójności czasowej i innych 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.
    Pomiar zależności mocy lasera w funkcji zmian pola magnetycznego dla dwóch linii widmowych i wyjaśnienie przebiegu uzyskanych charakterystyk.
  • Ćw. 4 - Badanie warunków generacji w laserze Nd:YAG
    Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z budową i zasadą działania laserów ciała stałego na podstawie lasera Nd:YAG. W ramach ćwiczenia przewidziane jest zbadanie wpływu poziomu pompowania oraz strat na podstawowe parametry pracy lasera zarówno dla generacji bezpośredniej jak i w układzie z powielaniem częstotliwości (SHG). Ćwiczenie obejmuje analizę warunków pracy lasera Nd:YAG o pracy ciągłej (CW), zbadanie efektów włączeniowych oraz pracy impulsowej lasera wymuszonej przy użyciu pasywnego modulatora dobroci rezonatora.

Projekt:

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.
  4. P. W. Milonni i J. H. Eberly, Lasers, John Wiley&Sons 1988.
  5. A. E. Siegman, Lasers, University Science Books 1986.

Oprogramowanie: Program Mathcad

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2023/2024 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2023-10-01 - 2024-02-18
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, Anna Tyszka-Zawadzka, Piotr Warda
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2022/2023 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2022-10-01 - 2023-02-19
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: Marcin Kaczkan, Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska, 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)