|
Vyučující
|
-
Polívka Tomáš, prof. RNDr. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
OBSAH PŘEDNÁŠKY: 1. Princip laseru (koherentní elektromagnetické vlnění, aktivní medium, rezonátor, prahová podmínka minimálního zisku) 2. Fabry-Perotův rezonátor (Fabry-Perotův interferometr, činitel jakosti, rezonanční křivka Fabry-Perotova rezonátoru) 3. Aktivní medium, energetické hladiny a funkce tvarů spektrálních čar (dvou-, tří- a čtyřhladinové lasery, homogenní a nehomogenní rozšíření čar, Lorentzovy funkce, Gaussova funkce tvaru čáry, relaxace energie, rozfázování) 4. Dutinový rezonátor (módy dutinového rezonátoru, hustota modů, Fresnelovo číslo, TE a TM vlny) 5. Gaussovské vlny a otevřený rezonátor (otevřený rezonátor, Helmholtzova rovnice, Gaussovská vlna, konfokální rezonátor, příčné mody, difrakční ztráty) 6. Způsoby provozu laserů: jednomodový laser, laditelný laser, Q-spínaný laser 7. Femtosekundové lasery, synchronizace modů (aktivní and pasivní synchronizace modů, pump-probe) 8. Plynové lasery (Dopplerovské rozšíření spektrálních čar, srážkové rozšíření, He-Ne laser) 9. Pevnolátkové lasery (rubínový laser, titan-safírový laser, YAG lasery, vláknové lasery) 10. Polovodičové lasery (bipolární a unipolární polovodičové lasery, QW laser atp.) 11. Optické parametrické zesilovače a další aplikace nelineární optiky (optický generátor druhé harmonické frekvence, OPA, generace bílého kontinua) 12. Aplikace laserů 13. Metody měření parametrů laseru (absorpce, fluorescence, autokorelace, spektrometrie, určování výkonu/energie laseru, transientní absorpce, polarizační optika atd.) OBSAH CVIČENÍ: Hlavní část kurzu sestává z přednášek doprovázených cvičením s řešením příkladů. V pozdější fázi kurzu jsou cvičení více zaměřena na měření vlastností materiálů, které budou použity k sestavení pevnolátkového laseru. Přenášky a cvičení jsou rovněž doplňovány exkurzemi do laserové laboratoře, kde jsou studentům demonstrovány různé typy laserů a měřící techniky využívající lasery.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž), Demonstrace, Praktická výuka
- Příprava na zkoušku
- 20 hodin za semestr
- Příprava na zápočet
- 15 hodin za semestr
- Účast na výuce
- 40 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Studenti získají znalosti o principech funkce laserů, o různých aktivních mediích a dalších nezbytných částech laseru a o jejich vlastnostech. Naučí se, jak určit nebo změřit podstatné fyzikální charakteristiky těchto částí. Seznámí se s různými typy laserů a jejich aplikacemi ve fyzice, biologii a jiných vědách a výzkumu
Student se naučí teoretické základy principů funkce různých typů laserů, naučí se složit a vyladit pevnolátkový laser a vyzkouší si několik technik měření parametrů esenciálních součástek laserů.
|
|
Předpoklady
|
Znalosti optiky, nelineární optiky a kvantové fyziky (např. Fyzika 3, Fyzika 4, Nelinární optika, Kvantová teorie).
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Ústní zkouška, Test
Úspěšné složení ústní zkoušky (min. 60% správně zodpovězených dotazů), splnění zadání domácíh úkolů (příklady), účast na praktických cvičeních, aktivita na cvičeních.
|
|
Doporučená literatura
|
-
Renk, K. F. Basics of Laser Physics for Students of Science and Engineering, Second Edition, Springer 2017. 2017.
-
Svelto O.:. Principles of lasers. 4th ed. Plenum Press, New York, 1998..
-
Weiner, A. M. Ultrafast Optics, John Wiley & Sons 2009. 2009.
|