Хорариум: 45 + 0 + 0 = 45 часа
Кредити (ECTS): 4,5
Лектор: проф. дфзн Александър Драйшу
Анотация:
Курсът е едносеместриален, с хорариум от 3 часа лекции седмично или общо 45 часа. Задължителен е за студентите от БС “Фотоника и лазерна физика” и е изборен за всички други бакалавърски специалности.
Естествено негово продължение е курсът е “Лазерна физика: Видове лазери”. Материалът е изложен в следните главни раздели:
- процеси на взаимодействие на светлината с веществото;
- условия и явления при кохерентното усилване на светлина;
- оптични резонатори за лазери;
- основни режими на работа на лазерите.
Първият раздел дава основните познания за елементарните актове на взаимодействие на светлината с веществото.
Въз основа на горното се разглеждат и обобщават макроявленията поглъщане и усилване на светлина. Така в края на втория раздел логично се стига до идеята, стояща в основата на оптичните квантови генератори.
Третият раздел разглежда оптичните резонатори в светлината на ролята и използването им в областта на квантовата електроника. Предмет на изучаване са основните типове оптични резонатори, като първоначално само феноменологично, а с навлизането в материала детайлно се описва и извежда конфигурацията на светлинното поле в отделните типове оптични резонатори. В края на раздела се обсъждат техниките за селекция на модове.
Четвъртият раздел запознава с различните режими на работа на лазерите. Започвайки с режима с непрекъснато действие последователно се описват импулсния режим на свободна генерация, режима на модулация на доброкачественотта на резонатора и режима на синхронизация на модовете. Разглеждания са подкрепени с конкретни примери.
Курсът е подходящ за всички онези, за които познаването на физичните процеси и използването на лазери в една или друга област ще бъде от значение.
При изпита студентът развива писмено две теми, след което излага устно написаното. В зависимост от представянето се поставят от два до пет допълнителни въпроса, на които студентът отговаря устно. Оценката се поставя въз основа на следните критерии:
- 3 - при овладяване единствено на главните физични идеи;
- 4 - при овладяване на основните физични идеи и добро познаване на съществената част от фактологичния материал;
- 5 - при овладяване на основните физични идеи,и много добро познаване на фактологичния материали решена задача;
- 6 - при овладяване на основните физични идеи, отлично познаване на фактологичния материал, решена задача и правилни отговори на допълнителните въпроси.
Предварителни изисквания:
Изслушани курсове по: Математически анализ / Математика, Математични методи на физиката, Обща физика.
Програма на курса:
- Спонтанни и принудени преходи, коефициенти на Айнщайн. Термодинамично извеждане на връзките между коефициентите на Айнщайн. (3 уч.часа)
- Форма и ширина на спектралната линия. Еднородно и нееднородно разширение. Примери за еднородно разширение на спектралната линия. Примери за нееднородно разширение на спектралната линия. (3 уч.часа)
- Поглъщане и усилване на светлина. Инверсна населеност. Насищане на поглъщането и усилването при еднородно и при нееднородно разширение на спектралната линия. (3 уч.часа)
- Създаване на инверсна населеност в системи с три състояния чрез оптично възбуждане. Създаване на инверсна населеност в системи с четири състояния чрез оптично възбуждане. Други процеси, използвани за възбуждане на активната среда. (4 уч.часа)
- Оптични резонатори: роля, определение и конструкция. Модове на оптичните резонатори. Резонатор на Фабри-Перо. Доброкачественост и загуби. Основни видове загуби. Устойчиви и неустойчиви резонатори. (4 уч.часа)
- Теория на Фокс и Ли за описание на оптичните резонатори. Дифракционен интеграл на Кирхоф-Хюйгенс. Итерационен метод на Фокс и Ли. (2 уч.часа)
- Теория на Фокс и Ли за описание на оптичните резонатори. Анализ на обобщен сферичен резонатор. Анализ на конфокален резонатор. (3 уч.часа)
- Неустойчиви резонатори. Вълнови фронтове и напречно разпределение на полето. Загуби. Конфокални неустойчиви резонатори. Предимства и недостатъци. (3 уч.часа)
- Гаусови светлинни снопове. Параметри и разпространение. Висши гаусови светлинни снопове. Супергаусови светлинни снопове. (3 уч.часа)
- Основни свойства на лазерното лъчение. Монохроматичност. Кохерентност. Насоченост. Яркост. Ефективна температура на лазера, разглеждан като абсолютно черно тяло. (2 уч.часа)
- Методи за селекция на модовете. Селекция на напречните модове. Селекция на надлъжните модове. (2 уч.часа)
- Взаимодействие между модовете при насищане на усилването. Взаимодействие между модовете при възникване на пространствени провали на инверсната населеност. Придърпване на честотите. (2 уч.часа)
- Стационарен режим на работа на лазера. Прагово условие за генерация. Насищане на усилването и равновесие между усилване и загуби. (2 уч.часа)
- Импулсен режим на работа на лазера. Режим на свободна генерация - пулсации и релаксация. Режим на модулация на доброкачествеността на резонатора. (3 уч.часа)
- Режим на синхронизация на модовете. Методи за синхронизиране на модовете - активно, пасивно, синхронно напомпване. Лазери със синхронизирани модове. (3 уч.часа)
- Генерация на фемтосекундни импулси. Синхронизация на модовете при лазери със сблъскващи се импулси. Фазова самомодулация и компресия на светлинни импулси във времето. Усилване на свръхкъси импулси. Измерване на продължителността на къси светлинни импулси. (3 уч.часа)
Формата на контрол е изпит
Основна литература:
- O. Svelto, “Principles of Lasers”, 5th Ed, Springer (2002).
- A. E. Siegman, “Lasers”, University Science Books, MillValey, California CA94941.
Допълнителна литература:
- М. Ненчев, С. Салтиел, "Лазерна техника", Изд. "Наука и изкуство" и Изд. на СУ "Св.Кл.Охридски" (1994).
- Л. В. Тарасов, “Физические основы квантовой электроники”, Советское радио, Москва (1976).
- Н. В. Карлов, “Лекции по квантовой электронике”, Наука, Москва (1988).
Съставил програмата: доц. д-р Иван Хълтъков
12.02.2010 г.
Вашите коментари изпращайте
тук
2020-11-26
