Zdroje a detektory pro nanofotoniku LASERY
|
|
- Lucie Blažková
- před 5 lety
- Počet zobrazení:
Transkript
1 Zdroje a detektory pro nanofotoniku LASEY
2 Sylabus Lasery a laserové diody, principy a režimy činnosti. Laser v kontinuálním režimu. Q-spínání. Synchronizace módů. Ultrakrátké impulsy. Měření výkonu a energie. Diagnostika ultrakrátkých impulsů. Základy spektrometrie. Elektrooptické a akustooptické jevy. Amplitudová a fázová modulace světla. Prostorová modulace. Diagnostika a tvarování ultrakrátkých optických impulsů. Generace. a 3. harmonické, optické parametrické zesílení. Speciální zdroje fotonů pro nanofotoniku. Zeslabené laserové impulsy. Zdroje korelovaných fotonů. Zdroje fotonů s ohlášením. Molekulární zdroje. Defekty v nanokrystalech. Kvantové jámy a kvantové tečky. Atomy nebo ionty v pastech. Srovnání jednofotonových zdrojů. Základy radiometrie a fotometrie. Základní vlastnosti detektorů světla. Vnitřní a vnější fotoelektrický jev. Fotodiody PI a lavinové, režimy činnosti. ychlé PI detektory. Homodynní detektor. Fotonásobiče. Lavinové fotodiody. Detekce jednotlivých fotonů. Maticové detektory. Vědecké CCD kamery. Intenzifikované CCD kamery a EMCCD kamery. Speciální detektory fotonů pro kvantovou optiku. Detektory s citlivostí na jednotlivé fotony. Detektory s rozlišením v počtu fotonů. anofotonické detektory, VLPC, TES.
3 Jak vznikají fotony? Energetické přechody na nižší hladiny v molekulách, atomech nebo jádrech Pohyb elektrického náboje se zrychlením synchrotronové záření Anihilace částice s antičásticí
4 Foton fyzikáln lní vlastnosti nulová klidová hmotnost bez elektrického náboje stabilní částice (nerozpadá se) má dva polarizační stavy (a s tím související spin ±ħ) je popsán třemi komponentami vlnového vektoru (popisují jeho energii/vlnovou délku a směr šíření) E = ħω = hν = hc/λ, p = ħk = hk /λ k = k = π/λ = πν/c = ω/c
5 Jednotky energie vln. délka, frekvence, energie, vlnočet, = c Foton λ = μm má ν = 3 x 4 Hz E = hν = x -9 J elektronvolt:,4 ev převrácený centimetr: 4 cm - μm, nm, angström GHz, THz, PHz, EHz Pro plyn v termodynamické rovnováze (černé těleso) hν = kt ν [Hz] x T [K]
6 Interakce zářenz ení a látkyl Elektrické pole působí na náboje v látce a pohyb nábojů v látce generuje záření. Atomy, molekuly nebo pevné látky se mohou nacházet na dovolených energetických hladinách (získají se řešení Schrödingerovy rovnice). Přechody z vyšších energetických hladin na nižší mohou generovat záření fotony: v tepelné rovnováze tepelné záření v přítomnosti vnějších zdrojů - luminiscence
7 Atomy E n vodíku-podobné M Z e 4 r ( 4) n orbitály: s, p, d, f s ss sp multielektronové s s p 6 n,l elektronová konfigurace spin-orbitální interakce spin, orb. a celkový úhlový moment L J Kvantová čísla: n,l,m,s Pauliho princip spinorbitální interakce jemná struktura spin-jaderná interakce hyperjemná struktura
8 Molekuly rotace typicky -4 - ev vibrace typicky,5,5 ev
9 Barviva
10 Pevné látky
11 Dopovaná dielektrika krystaly dielektrik s vhodnými optickými a mechanickými vlastnostmi se dotují: ionty přechodných kovů (Cr 3+, Ti 3+ ) ionty prvků vzácných zemin (d 3+, Er 3+ ) aktivní elektrony (3d) jsou jen slabě stíněny vlastnosti přechodů silně závisí okolní krystalové mříži
12 Dopovaná dielektrika Aktivní elektrony (4f) jsou dobře stíněny vnějšími slupkami slabá závislost na okolní krystalové mříži.
13 Polovodiče
14 Polovodičov ové struktury kvantové jámy a supermřížky šířka zakázaného pásu je pozičně závislá kvantové dráty (InP, CdSe) omezují pohyb nosičů náboje ve dvou dimenzích kvantové tečky omezení ve třech dimenzích optické vlastnosti silně závisí na velikosti
15 Interakce atomu s fotonem spontánní emise do jednoho vybraného módu pole s n fotony P sp c ( ) V dn dt P sp n absorpce stimulovaná emise c P ab n ( ) V P sp P st c ( n ) ( ) V c P st n ( ) V
16 Funkce tvaru čáry FWHM síla přechodu S ( ) d funkce tvaru čáry ( ) S g( ); g( ) d
17 Hustota m Hustota módů ), ( d dk k d dk k d M 3 8 ) ( c M hustota módů
18 Spont Spontánn nní emise (do v emise (do všech m ech módů) S cs M d VM V c P sp 8 ) ( ) ( ) ( S d d S 3 cos ) ( ) ( S P t sp sp 8 doba života experimentální měření síly přechodu 8 ) ( ) ( t sp Sg 8 3 ) ( t sp
19 Stimulovaná emise a absorpce pro monochromatické světlo: P st P ab c n ( ) ( ) V Zatímco pravděpodobnost spontánní emise se zvyšuje faktorem daným hustotou módů, stimulovaná emise a absorpce se realizuje jen s módy, které obsahují fotony. W S ( ) ( ) d ( ) ( ) d ( ) S c 8 ; ( ) n VM ( v) n 8 t V sp W n t sp střední počet fotonů na mód
20 ozší šíření spektráln lní čáry t sp E h g( ) / ( ) ( / ) lorentzovský tvar čáry g( ) ( ) Sg( ) 4 t sp Max. hodnota: pro ( ) tsp, : /(t sp )
21 Homogenní rozší šíření například srážkami fcol
22 ehomogenní rozší šíření např. Dopplerův efekt ( ) g v g p( v) dv c
23 Hladinové systémy
24 Termodynamická rovnováha atomů a zářenz ení Uvažujme velký počet dvojhladinových atomů: na hladině na hladině interagují s polem o středním počtu fotonů na mód n d dt W W ; t W sp t sp n d dt n ( n) tsp rychlostní rovnice stacionární řešení n n exp h kt
25 Zesílen lení d W W dz W dz d dz ( ) inverze populace I( z) h( z) I ( z) I() exp ( ) z I( d) G ( ) exp ) I() ( ) d exp ( d zisk
26 ychlostn ychlostní rovnice rovnice dt d dt d Stac. řešení pro ϕ=:, velké τ velké τ τ = t sp τ malé
27 ychlostn ychlostní rovnice rovnice dt d dt d Stac. řešení pro ϕ>: s s jako laser nemůže fungovat systém dvouhladinový saturace zisku
28 Tříhladinový hladinový syst systém ) ( ) ( W W tot p p tot tot malé ) ( W dt d tot p W dt d p W dt d tot tot p ) ( ) ( p p tot W W s sp sp p sp s t W t t pro inverzi populace je potřeba alespoň: tot p W
29 Čty tyřhladinový hladinový syst systém ) ( ) (, W W kt E tot p g p g g tot tot malé, ) ( W dt d tot p dt d W dt d tot p ) ( sp tot p p tot p t W W W s sp sp p sp s t W t t dosažení inverze populace je snadné
30 ezonátory, módy, m princip laseru
31 ezonátory
32 ezonátor Fabry-Perot U ikz U. te U. t U U L e d i d c te U ( h h ) h h Airyho funkce U I( ) U t 4t sin d c q c q d q F FS - volný spektrální interval vizibilita V I I max max I I min min t t jemnost (finesse) F t t F
33 celkové intenzitní ztráty za jeden oběh: L exp d s distribuované ztráty: exp ezonátor d exp d r s r s d ln d ln t c r doba života fotonu v rezonátoru
34 Svazky a příčnép módy
35 ovnice pro pole d dt d dt c c S t c S t stacionární řešení pro S = thr ct thr ct r d dt W p ( tot ) rovnováha zisku a ztrát Jak musíme čerpat pro dosažení prahu? W thr p thr ( tot thr ) thr tot čtyřhladinový thr tot c 3 t 8 g(, ) tot 4 3 c t tot
36 Koeficient zisku a fotonový tok Koeficient zisku a fotonový tok ) ( 8 ) ( ) ( g t sp S t c dt d koeficient zisku při malém signálu (nesaturovaný koeficient zisku) [m - ] s p tot p W W ) ( ) ( / ) ( ) ( W dt d tot p ) ( čtyřhladinový model saturace zisku r r t s r s ) (, ) (, ) (
37 Optim Optimáln lní vyv vyvázání T out I out h T jenže ϕ je funkcí T T d s r ln Mějme =, = -T ln ln ) ( T l g T T d d T T d T T s s s s s out T ϕ out l l g T T opt out g
38 Spektráln lní vlastnosti Počet módů M B F V laseru s homogenně rozšířenou čarou: ( ) M ( ) j / ( ) j s j prostorové vypalování děr spatial hole-burning
39 Spektráln lní vypalování děr ůzné módy interagují s různými atomy
40 Příčná struktura
41 Selekce módům selekce polarizace selekce emisní čáry
42 Jednofrekvenční laser
43 Příklady laserů ubín Cr 3+ :Al O 3 (safír dopovaný malým množstvím chromu,35-,5m%) Safír vysoká tvrdost a dobrá tepelná vodivost, chemická stabilita. přibližně tříhladinový systém homogenní rozšíření d:yag d 3+ :Y 3 Al 5 O (yttrito-hlinitý granát dopovaný neodymem - asi %) Vysoká tvrdost, dobrá optická kvalita, vysoká teplotní vodivost, vysoce stabilní chemicky i krystalograficky čtyřhladinový systém homogenní rozšíření velmi nízký práh, výkon až 8 W cw 3,4 6, =694,3 =, =64, =,45
44 Laser d:vanad vanadát d 3+ :YVO 4 DPSS laser (diodami čerpaný pevnolátkový)
45 Ti:safír
46 Plynové lasery Zpravidla mají podstatně menší šířky čar než pevnolátkové lasery (typicky GHz a méně), proto se špatně čerpají výbojkami, spíše se používá čerpání výbojem v plynu. K excitaci dochází buď elektron-atomárními srážkami (Ar,Kr) nebo sekundárními atom-atomárními srážkami (He-e). He-e Typicky tlak, torr He se vrací do zákl. stavu srážkami se stěnami trubice přirozená šířka čáry: 9 MHz homogenní rozš.:,64 MHz nehomogenní rozš.: 7 MHz pro rezonátory d<5- cm laseruje jen jeden podélný mód výkon závisí téměř výhradně na délce trubice, jen minimálně na čerpání (typicky -5 mw) s-hladiny = ns p-hladiny = ns =63,8 Iontové plynové lasery (Ar+, Kr+) Čerpání je dvoustupňový proces: Srážka elektron-neutrální atom iont He Srážka elektron-iont excitovaný iont tok elektronů vplazmě musí být daleko silnější než v atomárních laserech. Plazma se udržuje v ose svazku silným magnetickým polem. Poskytují obvykle větší množství čar v UV a viditelné oblasti. Výkon roste s čerpáním (typicky mw 5 W). Vysoká energetická náročnost a relativně nízká životnost. e
47 Kr laser Innova 3
48 Akustooptika a elektrooptika
49 Zvukem lze ovlivňovat světlo
50 Braggova difrakce sin L n MI s
51 Braggova difrakce svazku
52 aman-athova difrakce optický svazek dopadá kolmo na tenký akustický svazek (stojatá vlna) sin
53 Elektrooptické jevy 3 3 n( E) n n E sn E Pockels Kerr Pockelsův jev změny indexu typicky -6-4 ADP, KDP, LibO 3 4 Kerrův jev s kapaliny, plyny, centrosymetrické krystaly pm/v (m/v)
54 Lasery v pulsním režimu
55 Spínání zisku
56 Spínání zisku
57 Q-spínání
58 Q-spínání
59 Q-spínání d dt W d dt p ( tot c ) S t Čtyřhladinový model, předpokládáme, že inverze je po celou dobu «tot d Pro vysoké ztráty: ϕ = W p tot dt Počáteční inverze: W i p tot t pump Předpokládáme, že celý proces je tak rychlý, že čerpání a spont. emise nehrají roli. Dále zavedeme n = ϕ/c (hustota fotonů). d cn dt dn n cn dt t dn d c t / thr thr exp n( ) i thr f i f thr i ln thr f i n i i exp thr i n max n( thr ) thr i thr ln i thr
60 Q-spínání n max thr i thr ln i thr výstupní výkon: P out špičkový výstupní výkon: ha out max P out hat ht c ht d Vn max c d Vn E out ht c d V t t f i n( t) dt ht c d výstupní energie impulsu: V f i E dt n( t) d d t out thr ht c ht Vt d c d ( i Vt f thr ) f i d 8 6 ht c d Vt thr i ln f ( i f )/ thr délka impulsu: impuls E P out max out t i thr i thr e thr ln i thr P [] elativní načerpání i / thr
61 Aktivní a pasívn vní techniky ( ) s
62 Otevírání dutiny (cavity dumping)
63 Synchronizace módům
64 I peak E * E n, m E * n E m E n I n Synchronizace módům Laser v režimu volných oscilací vzájemné fáze módů se náhodně mění Laser v režimu vázaných módů vzájemné fáze módů jsou konstantní I peak E * E n, m E * n E m n E n I c n L n n n.
65 Synchronizace m Synchronizace módů sin sin. M e E e e E E E t i M n M n t in t i M n M n n sin sin ) ( * M E E E t I * I M E E I peak M p
66 Ovčí laser
67 Dynamika přechodu p do pulsního režimu Přechod do pulsního režimu. lineární fáze ( oběhů) [a,b,c] saturabilní absorbér i zisk se chovají lineárně, klesá počet módů. nelineární absorpce (desítky oběhů) [d,e] selekce velkých peaků saturabilním absrobérem 3. nelineární zesílení ( 5 oběhů) [f] zkrácení pulsu saturací zisku
68 Kerrův nelineárn rní jev Autofokusace Automodulace fáze náběžná hrana úběžná hrana úběžná hrana náběžná hrana
69 Synchronizace módům kerrovskou čočkou (KLM)
70 Studijní materiál
Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, 2014. Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu.
Aktivní prostředí v plynné fázi. Plynové lasery Inverze populace hladin je vytvářena mezi energetickými hladinami některé ze složek plynu - atomy, ionty nebo molekuly atomární, iontové, molekulární lasery.
VíceLaserová technika prosince Katedra fyzikální elektroniky.
Laserová technika 1 Aktivní prostředí Šíření rezonančního záření dvouhladinovým prostředím Jan Šulc Katedra fyzikální elektroniky České vysoké učení technické jan.sulc@fjfi.cvut.cz 22. prosince 2016 Program
VíceLaserové technologie v praxi I. Přednáška č.2. Základní konstrukční součásti laserů. Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011
Laserové technologie v praxi I. Přednáška č.2 Základní konstrukční součásti laserů Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011 Konstrukce laseru 1 - Aktivní prostředí 2 - Čerpací zařízení 3 - Optický
VíceZdroje optického záření
Metody optické spektroskopie v biofyzice Zdroje optického záření / 1 Zdroje optického záření tepelné výbojky polovodičové lasery synchrotronové záření Obvykle se charakterizují zářivostí (zářivý výkon
Více1. Zdroje a detektory optického záření
1. Zdroje a detektory optického záření 1.1. Zdroje optického záření výkon a jeho časový průběh spektrální charakteristika a její stabilita v čase koherenční vlastnosti 1.1.1. Tepelné zdroje velmi malá
VíceATOMOVÁ SPEKTROMETRIE
ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE Atomová spektrometrie valenčních e - 1. OES (AES). AAS 3. AFS 1 Atomová spektra čárová spektra Tok záření P - množství zářivé energie (Q E ) přenesené od zdroje za jednotku času.
VíceFyzika laserů. 4. dubna Katedra fyzikální elektroniky.
Fyzika laserů Přitahováni frekvencí. Spektrum laserového záření. Modelocking Jan Šulc Katedra fyzikální elektroniky České vysoké učení technické jan.sulc@fjfi.cvut.cz 4. dubna 2013 Program přednášek 1.
VíceLasery. Biofyzikální ústav LF MU. Projekt FRVŠ 911/2013
Lasery Biofyzikální ústav LF MU Elektromagnetické spektrum http://cs.wikipedia.org/wiki/soubor:elmgspektrum.png http://cs.wikipedia.org/wiki/ Soubor:Spectre.svg Bezkontaktní termografie 2 Součásti laseru
VíceMODERNÍ METODY CHEMICKÉ FYZIKY I lasery a jejich použití v chemické fyzice Přednáška 5
MODERNÍ METODY CHEMICKÉ FYZIKY I lasery a jejich použití v chemické fyzice Přednáška 5 Ondřej Votava J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry AS ČR Opakování z minula Light Amplifier by Stimulated
VíceNěco o laserech. Ústav fyzikální elektroniky Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity 13. května 2010
Něco o laserech Ústav fyzikální elektroniky Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity 13. května 2010 Pár neuspořádaných faktů LASER = Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Zdroj dobře
VíceÚvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv Pavel Matějka, Vadym Prokopec pavel.matejka@vscht.cz pavel.matejka@gmail.com Vadym.Prokopec@vscht.cz
VíceÚvod do laserové techniky
Úvod do laserové techniky Látka jako soubor kvantových soustav Jan Šulc Katedra fyzikální elektroniky České vysoké učení technické v Praze petr.koranda@gmail.com 18. září 2018 Světlo jako elektromagnetické
VíceLaserové technologie v praxi I. Přednáška č.1. Fyzikální princip činnosti laserů. Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011
Laserové technologie v praxi I. Přednáška č. Fyzikální princip činnosti laserů Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 0 LASER kvantový generátor světla Fyzikální princip činnosti laserů LASER zkratka
VíceSvětlo jako elektromagnetické záření
Světlo jako elektromagnetické záření Základní pojmy: Homogenní prostředí prostředí, jehož dané vlastnosti jsou ve všech místech v prostředí stejné. Izotropní prostředí prostředí, jehož dané vlastnosti
Více13. Spektroskopie základní pojmy
základní pojmy Spektroskopicky významné OPTICKÉ JEVY absorpce absorpční spektrometrie emise emisní spektrometrie rozptyl rozptylové metody Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti
VíceLaserová technika 1. Rychlostní rovnice pro Q-spínaný laser. 16. prosince 2013. Katedra fyzikální elektroniky. jan.sulc@fjfi.cvut.
Laserová technika 1 Aktivní prostředí Rychlostní rovnice pro Q-spínaný laser Jan Šulc Katedra fyzikální elektroniky České vysoké učení technické jan.sulc@fjfi.cvut.cz 16. prosince 2013 Program přednášek
VíceLasery optické rezonátory
Lasery optické rezonátory Optické rezonátory Optickým rezonátorem se rozumí dutina obklopená odrazovými plochami, v níž je pasivní dielektrické prostředí. Rezonátor je nezbytnou součástí laseru, protože
VíceFotonické nanostruktury (nanofotonika)
Základy nanotechnologií KEF/ZANAN Fotonické nanostruktury (nanofotonika) Jan Soubusta 4.11. 2015 Obsah 1. ÚVOD 2. POHLED DO MIKROSVĚTA 3. OD ELEKTRONIKY K FOTONICE 4. FYZIKA PRO NANOFOTONIKU 5. PERIODICKÉ
VíceLaserová technika prosince Katedra fyzikální elektroniky.
Laserová technika 1 Aktivní prostředí Šíření optických impulsů v aktivním prostředí Jan Šulc Katedra fyzikální elektroniky České vysoké učení technické jan.sulc@fjfi.cvut.cz. prosince 016 Program přednášek
VíceOd kvantové mechaniky k chemii
Od kvantové mechaniky k chemii Jan Řezáč UOCHB AV ČR 19. září 2017 Jan Řezáč (UOCHB AV ČR) Od kvantové mechaniky k chemii 19. září 2017 1 / 33 Úvod Vztah mezi molekulovou strukturou a makroskopickými vlastnostmi
VíceABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY
ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY 1 Fyzikální základy spektrálních metod Monochromatický zářivý tok 0 (W, rozměr m 2.kg.s -3 ): Absorbován ABS Propuštěn Odražen zpět r Rozptýlen s Bilance toků 0 = +
VíceATOM VODÍKU MODEL : STOJÍCÍ BODOVÉ JÁDRO A ELEKTRON VZÁJEMNĚ ELEKTROSTATICKY INTERAGUJÍCÍ SCHRÖDINGEROVA ROVNICE PRO PŘÍPAD POTENCIÁLNÍ ENERGIE.
ATOMY + MOLEKULY ATOM VODÍKU MODEL : STOJÍCÍ BODOVÉ JÁDRO A ELEKTRON VZÁJEMNĚ ELEKTROSTATICKY INTERAGUJÍCÍ SCHRÖDINGEROVA ROVNICE H ˆψ = Eψ PRO PŘÍPAD POTENCIÁLNÍ ENERGIE Vˆ = Ze 2 4πε o r ŘEŠENÍ HLEDÁME
VíceElektromagnetické záření. lineárně polarizované záření. Cirkulárně polarizované záření
Elektromagnetické záření lineárně polarizované záření Cirkulárně polarizované záření Levotočivé Pravotočivé 1 Foton Jakékoli elektromagnetické vlnění je kvantováno na fotony, charakterizované: Vlnovou
VíceLaserová technika 1. Laser v aproximaci rychlostních rovnic. 22. prosince Katedra fyzikální elektroniky.
Laserová technika 1 Aktivní prostředí Laser v aproximaci rychlostních rovnic Jan Šulc Katedra fyzikální elektroniky České vysoké učení technické jan.sulc@fjfi.cvut.cz 22. prosince 2016 Program přednášek
VíceLaserová technika 1. Rychlostní rovnice pro Q-spínaný laser. 22. prosince Katedra fyzikální elektroniky.
Laserová technika 1 Aktivní prostředí Rychlostní rovnice pro Q-spínaný laser Jan Šulc Katedra fyzikální elektroniky České vysoké učení technické jan.sulc@fjfi.cvut.cz 22. prosince 2016 Program přednášek
VíceATOMOVÁ SPEKTROMETRIE
ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE doc. Ing. David MILDE, Ph.D. tel.: 585634443 E-mail: david.milde@upol.cz (c) -017 Doporučená literatura Černohorský T., Jandera P.: Atomová spektrometrie. Univerzita Pardubice 1997.
VíceVibrace atomů v mřížce, tepelná kapacita pevných látek
Vibrace atomů v mřížce, tepelná kapacita pevných látek Atomy vázané v mřížce nejsou v klidu. Míru jejich pohybu vyjadřuje podobně jako u plynů a kapalin teplota. - Elastické vlny v kontinuu neatomární
VíceSPEKTRÁLNÍ METODY. Ing. David MILDE, Ph.D. Katedra analytické chemie Tel.: ; (c) David MILDE,
SEKTRÁLNÍ METODY Ing. David MILDE, h.d. Katedra analytické chemie Tel.: 585634443; E-mail: david.milde@upol.cz (c) -2008 oužitá a doporučená literatura Němcová I., Čermáková L., Rychlovský.: Spektrometrické
VíceFyzika laserů. 7. března Katedra fyzikální elektroniky.
Fyzika laserů Poloklasický popis šíření elmg. záření v rezonančním prostředí. Jan Šulc Katedra fyzikální elektroniky České vysoké učení technické jan.sulc@fjfi.cvut.cz 7. března 2013 Program přednášek
VícePSK1-14. Optické zdroje a detektory. Bohrův model atomu. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka.
PSK1-14 Název školy: Autor: Anotace: Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka Optické zdroje a detektory Vzdělávací oblast: Informační a komunikační technologie Předmět:
VícePřednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno
Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno 1 Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno Struktura
VíceFotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec
Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace RNDr. Věra V Vodičkov ková,, PhD. Katedra materiálů TU Liberec Obecné schéma metody Dopad rtg záření emitovaného ze zdroje na vzorek průnik fotonů několik µm
VíceCharakteristiky laseru vytvářejícího světelné impulsy o délce několika pikosekund
Charakteristiky laseru vytvářejícího světelné impulsy o délce několika pikosekund H. Picmausová, J. Povolný, T. Pokorný Gymnázium, Česká Lípa, Žitavská 2969; Gymnázium, Brno, tř. Kpt. Jaroše 14; Gymnázium,
VíceZáklady Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala
Základy Mössbauerovy spektroskopie Libor Machala Rudolf L. Mössbauer 1958: jev bezodrazové rezonanční absorpce záření gama atomovým jádrem 1961: Nobelova cena Analogie s rezonanční absorpcí akustických
VíceFotonické nanostruktury (alias nanofotonika)
Základy nanotechnologií KEF/ZANAN Fotonické nanostruktury (alias nanofotonika) Jan Soubusta 27.10. 2017 Obsah 1. ÚVOD 2. POHLED DO MIKROSVĚTA 3. OD ELEKTRONIKY K FOTONICE 4. FYZIKA PRO NANOFOTONIKU 5.
VíceOptické spektroskopie 1 LS 2014/15
Optické spektroskopie 1 LS 2014/15 Martin Kubala 585634179 mkubala@prfnw.upol.cz 1.Úvod Velikosti objektů v přírodě Dítě ~ 1 m (10 0 m) Prst ~ 2 cm (10-2 m) Vlas ~ 0.1 mm (10-4 m) Buňka ~ 20 m (10-5 m)
VíceCharakteristiky optického záření
Fyzika III - Optika Charakteristiky optického záření / 1 Charakteristiky optického záření 1. Spektrální charakteristika vychází se z rovinné harmonické vlny jako elementu elektromagnetického pole : primární
VíceZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ
ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ (c) -2008, ACH/IM BLOKOVÉ SCHÉMA: (a) emisní metody (b) absorpční metody (c) luminiscenční metody U (b) monochromátor často umístěn před kyvetou se vzorkem. Části
VíceEmise vyvolaná působením fotonů nebo částic
Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic PES (fotoelektronová spektroskopie) XPS (rentgenová fotoelektronová spektroskopie), ESCA (elektronová spektroskopie pro chemickou analýzu) UPS (ultrafialová
VíceLasery historie. Stručná historie laserů
Lasery historie Stručná historie laserů 1897 Vývoj Fabry-Perotova interefrometru, který se užívá jako optický rezonátor ve většině laserů. 1916 Albert Einstein na základě termodynamických a statistických
VíceTajemství ELI - nejintenzivnějšího laseru světa
Tajemství ELI - nejintenzivnějšího laseru světa František Batysta Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská ČVUT Fyzikální ústav AV ČR 17. leden 2013 František Batysta Tajemství ELI - nejintenzivnějšího laseru
VíceDetektory. požadovaná informace o částici / záření. proudový puls p(t) energie. čas příletu. výstupní signál detektoru. poloha.
Detektory požadovaná informace o částici / záření energie čas příletu poloha typ citlivost detektoru výstupní signál detektoru proudový puls p(t) E Q p t dt účinný průřez objem vnitřní šum vstupní okno
VíceE g IZOLANT POLOVODIČ KOV. Zakázaný pás energií
Polovodiče To jestli nazýváme danou látku polovodičem, závisí především na jejích vlastnostech ve zvoleném teplotním oboru. Obecně jsou to látky s 0 ev < Eg < ev. KOV POLOVODIČ E g IZOLANT Zakázaný pás
VíceLátka jako soubor kvantových soustav
Opakování pojmů Látka jako soubor kvantovýh soustav - foton - kvantování energie - kvantová soustava systém vázanýh části (atom, molekula, iont), jehož energie je kvantována - základní stav kvantové soustavy
VíceAtom vodíku. Nejjednodušší soustava: p + e Řešitelná exaktně. Kulová symetrie. Potenciální energie mezi p + e. e =
Atom vodíku Nejjednodušší soustava: p + e Řešitelná exaktně Kulová symetrie Potenciální energie mezi p + e V 2 e = 4πε r 0 1 Polární souřadnice využití kulové symetrie atomu Ψ(x,y,z) Ψ(r,θ, φ) x =? y=?
VíceDiskutujte, jak široký bude pás spojený s fosforescencí versus fluorescencí. Udělejte odhad v cm -1.
S použitím modelu volného elektronu (=částice v krabici) spočtěte vlnovou délku a vlnočet nejdlouhovlnějšího elektronového přechodu u molekuly dekapentaenu a oktatetraenu. Diskutujte polohu absorpčního
VíceGenerace 2. harmonické
Generace. harmonické ω = + ω ω M M ˆ * A = i σ A A e i M ˆ A = i σ A e i = + ρ + + + + ig, + δ, z x k x y v, g, t t walkoff ( anizotropie) difrakce ( fokusace) i kz kz ( disp. pulsy grup. rych.) disperze
Více- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence
ROZPTYLOVÉ a EMISNÍ metody - Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl - fluorescence - fosforescence Ramanova spektroskopie Každá čára Ramanova spektra je svými vlastnostmi závislá
VíceOtruba, Novotný LASERY ZÁKLADY. Vítězslav Otruba, Karel Novotný
Otruba, Novotný 1 LASERY ZÁKLADY Vítězslav Otruba, Karel Novotný 2 Laserový systém Asterix Praha (PALS Prague Asterix Laser System) 3 LASERY LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION Spektrální
Více1. Pevnolátkový Nd:YAG laser v režimu volné generace a v režimu Q-spínání. 2. Zesilování laserového záření a generace druhé harmonické
Úloha č. 1 pro laserová praktika KFE, FJFI, ČVUT v Praze, verze 2010/1 1. Pevnolátkový Nd:YAG laser v režimu volné generace a v režimu Q-spínání. 2. Zesilování laserového záření a generace druhé harmonické
VíceMODERNÍ METODY CHEMICKÉ FYZIKY I lasery a jejich použití v chemické fyzice přednášky 4-7
MODERNÍ METODY CHEMICKÉ FYZIKY I lasery a jejich použití v chemické fyzice přednášky 4-7 Ondřej Votava J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry AS ČR Co vás v příštích třech týdnech čeká: Dnes Za týden
VíceStručný úvod do spektroskopie
Vzdělávací soustředění studentů projekt KOSOAP Slunce, projevy sluneční aktivity a využití spektroskopie v astrofyzikálním výzkumu Stručný úvod do spektroskopie Ing. Libor Lenža, Hvězdárna Valašské Meziříčí,
VíceTECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Polovodičové zdroje fotonů Přehledový učební text Roman Doleček Liberec 2010 Materiál vznikl v rámci projektu ESF
VíceOptoelektronika. elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD. Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)
Optoelektronika elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD Elektro-optické převodníky žárovka - nejzákladnější EO převodník nevhodné pro optiku široké spektrum vlnových délek vhodnost pro EO
VíceMaturitní otázky z předmětu FYZIKA
Wichterlovo gymnázium, Ostrava-Poruba, příspěvková organizace Maturitní otázky z předmětu FYZIKA 1. Pohyby z hlediska kinematiky a jejich zákony Klasifikace pohybů z hlediska trajektorie a závislosti rychlosti
VíceMetody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce
Metody využívající rentgenové záření Rentgenografie, RTG prášková difrakce 1 Rentgenovo záření 2 Rentgenovo záření X-Ray Elektromagnetické záření Ionizující záření 10 nm 1 pm Využívá se v lékařství a krystalografii.
VíceINSTRUMENTÁLNÍ METODY
INSTRUMENTÁLNÍ METODY ACH/IM David MILDE, 2014 Dělení instrumentálních metod Spektrální metody (MILDE) Separační metody (JIROVSKÝ) Elektroanalytické metody (JIROVSKÝ) Ostatní: imunochemické, radioanalytické,
Více2. Zdroje a detektory světla
2. Zdroje a detektory světla transmitance (%) Spektrální rozsah Krátkovlné limity: Absorpce vzduchu (O 2,N 2,vodní pára) - 190 nm Propustnost optiky Spektrální rozsah zdroje vlnová délka (nm) http://www.hellma-analytics.com/text/283/en/material-and-technical-information.html
VíceFotonásobič. fotokatoda. typicky: - koeficient sekundární emise = počet dynod N = zisk: G = fokusační elektrononová optika
Fotonásobič vstupní okno fotokatoda E h fokusační elektrononová optika systém dynod anoda e zesílení G N typicky: - koeficient sekundární emise = 3 4 - počet dynod N = 10 12 - zisk: G = 10 5-10 7 Fotonásobič
VíceFyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO
1. Jednotky a veličiny soustava SI odvozené jednotky násobky a díly jednotek skalární a vektorové fyzikální veličiny rozměrová analýza 2. Kinematika hmotného bodu základní pojmy kinematiky hmotného bodu
VíceOpakování: shrnutí základních poznatků o struktuře atomu
11. Polovodiče Polovodiče jsou krystalické nebo amorfní látky, jejichž elektrická vodivost leží mezi elektrickou vodivostí kovů a izolantů a závisí na teplotě nebo dopadajícím optickém záření. Elektrické
VíceMetody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření
Metody využívající rentgenové záření Rentgenovo záření Rentgenografie, RTG prášková difrakce 1 2 Rentgenovo záření Vznik rentgenova záření X-Ray Elektromagnetické záření Ionizující záření 10 nm 1 pm Využívá
VíceAutomatizace výrobních procesů ve strojírenství a řemesel, CZ.1.07/1.1.30/01.0038, Přednáška - KA 5
LASER A JEHO FYZIKÁLNÍ PODSTATA Název projektu: Automatizace výrobních procesů ve strojírenství a řemeslech Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.30/01.0038 Příjemce: SPŠ strojnická a SOŠ profesora Švejcara Plzeň
VícePřednáška IX: Elektronová spektroskopie II.
Přednáška IX: Elektronová spektroskopie II. 1 Försterův resonanční přenos energie Pravděpodobnost (rychlost) přenosu je určená jako: k ret 1 = τ 0 D R r 0 6 0 τ D R 0 r Doba života donoru v excitovaném
VíceJiří Oswald. Fyzikální ústav AV ČR v.v.i.
Jiří Oswald Fyzikální ústav AV ČR v.v.i. I. Úvod Polovodiče Zákládní pojmy Kvantově-rozměrový jev II. Luminiscence Si nanokrystalů III. Luminiscence polovodičových nanostruktur A III B V IV. Aplikace Pásová
VíceCHARAKTERIZACE MATERIÁLU II
CHARAKTERIZACE MATERIÁLU II Vyučující a zkoušející Ing. Martin Kormunda, Ph.D. - CN320 Konzultační hodiny: Po 10-12, St 13 14 nebo dle dohody Doc. RNDr. Jaroslav Pavlík, CS.c. - CN Konzultační hodiny:
VícePozitron teoretická předpověď
Pozitron teoretická předpověď Diracova rovnice: αp c mc x, t snaha popsat relativisticky pohyb elektronu x, t ˆ i t řešení s negativní energií vakuum je Diracovo moře elektronů pozitrony díry ve vaku Paul
VíceLuminiscence. Luminiscence. Fluorescence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) chemicky (chemiluminiscence)
Luminiscence Luminiscence emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) fluorescence, fosforescence chemicky (chemiluminiscence) teplem (termoluminiscence) zvukem (sonoluminiscence)
VíceAtomové jádro, elektronový obal
Atomové jádro, elektronový obal 1 / 9 Atomové jádro Atomové jádro je tvořeno protony a neutrony Prvek je látka skládající se z atomů se stejným počtem protonů Nuklid je systém tvořený prvky se stejným
Více1.3. Módy laseru, divergence svazku, fokuzace svazku, Q- spínání
1.3. Módy laseru, divergence svazku, fokuzace svazku, Q- spínání Mody optického rezonátoru kmitající soustava je charakterizována vlastními frekvencemi. Optický rezonátor jako kmitající soustava nekonečný
VíceRentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm
Rtg. záření: Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm Vznik rtg. záření: 1. Rtg. záření se spojitým spektrem vzniká při prudkém zabrzdění urychlených elektronů.
Víceλ hc Optoelektronické součástky Fotorezistor, Laserová dioda
Optoelektronické součástky Fotorezistor, Laserová dioda Úvod Optoelektronické součástky jsou založeny na interakci optického záření s elektricky nabitými částicemi v polovodičích. Vztah mezi energií fotonů
VíceZajímavé vlastnosti sluneční atmosféry: magnetická a rychlostní pole
Zajímavé vlastnosti sluneční atmosféry: magnetická a rychlostní pole Spektroskopie (nejen) ve sluneční fyzice LS 2011/2012 Michal Švanda Astronomický ústav MFF UK Astronomický ústav AV ČR Vliv na tvar
VíceZáklady výpočetní tomografie
Základy výpočetní tomografie Doc.RNDr. Roman Kubínek, CSc. Předmět: lékařská přístrojová technika Základní principy výpočetní tomografie Výpočetní tomografie - CT (Computed Tomography) CT je obecné označení
VíceCZ.1.07/2.2.00/ AČ (SLO/RCPTM) Detekce a zpracování optického signálu 1 / 30
DETEKCE A ZPRACOVÁNÍ OPTICKÉHO SIGNÁLU Antonín Černoch Společná laboratoř optiky UP a FZÚ AV ČR Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů CZ107/2200/070018 AČ (SLO/RCPTM) Detekce a zpracování
VíceFyzika IV. -ezv -e(z-zv) kov: valenční elektrony vodivostní elektrony. Elektronová struktura pevných látek model volných elektronů
Elektronová struktura pevných látek model volných elektronů 1897: J.J. Thomson - elektron jako částice 1900: P. Drude: kinetická teorie plynů - kov jako plyn elektronů Drudeho model elektrony se mezi srážkami
VícePrůmyslové lasery pro svařování
Průmyslové lasery pro svařování (studijní text k předmětu SLO/UMT1) Připravila: Hana Šebestová V současné době se vyrábí řada typů laserů. Liší se svou konstrukcí, poskytovaným výkonem, účinností i charakterem
VíceMaturitní témata fyzika
Maturitní témata fyzika 1. Kinematika pohybů hmotného bodu - mechanický pohyb a jeho sledování, trajektorie, dráha - rychlost hmotného bodu - rovnoměrný pohyb - zrychlení hmotného bodu - rovnoměrně zrychlený
VíceÚloha 15: Studium polovodičového GaAs/GaAlAs laseru
Petra Suková, 2.ročník, F-14 1 Úloha 15: Studium polovodičového GaAs/GaAlAs laseru 1 Zadání 1. Změřte současně světelnou i voltampérovou charakteristiku polovodičového laseru. Naměřenézávislostizpracujtegraficky.Stanovteprahovýproud
VícePolovodičové senzory. Polovodičové materiály Teplotní závislost polovodiče Piezoodporový jev Fotonové jevy Radiační jevy Magnetoelektrické jevy
Polovodičové senzory Polovodičové materiály Teplotní závislost polovodiče Piezoodporový jev Fotonové jevy Radiační jevy Magnetoelektrické jevy Polovodičové materiály elementární polovodiče Elementární
VíceHamiltonián popisující atom vodíku ve vnějším magnetickém poli:
Orbitální a spinový magnetický moment a jejich interakce s vnějším polem Vše na příkladu atomu H: Elektron (e - ) a jádro (u atomu H pouze p + ) mají vlastní magnetický moment (= spin). Tyto dva dipóly
VíceFyzika laserů. Aproximace rychlostních rovnic. 18. března Katedra fyzikální elektroniky.
Fyzika laserů Aproximace rychlostních rovnic Metody generace nanosekundových impulsů. Q-spínání. Spínání ziskem Jan Šulc Katedra fyzikální elektroniky České vysoké učení technické jan.sulc@fjfi.cvut.cz
VícePOKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II
POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II FOTOELEKTRICKÝ JEV VNĚJŠÍ FOTOELEKTRICKÝ JEV na intenzitě záření závisí jen množství uvolněných elektronů, ale nikoliv energie jednotlivých elektronů energie elektronů
Více4. Z modové struktury emisního spektra laseru určete délku aktivní oblasti rezonátoru. Diskutujte,
1 Pracovní úkol 1. Změřte současně světelnou i voltampérovou charakteristiku polovodičového laseru. Naměřené závislosti zpracujte graficky. Stanovte prahový proud i 0. 2. Pomocí Hg výbojky okalibrujte
VícePlynové lasery pro průmyslové využití
Laserové technologie v praxi I. Přednáška č.3 Plynové lasery pro průmyslové využití Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011 Využití plynových laserů v průmyslových aplikacích Atomární - He-Ne
VíceMetody nelineární optiky v Ramanově spektroskopii
Metody nelineární optiky v Ramanově spektroskopii Využití optických nelinearit umožňuje přejít od tradičního studia rozptylu světla na fluktuacích, teplotních elementárních excitacích, ke studiu rozptylu
VíceČeské vysoké učení technické v Praze Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská OKRUHY. ke státním zkouškám DOKTORSKÉ STUDIUM
OKRUHY ke státním zkouškám DOKTORSKÉ STUDIUM Obor: Zaměření: Studijní program: Fyzikální inženýrství Inženýrství pevných látek Aplikace přírodních věd Předmět SDZk Aplikace přírodních věd doktorské studium
VíceFyzika IV. g( ) Vibrace jader atomů v krystalové mříži
Vibrace jader atomů v krystalové mříži v krystalu máme N základních buněk, v každé buňce s atomů, které kmitají kolem rovnovážných poloh výchylky kmitů jsou malé (Taylorův rozvoj): harmonická aproximace
VíceReferát z atomové a jaderné fyziky. Detekce ionizujícího záření (principy, technická realizace)
Referát z atomové a jaderné fyziky Detekce ionizujícího záření (principy, technická realizace) Měřicí a výpočetní technika Šimek Pavel 5.7. 2002 Při všech aplikacích ionizujícího záření je informace o
VíceSeznam otázek pro zkoušku z biofyziky oboru lékařství pro školní rok
Seznam otázek pro zkoušku z biofyziky oboru lékařství pro školní rok 2014-15 Stavba hmoty Elementární částice; Kvantové jevy, vlnové vlastnosti částic; Ionizace, excitace; Struktura el. obalu atomu; Spektrum
VíceMěření charakteristik pevnolátkového infračerveného Er:Yag laseru
Měření charakteristik pevnolátkového infračerveného Er:Yag laseru Ondřej Ticháček, PORG, ondrejtichacek@gmail.com Abstrakt: Úkolem bylo proměření základních charakteristik záření pevnolátkového infračerveného
VíceÚvod do moderní fyziky. lekce 3 stavba a struktura atomu
Úvod do moderní fyziky lekce 3 stavba a struktura atomu Vývoj představ o stavbě atomu 1904 J. J. Thomson pudinkový model atomu 1909 H. Geiger, E. Marsden experiment s ozařováním zlaté fólie alfa částicemi
Vícenano.tul.cz Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL
Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL nano.tul.cz Tyto materiály byly vytvořeny v rámci projektu ESF OP VK: Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na Technické univerzitě v Liberci Experimentální
VíceProjekt podpořený Operačním programem Přeshraniční spolupráce Slovenská republika Česká republika
Projekt podpořený Operačním programem Přeshraniční spolupráce Slovenská republika Česká republika 2007-2013 EXPERIMENTY S JEDNOTLIVÝMI FOTONY Ondřej Haderka Společná laboratoř optiky UP a FZÚ AV ČR, Regionální
VíceSvětlo x elmag. záření. základní principy
Světlo x elmag. záření základní principy Jak vzniká a co je to duha? Spektrum elmag. záření Viditelné 380 760 nm, UV 100 380 nm, IR 760 nm 1mm Spektrum elmag. záření Harmonická vlna Harmonická vlna E =
Více11. Polovodičové diody
11. Polovodičové diody Polovodičové diody jsou součástky, které využívají fyzikálních vlastností přechodu PN nebo přechodu kov - polovodič (MS). Nelinearita VA charakteristiky, zjednodušeně chápaná jako
Více2. Elektrotechnické materiály
. Elektrotechnické materiály Předpokladem vhodného využití elektrotechnických materiálů v konstrukci elektrotechnických součástek a zařízení je znalost jejich vlastností. Elektrické vlastnosti materiálů
VíceNetradiční světelné zdroje
Ing. Jiří Kubín, Ph.D. TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247, který je spolufinancován
Více1. Kvantové jámy. Tabulka 1: Efektivní hmotnosti nosičů v krystalech GaAs, AlAs, v jednotkách hmotnosti volného elektronu m o.
. Kvantové jámy Pokročilé metody růstu krystalů po jednotlivých vrstvách (jako MBE) dovolují vytvořit si v krystalu libovolný potenciál. Jeden z hojně používaných materiálů je: GaAs, AlAs a jejich ternární
Více