LASERY. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "LASERY. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation"

Růžena Čechová
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 LASERY Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

2 Interakce záření látkou Indukovaná (Stimulovaná) Absorpce E j hυ ij =Ei-Ej E i B ij j i Spontánní Emise Indukovaná (Stimulovaná) Emise E j j E j B ji j E i A ji hυ ij =E j -E i i hυ ij =E i -E j E i i 2hυ ij Einstein, 1917

3 zrcadlo Zesilovaní světla stimulovanou emisí záření princip laseru 1 2x zesilovač 2 polopropustné zrcadlo zrcadlo zrcadlo Koherentní záření - směr šíření - vlnová délka - fáze - polarizace

polopropustné zrcadlo 1 1 1 1 zrcadlo zrcadlo

4 Koherentní optický svazek (laser) Nekoherentní optický svazek (reflektor automobilu) Rozbíhavost svazku 50 m na km (vzdálenost zem měsíc) Ohnisková stopa 1/10 6 mm 2 Rozbíhavost svazku 50 m na 1 km Ohnisková stopa 10 mm 2

380 000 km (vzdálenost zem měsíc) Ohnisková stopa 1/10 6

5 Rozdělení laserů Podle rozměru VCSEL laser φ 2 µm 9 mm x 510 x 630 mm proj_status.html

thorlabs.com 1000 x 510 x 630 mm http://www.solarlaser.

6 Rozdělení laserů Podle výkonu 3 mw (žárovka v baterce 100 mw) 1 MW 6J/puls ~ 0,1 MW 43 kj/puls ~ 8 TW s 4 lasery z plánovaných (Jaderná Elektrárna Dukovany 1760 MW ~ 4000 x méně)

com 6J/puls ~ 0,1 MW 43 kj/puls ~ 8 TW s 4 lasery z

7 Rozdělení laserů Podle oblasti využití Laser Podle ceny Diodové lasery několik centů SDI - Strategic Defense Initiative -???

8 Rozdělení laserů SDI - Strategic Defense Initiative Current SBL planning is based on a 20 satellite constellation, operating at a 40 inclination, intended to provide the optimum TMD threat negation capability. At this degree of deployment, kill times per missile will range from 1 to 10 seconds, depending on the range from the missile. Retargeting times are calculated at as low as 0.5 seconds for new targets requiring small angle changes. It is estimated that a constellation consisting of only 12 satellites can negate 94% of all missile threats in most theater threat scenarios. Thus a system consisting of 20 satellites is expected by BMDO to provide nearly full threat negation. SBLRD Characteristics Weight: 17,500 kg Length: m Diameter: 4.57 m Mirror Diameter: 4.0 m Hydrogen fluoride chemical energy powered laser. On board surveillance capabilities. Super reflective mirror coatings allowing for uncooled optics.

5 seconds for new targets requiring small angle changes. It is estimated that a constellation consisting of only 12 satellites can negate 94% of all missile threats in most theater threat scenarios.

9 Lasery kolem nás CD-přehrávač CD čočka detektor čočka dělič svazku CD disk Přehrávání CD : -Světlo laserové diody odražené z rotujícího disku je detekováno fotodiodou. -Intenzita detekovaného světla poklesne, když hrana jamek projde ohniskem. -Z délky jednotlivých jamek se dají odečíst a dekódovat digitální informace umístěné na disku. laserová dioda

-Intenzita detekovaného světla poklesne, když hrana jamek projde ohniskem.

10 Lasery kolem nás Čtečka čárových kódů Snímací laserový svazek -Pohyblivé zrcadlo vychyluje laserový svazek podél vodorovnéčáry přes kód. -Detektor snímáčasovou změnu intenzity odraženého laserového světla. -Počítač spojený s čtečkou pomocí signálu z detektoru pozná uspořádání čárového kódu a rozpozná příslušné zboží.

-Detektor snímáčasovou změnu intenzity odraženého laserového světla.

11 Lasery kolem nás Laserový měřič rychlosti -Laserová dioda vyzařuje krátké světelné impulsy. -Impuls odražený od auta je detekován fotodiodou, zároveň je změřeno zpoždění odraženého impulsu vzhledem k původnímu. -Poněvadž známe rychlost světla, můžeme určit vzdálenost auta, a časovou změnu vzdálenosti (rychlost).

-Impuls odražený od auta je detekován fotodiodou, zároveň je změřeno zpoždění

12 Lasery kolem nás Laserová tiskárna rotující zrcadlo -pomocí rotujícího zrcadla a laserové diody se vytvoří na povrchu válce elektrostatická kopie skutečného obrazu laserová dioda válec se světelně citlivou vrstvou -jemná zrna toneru se přilepí na válec; na místa kde existuje elektrostatický náboj -válec vytiskne a zapeče vytvořený obraz na papír

laserová dioda válec se světelně citlivou vrstvou -jemná zrna toneru se přilepí na

13 Lasery kolem nás GPS Global Positioning System satelitů ve vzdálenosti 20 tis. km od zemského povrchu, dráha satelitů a jejich přesná poloha je zaznamenána - 4 satelity můžeme spatřit z každého bodu planety - satelity jsou vybaveny atomovými hodinami (nepřesnost 0,1 ns/den tj. 1 s za 20 milionů let) - hodiny vysílají radiovými vlnami informace o času na daném satelitu

km od zemského povrchu, dráha satelitů a jejich přesná poloha je zaznamenána - 4 satelity můžeme spatřit z

14 Lasery kolem nás GPS Global Positioning System - GPS navigátor se skládá z radiového přijímače a z přesných hodinek -porovnává se vnitřníčas navigátora s údaji z jednotlivých satelitů -známe rychlost šíření radiových vln (3000 km/s); z časových údajů z jednotlivých satelitů se vypočítají patřičné vzdálenosti -pomocí pravidel prostorové geometrie se určí pozice GPS navigátora (přijímače) -4 satelity se používají kvůli nižším nárokům na přesnost hodinek umístěných v GPS navigátoru

satelitů se vypočítají patřičné vzdálenosti -pomocí pravidel prostorové geometrie se určí pozice GPS navigátora (přijímače) -4 satelity

15 Atomové hodiny general/enc-c.htm Lasery kolem nás SI definice 1 s: The duration of 9,192,631,770 * periods of the radiation corresponding to the transition between two hyperfine levels of the ground state of the cesium-133 atom. -K přesnému měření periody musíme Cs chladit. -V atomových hodinách NIST F1 chladí Cs pomocí 6-i infračervených laserů ( optická pinzeta, stláčí atomy cesia do malé kuličky -> pokles kinetické energie). -Teplota je kolem absolutní nuly. -Pomocí změn parametrů dvou svislých laserů vychylují atomový plyn cesia směrem nahoru. -Po vypnutí svislého svazku atomy spadnou zpátky. - Při pohybu atomy absorbují energii z prostředí mikrovlnného rezonátoru. -Když se dostanou do prostoru testovacího laseru, část absorbované energie vyzařují. -Intenzita záření je detekován. Maximální intenzita závisí na frekvenci mikrovlnného pole. -Při max. intenzitě se zaznamenává * násobek odpovídající periody.

-K přesnému měření periody musíme Cs chladit.

16 Atomové hodiny Lasery kolem nás

17 Optické vlákna Lasery kolem nás Elektronický signál Optický signál Elektronický signál Laserová dioda Foto-detektor Obal Jádro

18 Další aplikace laserů Fotografování s fs rozlišením Fotografie s 1µs rozlišením -Pomocí fs laserů možnost fotografování s rozlišením ~10 fs, tj x kratší děje. -Zkoumání chemických reakcí, tvorbu molekul atd.

19 Další aplikace laserů LIDAR (LIght Detection And Ranging ) Laserový puls Znečistění ve vzduchu Signál Odražené světlo Čas Intenzita: množství znečišťujících látek ve vzduchu Čas: vzdálenost, prostorové rozložení Vlnová délka: charakter znečistění

Čas Intenzita: množství znečišťujících látek ve vzduchu Čas:

20 Další aplikace laserů Permanentí depilace Klasický přístup Laser - laser s vhodnou vlnovou délkou, energii a dobou trvání impulsu

21 Odstranění tetování Další aplikace laserů -laser s vhodnou vlnovou délkou, energii a dobou trvání impulsu -barvy tetování absorbují záření z rubínového nebo Nd:YAG laserů -aplikováním laserových pulsů se barva chemicky rozloží a vstřebává se

22 Laserový hromosvod Další aplikace laserů

23 Laserový hromosvod Další aplikace laserů -pomocí vysokovýkonných ultrafialových laserů vytvoří svislý kanál ionizovaného (vodivého) vzduchu, který funguje jako hromosvod

24 Další aplikace laserů Prostorová fotografie / holografie Laser transmission hologram, "Portrait of Dr. Dennis Gabor", McDonnell Douglas Electronics Research Corporation and R. Rhinehaart, holography.html Moire fotografie objektu složitého tvaru

25 Další aplikace laserů Oční operace Zdravé oko Obraz objektu se vytváří na sítnici

26 Další aplikace laserů Oční operace Obraz objektu se vytváří před sítnici, rohovka je příliš zaoblená. Obraz objektu se vytváří za sítnici, rohovka není dostatečně zaoblená.

27 Další aplikace laserů Oční operace odstranění aberace pomocí metody LASIK 1. Vytvoření 0,15 mm tlusté krycí vrstvy rohovky (mechanický nebo pomocí laserů) 2. Vytvoření korekčníčočky uvnitř rohovky pomocí laseru Excimer Korekční čočka

28 Další aplikace laserů Oční operace odstranění aberace pomocí metody LASIK 0,15 mm Laserový svazek (Excimer) MIKROKERATOM Vytvořená korekční čočka

29 Další aplikace laserů Oční operace odstranění aberace pomocí metody LASIK Otevření oka (vytvoření 0,15 mm krycí vrstvy) pomocí laseru Laser 0,6 ps 3 µj Bublina d=10 µm dotýkajících se bublin vytváří rovinu řezu

30 Další aplikace laserů Oční operace odstranění aberace pomocí metody LASIK Otevření oka (vytvoření 0,15 mm krycí vrstvy) pomocí laseru Laser 0,6 ps 3 µj Bublina d=10 µm dotýkajících se bublin vytváří rovinu řezu

31 Další aplikace laserů Oční operace Postup při operaci oka Laserem metoda INTRALASIK

Podobné dokumenty

Lasery ve výpočetní technice

Lasery ve výpočetní technice Laser je obdivuhodné a neobyčejně univerzální zařízení - je schopen měnit prakticky jakýkoli druh energie na energii koherentního elektromagnetického záření. Volbou vhodného