LASERY. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation



Podobné dokumenty
Lasery ve výpočetní technice

Lasery. Biofyzikální ústav LF MU. Projekt FRVŠ 911/2013

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: Lasery - druhy

Zdroje optického záření

Charakteristiky laseru vytvářejícího světelné impulsy o délce několika pikosekund

PSK1-14. Optické zdroje a detektory. Bohrův model atomu. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka.

Laserové technologie v praxi I. Přednáška č.1. Fyzikální princip činnosti laserů. Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011

MODERNÍ METODY CHEMICKÉ FYZIKY I lasery a jejich použití v chemické fyzice Přednáška 5

Něco o laserech. Ústav fyzikální elektroniky Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity 13. května 2010

Automatizace výrobních procesů ve strojírenství a řemesel, CZ.1.07/1.1.30/ , Přednáška - KA 5

λ hc Optoelektronické součástky Fotorezistor, Laserová dioda

Optoelektronika. elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD. Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)

25 A Vypracoval : Zdeněk Žák Pyrometrie υ = -40 C C. Výhody termovize Senzory infračerveného záření Rozdělení tepelné senzory

Měření charakteristik pevnolátkového infračerveného Er:Yag laseru

Světlo jako elektromagnetické záření

Základy fyziky laserového plazmatu. Lekce 1 -lasery

CZ.1.07/1.1.30/

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu.

2 Nd:YAG laser buzený laserovou diodou

FYZIKA Světelné vlnění

Relativistické jevy při synchronizaci nové generace atomových hodin. Jan Geršl Český metrologický institut

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.

R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A. R10.1 Fotovoltaika

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS

Rychlost světla a její souvislost s prostředím

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

CZ.1.07/2.2.00/ AČ (RCPTM) Spektroskopie 1 / 24

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

Optoelektronika. Zdroje. Detektory. Systémy

Stručný úvod do spektroskopie

L A S E R. Krize klasické fyziky na přelomu 19. a 20. století, vznik kvantových představ o interakci optického záření s látkami.

DPZ - IIa Radiometrické základy

Obchodní akademie, Vyšší odborná škola a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Uherské Hradiště

1. Zdroje a detektory optického záření

Historie vláknové optiky

Cvičení z fyziky Lasery. Jan Horáček (jan.horacek@seznam.cz) 19. ledna 2014


Generace vysocevýkonných laserových impulzů a jejich aplikace

28 NELINEÁRNÍ OPTIKA. Nelineární optické jevy Holografie a optoelektronika

Vznik a šíření elektromagnetických vln

Charakteristiky optického záření

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

Sbírka: 106/2010 Částka: 39/2010. Derogace Novelizuje: 1/2008

1.3. Módy laseru, divergence svazku, fokuzace svazku, Q- spínání

Elektrodynamika, elektrický proud v polovodičích, elektromagnetické záření, energie a její přeměny, astronomie, světelné jevy

ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY

SNÍMAČE OPTICKÉ, ULTRAZVUKOVÉ A RÁDIOVÉ

AVS / EPS. Pracovní verze část 3. Ing. Radomír Mendřický, Ph.D.

Luminiscence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) fluorescence, fosforescence. chemicky (chemiluminiscence)

(Umělé) osvětlování pro analýzu obrazu

Elektromagnetické záření. lineárně polarizované záření. Cirkulárně polarizované záření

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY. OPTICKÝ SPOJ LR-830/1550 Technický popis

Bezpečnost práce s laserovými zařízeními

Využití laserů ve vědě. Vojtěch Krčmarský

DPZ Dálkový Průzkum Země. Luděk Augusta Aug007, Vojtěch Lysoněk Lys034

OPTOELEKTRONIKA SNELLOVY ZÁKONY

ATOM VODÍKU MODEL : STOJÍCÍ BODOVÉ JÁDRO A ELEKTRON VZÁJEMNĚ ELEKTROSTATICKY INTERAGUJÍCÍ SCHRÖDINGEROVA ROVNICE PRO PŘÍPAD POTENCIÁLNÍ ENERGIE.

Dalekohledy. y τ τ F 1 F 2. f 2. f 1. Předpoklady: 5211

Bezkontaktní me ř ení teploty

Katedra fyzikální elektroniky. Jakub Kákona

VY_32_INOVACE_OV_3.ME_05_Prvky prostorové ochrany. Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno

Teplota je nepřímo měřená veličina!!!

Optická mikroskopie a spektroskopie nanoobjektů. Nanoindentace. Pavel Matějka

NAŘÍZENÍ VLÁDY ze dne 5. října 2015 o ochraně zdraví před neionizujícím zářením

POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_20_FY_C

Základní experimenty s lasery

ČOS vydání Oprava 2 ČESKÝ OBRANNÝ STANDARD SYSTÉM NEUTRALIZACE LASEROVÝCH RŮZKUMNÝCH PROSTŘEDKŮ

Optické spektroskopie 1 LS 2014/15

Ing. Pavel Hrzina, Ph.D. - Laboratoř diagnostiky fotovoltaických systémů Katedra elektrotechnologie K13113

1 Bezkontaktní měření teplot a oteplení

6c. Techniky kosmické geodézie VLBI Aleš Bezděk

27. Vlnové vlastnosti světla

Moderní metody rozpoznávání a zpracování obrazových informací 15

Fotoelektrický jev je uvolňování elektronů z látky vlivem dopadu světelného záření.

Měření optických vlastností materiálů

PB169 Operační systémy a sítě

Učební texty z fyziky 2. A OPTIKA. Obor zabývající se poznatky o a zákonitostmi světelných jevů. V posledních letech rozvoj optiky vynález a využití

Světlo je elektromagnetické vlnění, které má ve vakuu vlnové délky od 390 nm do 770 nm.

MTP-7-optické materiály. Optické vlastnosti materiálů

Laserové technologie v praxi I. Přednáška č.2. Základní konstrukční součásti laserů. Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011

Video mikroskopická jednotka VMU

Nekoherentní a koherentní zdroj záření. K. Sedláček : Laser v mnoha podobách, Naše vojsko 1982)

ZÁKLADY OBECNÉ A KLINICKÉ BIOCHEMIE

ERBIEM DOPOVANÉ VLÁKNOVÉ ZESILOVAČE

Geometrická optika. Optické přístroje a soustavy. převážně jsou založeny na vzájemné interakci světelného pole s látkou nebo s jiným fyzikálním polem

Měření optických vlastností materiálů

Optoelektronika. Katedra fyzikální elektroniky FJFI ČVUT

Svařování LASEREM. doc. Ing. Jaromír Moravec, Ph.D

Úloha č. 1: CD spektroskopie

5. Optické počítače. 5.1 Optická propojení

optické vlastnosti polymerů

Přístrojové vybavení pro detekci absorpce a fluorescence

Průmyslové lasery pro svařování

Cíl kapitoly Cílem kapitoly je sezn{mit se s principy fotonických spínacích prvků

NAŘÍZENÍ VLÁDY. ze dne 5. října o ochraně zdraví před neionizujícím zářením

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

Spektrální charakteristiky optických komponentů

Transkript:

LASERY Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

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

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

Koherentní optický svazek (laser) Nekoherentní optický svazek (reflektor automobilu) Rozbíhavost svazku 50 m na 380 000 km (vzdálenost zem měsíc) Ohnisková stopa 1/10 6 mm 2 Rozbíhavost svazku 50 m na 1 km Ohnisková stopa 10 mm 2

Rozdělení laserů Podle rozměru VCSEL laser φ 2 µm http://www.sof-optoelectronics.de/vcsel/vcsel.htm 9 mm www.thorlabs.com 1000 x 510 x 630 mm http://www.solarlaser.com/medical.htm http://www.llnl.gov/nif/construction/ proj_status.html

Rozdělení laserů Podle výkonu 3 mw (žárovka v baterce 100 mw) 1 MW http://www.airbornelaser.com 6J/puls ~ 0,1 MW 43 kj/puls ~ 8 TW s 4 lasery z plánovaných 192 http://www.llnl.gov/nif/construction/ (Jaderná Elektrárna Dukovany 1760 MW ~ 4000 x méně)

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

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: 20.12 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. http://fas.org/spp/starwars/program/sbl.htm

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

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.

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).

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

Lasery kolem nás GPS Global Positioning System http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/gps/gif/orbits.gif - 24 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

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 http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/gps/gif/gpsnav2.gif

Atomové hodiny http://boulder.nist.gov/timefreq/ 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.

Atomové hodiny Lasery kolem nás http://boulder.nist.gov/timefreq/general/enc-c.htm

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

Další aplikace laserů Fotografování s fs rozlišením Fotografie s 1µs rozlišením -Pomocí fs laserů možnost fotografování s rozlišením ~10 fs, tj. 100 000 000 x kratší děje. -Zkoumání chemických reakcí, tvorbu molekul atd.

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

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

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

Laserový hromosvod Další aplikace laserů http://www.origo.hu/mindentudasegyeteme

Laserový hromosvod Další aplikace laserů http://www.origo.hu/mindentudasegyeteme -pomocí vysokovýkonných ultrafialových laserů vytvoří svislý kanál ionizovaného (vodivého) vzduchu, který funguje jako hromosvod

Další aplikace laserů Prostorová fotografie / holografie http://www.3dimagery.com/mart.html Laser transmission hologram, "Portrait of Dr. Dennis Gabor", McDonnell Douglas Electronics Research Corporation and R. Rhinehaart, 1971 http://web.mit.edu/museum/collections/ holography.html Moire fotografie objektu složitého tvaru

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

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.

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 http://www.origo.hu/mindentudasegyeteme

Další aplikace laserů Oční operace odstranění aberace pomocí metody LASIK 0,15 mm Laserový svazek (Excimer) MIKROKERATOM Vytvořená korekční čočka http://www.origo.hu/mindentudasegyeteme

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 500 000 dotýkajících se bublin vytváří rovinu řezu http://www.origo.hu/mindentudasegyeteme

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 500 000 dotýkajících se bublin vytváří rovinu řezu http://www.origo.hu/mindentudasegyeteme

Další aplikace laserů Oční operace Postup při operaci oka Laserem metoda INTRALASIK http://www.origo.hu/mindentudasegyeteme