lasery lasery profil spektrální čáry doba života excitovaného stavu ▪ laser Aplikovaná optika 2 - přednáška metastabilní hladina inverze stavu stimulovaná emise rezonátor Vlastnosti spontánní emise při přechodu elektronu mezi hladinami není vyzářena vlna o jediné frekvenci, ale vždy spektrální čára určité šířky – souvislost s dobou existence τ excitovaného stavu (cca 1 ns) Δλ je pološířka vyzářené čáry jiný pohled na věc: při emisi dochází k postupnému zatlumení oscilace, které foton vysílá – výsledkem je příslušné vlnové klubko Vlnová klubka Většinu reálných vln není možné popsat jako monochromatické, je ale možné popsat jako souhrn několika (mnoha) vln monochromatických. Přímým důsledkem je skutečnost, že vlna se již rozprostírá pouze v omezeném Intervalu prostoru. průběh intenzity má složitější vyjádření, pro klubko se definuje jeho koherenční délka jako metastabilní hladiny a stimulovaná luminiscence stimulovaná emise Stimulovaná emise – laser existence metastabilního stavu (1000 ns) atomy jsou do excitovaných poloh přepraveny čerpáním (vzniká inverze stavu) při první spontánní emisi se elektrony lavinovitě deexcitují, ale všechny se stejnou fází a frekvencí délka rezonátoru ovlivňuje frekvence, s nimiž se vlny v něm mohou šířit, stejně jako šířku vyzařovaného spektra Laser je běžný typ (termo)emise, jen šikovně uzpůsobený délka rezonátoru také ovlivňuje rozbíhavost svazku (jednotky stupňů), odkud pramení intenzita laserů kombinací spektrální šířky přechodu a podélných módů rezonátoru vznikají úzké spektrální charakteristiky laserů vhodným nastavením filtrů lze všechny kromě centrálního módu potlačit a laser se stává monochromatickým; nese si přitom s sebou koherenci způsobenou stimulovanou emisí Aplikovaná optika II – přednáška LASERY laser buzení režim použití He-Ne (N - CO2) srážky (výboj) kontinuální, 632,8 nm (kontinuální, 1060 nm) základní laser rubínový laser: Al2O3 - Cr optické čerpání (ionizace) pulzní, 694,3 nm odstranění tetování velký výkon Iontové l. : argonový (kryptonový) kontinuální, 488 nm, 514 nm kontinuální, viditelná oblast koagulace sítnice Nd:YAG optické čerpání pulzní, 1064 nm iridotomie (výkon, velmi krátké pulzy) polovodičové l. GaAs průchod proudu pulzní, 700-900 nm (podle koncentrace příměsi: Al) běžné použití eximerové l.: ArF KrF (XeF,…) chemická reakce pulzní, 193 nm pulzní, 248 nm (353 nm) ablace, LASIK dye lasery: rhodamin 6G, stilben laserem pulzní, 570-640 nm pulzní, 390-435 nm laditelné lasery odstraňování m. znamének laser s volným elektronem jiný emise spontánní x stimulovaná, rezonátor He-Ne laser vlnová délka 632,8 nm, kontinuální, výkon typicky do 50 mW směs helia a neonu v evakuované trubici buzení realizováno přiložením napětí a zapálením výboje v trubici čerpání ovlivňuje zejména He, Ne získává energii srážkami v dnešní době se využívá nelinearity optických materiálů ke generování viditelných a UV laserů z Iaserů IR CO2 laser vlnová délka 1060nm nebo 960 nm kontinuální, výkony v řádu desítek kW směs CO2, N a He v poměru 0,7:1:7 v evakuované trubici buzení realizováno přiložením napětí a zapálením výboje v trubici čerpání ovlivní zejména N, CO2 získává energii srážkami He má funkci chladícího media Polovodičové lasery GaAs, dopování Al vlnové délky zpravidla v IČ čerpání průchodem el. proudu nižší intenzita nižší monochromaticita www.photonics.com je-li přikládané pole střídavé (frekvence až MHz), dochází k periodickému otevírání a zavírání rezonátoru a vznikají pulzy laseru: ϕ (ne−no)= 2πk λd U 2 Přiložením vnějšího napětí U na kontakty dochází přeorientováním molekul kapaliny ke vzniku anizotropie, úměrné velikosti přiloženého napětí: v okamžiku, kdy má pole nulovou velikost, není anizotropie přítomna – světlo zůstává lineárně polarizované a neprojde tudíž přes soustavu dvou zkřížených polarizátorů – rezonátor je otevřen, laser nesvítí v okamžiku, kdy má pole maximální výchylku, je anizotropie největší – světlo se stává elipticky polarizovaným a projde (částečně) přes soustavu dvou zkřížených polarizátorů – rezonátor je uzavřen, laser svítí pulzní lasery – Kerova cela k tomu, aby laser místo kontinuálního výkonu poskytoval energii v oddělených pulzech (které díky tomu obsahují vysoký výkon), je potřeba střídavě přerušovat činnost rezonátoru, a tím i přítomnost stimulované emise jednou z možností, jak toho dosáhnout, je Kerrova cela, využívající získanou anizotropii kapaliny Kerrova cela je průhledná nádoba s tekutinou, vybavená bočními deskovými elektrickými kontakty a obklopená zkříženými polarizátory.