Fizika lasera

Opis predmeta

Interakcija zračenja i materije. Atom kao kvantni sustav. Oblici spektralnih linija. Fizikalni principi rada lasera. Gustoća modova u šupljini. Laserski rezonatori. Svojstva laserskog zračenja. Vrste lasera: prema načinu rada (kontinuirani i pulsni); prema vrsti optičkog pojačala (plinski, laseri čvrstog stanja, optički laseri, poluvodički laseri, laseri s organskim bojama, laseri sa slobodnim elektronima). Neke primjene lasera u fizici i tehnici.

Ishodi učenja

  1. Opisati međudjelovanje svjetlosti s materijom pomoću klasične i polu-klasične teorije.
  2. Objasniti rad laserskog rezonatora i prag laserske akcije.
  3. Objasniti svojstva laserskog zračenja u usporedbi s konvencionalnim izvorima svjetlosti.
  4. Objasniti Q prekidanje i sprezanje modova u pulsnim laserima.
  5. Objasniti kako izbor i karakteristike laserskog medija, te rezonatora određuju krajnje ponašanje lasera.
  6. Analizirati svojstva lasera i odrediti moguće primjene.
  7. Ocijeniti interdisciplinarnost inženjerskih sustava.

Oblici nastave

Predavanja

Predavanja uključuju i rješavanje primjera.

Seminari i radionice

Izrada seminara je obavezna.

Laboratorij

Laboratorijske vježbe se održavaju na Zavodu za primijenjenu fiziku. Laboratorijske vježbe su obavezne.

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Laboratorijske vježbe 0 % 24 % 0 % 24 %
Seminar/Projekt 0 % 16 % 0 % 16 %
Međuispit: Pismeni 0 % 30 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 30 %
Ispit: Pismeni 0 % 60 %

Tjedni plan nastave

  1. Osnove fizikalne optike. Optička rešetka. Difrakcija svjetlosti.
  2. Postavke kvantne mehanike. Atomska struktura.
  3. Emisija i apsorpcija svjetlosti. Einsteinovi koeficijenti. Izborna pravila za apsorpciju i emisiju. Koeficijent apsorpcije. Inverzija naseljenosti.
  4. Oblik i širina spektralnih linija. Lorentzov model. Dopplerovo proširenje spektralne linije.
  5. Elektromagnetski valovi u rezonatoru. Gustoća modova. Modovi u otvorenim rezonatorima
  6. Vrste rezonatora. Fabry-Perotov rezonator. Osnovni Gaussov mod
  7. Prag laserske akcije. Pojačanje i gubici u rezonatoru. Faktor dobrote Q. Povratna veza u laserima.
  8. Međuispit
  9. Jednomodni i višemodni način rada. Izdvajanje modova pomoću optičke prizme, rešetke i Fabry-Perotovog etalona. Spektralna moć razlučivanja optičkih elemenata.
  10. Karakteristike laserske svjetlosti (usmjerenost, prostorna i vremenska koherencija). Pulsni laseri (Q-prekidanje, sprezanje modova, prekidanje pojačanjem).
  11. Plinski laseri. Fizikalni princip rada atomskih (He-Ne), ionskih (Ar+ ion), molekulskih (CO2, N2), kemijskih i ekscimerskih lasera.
  12. Laseri čvrstog stanja. Fizikalni princip rada lasera s kristalima i staklima (rubinski, Nd-Yag). Fizikalni princip rada optičkih (fiber) lasera. Rezonatori u optičkim laserima.
  13. Fizikalni princip rada poluvodičkih lasera. Fizikalni princip rada lasera sa slobodnim elektronima i lasera u x-području.
  14. Holografija. Primjene holografije.
  15. Završni ispit

Studijski programi

Sveučilišni preddiplomski
Izborni predmeti (6. semestar)
Izborni predmeti (6. semestar)
Sveučilišni diplomski
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
[FER2-HR] Automatika - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Bežične komunikacijske tehnologije - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Elektroenergetika - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Elektroničko i računalno inženjerstvo - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Elektronika - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Elektrotehnički sustavi i tehnologija - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Obradba informacija - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Računalno inženjerstvo - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Računarska znanost - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Telekomunikacije i informatika - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)

Literatura

V. Henč-Bartolić, L. Bistričić (2001.), Predavanja i auditorne vježbe iz fizike lasera, Element
Karl F. Renk (2012.), Basics of Laser Physics For Students of Science and Engineering, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2012., Springer Berlin Heidelberg
Wolfgang Demtröder (2010.), Atoms, Molecules and Photons, Springer Berlin Heidelberg

Laboratorijske vježbe

Za studente

Izvedba

ID 183496
  Ljetni semestar
5 ECTS
R1 Engleski jezik
R1 E-učenje
45 Predavanja
0 Seminar
0 Auditorne vježbe
12 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe

Ocjenjivanje

85 izvrstan
70 vrlo dobar
60 dobar
50 dovoljan