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
Elektrotehnika i informacijska tehnologija (studij)
Izborni predmeti (6. semestar)
Računarstvo (studij)
Izborni predmeti (6. semestar)
Sveučilišni diplomski
Audiotehnologije i elektroakustika (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Automatika (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
Automatika i robotika (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Bežične komunikacijske tehnologije (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
Elektroenergetika (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar) Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Elektroničko i računalno inženjerstvo (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar) Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Elektronika (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar) Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Elektrostrojarstvo i automatizacija (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Elektrotehnički sustavi i tehnologija (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
Informacijsko i komunikacijsko inženjerstvo (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Komunikacijske i svemirske tehnologije (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Obradba informacija (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar) Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Računalno inženjerstvo (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar) Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Računalno modeliranje u inženjerstvu (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Računarska znanost (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar) Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Telekomunikacije i informatika (profil)
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
Znanost o mrežama (profil)
Slobodni izborni predmeti (2. semestar)
Znanost o podacima (profil)
Slobodni izborni predmeti (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

Nositelji

Izv. prof. dr. sc.
Željka Marija Bošnjak
Doc. dr. sc.
Ana Sušac

Laboratorijske vježbe

Izv. prof. dr. sc.
Mario Matijević

Za studente

Izvedba

ID 183496
  Ljetni semestar
5 ECTS
R3 Engleski jezik
R1 E-učenje
45 Predavanja
12 Laboratorijske vježbe

Ocjenjivanje

85 izvrstan
70 vrlo dobar
60 dobar
50 dovoljan

Sličan predmet