- Nazwa przedmiotu:
- Lasery - kurs podstawowy
- Koordynator przedmiotu:
- Paweł SZCZEPAŃSKI
- Status przedmiotu:
- Fakultatywny dowolnego wyboru
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Elektronika
- Grupa przedmiotów:
- Przedmioty techniczne
- Kod przedmiotu:
- LKP
- Semestr nominalny:
- 7 / rok ak. 2019/2020
- Liczba punktów ECTS:
- 4
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 92
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład30h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium15h
- Projekt15h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Limit liczby studentów:
- 45
- Cel przedmiotu:
- - ukształtowanie wśród studentów zrozumienia zasady działania lasera, podstaw fizycznych zjawisk towarzyszących generacji promieniowania laserowego oraz zasad podstawowych technik laserowych
- ukształtowanie podstawowych umiejętności z zakresu projektowania struktur laserowych, przeprowadzania pomiarów parametrów determinujących akcję laserową oraz stosowania podstawowych technik laserowych
- Treści kształcenia:
- Zjawiska podstawowe: oddziaływanie fali elektromagnetycznej z atomem dwupoziomowym - zjawisko absorpcji, emisji spontanicznej i emisji wymuszonej.
Pojęcie inwersji obsadzeń: warunki uzyskania wzmocnienia w układach kwantowych, metody uzyskania inwersji obsadzeń w ośrodkach gazowych, cieczach i ośrodkach ciała stałego, zjawisko nasycenia wzmocnienia i nasycenia absorpcji.
Oddziaływanie fali elektromagnetycznej. z układem atomów: zagadnienie szerokości linii widmowej - poszerzenie naturalne. Jednorodne i niejednorodne poszerzenie linii.
Rezonatory optyczne: wewnętrzny efekt interferometru Fabry-Perot, pojęcie modu rezonatora - mody wyższych rzędów. Warunki stabilności rezonatora - macierze ABCD. Formowanie wiązki gaussowskiej - rola rezonatora w tworzeniu wiązki gaussowskiej, rozbieżność kątowa wiązki.
Warunki generacji wiązki laserowej: pojęcie progu akcji laserowej. Praca ciągła i impulsowa przy pobudzaniu ciągłym i impulsowym. Praca jednomodowa i wielomodowa - pojęcie optymalnej transmisji zwierciadła wyjściowego. Generacja z komutacją dobroci rezonatora, synchronizacja modów
- Metody oceny:
- Egzamin pisemny na koniec semestru, kolokwium z projektu, rozwiązywanie zadań na zajęciach projektowych, zadania do samodzielnego rozwiązania, kolokwia laboratoryjne, raporty z cwiczeń laboratoryjnych.
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- F. Kaczmarek, Podstawy działania laserów, WNT Warszawa 1983.
A. Kujawski i P. Szczepański, Lasery podstawy fizyczne, WPW Warszawa 1999.
K. Shimoda, Wstęp do fizyki laserów, PWN Warszawa
P. W. Milonni i J. H. Eberly, Lasers, John Wiley&Sons 1988
A. E. Siegman, Lasers, University Science Books 1986
- Witryna www przedmiotu:
- -
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka LKP_W01
- na temat oddziaływania fali e.m. z ośrodkiem aktywnym
Weryfikacja: egzamin, kolokwium, zadania do samodzielnego rozwiązania
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W01, K_W02, K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka LKP_W02
- na temat sposobów uzyskiwania wzmocnienia w różnego typu ośrodków aktywnych
Weryfikacja: egzamin, kolokwium, zadania do samodzielnego rozwiązania
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W01, K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka LKP_W03
- na temat podstawowych zagadnień dotyczących akcji laserowej (tj. próg akcji laserowej, praca ciągła – nasycenie wzmocnienia i praca impulsowa – impulsy gigantyczne oraz superkrótkie impulsy, praca jedno- i wieloczęstotliwościowa – konkurencja międzymodowa)
Weryfikacja: egzamin, kolokwium, zadania do samodzielnego rozwiązania
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W01, K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka LKP_W04
- z teorii rezonatorów optycznych stosowanych w technice laserowej (rezonatory otwarte i falowodowe)
Weryfikacja: egzamin, kolokwium, zadania do samodzielnego rozwiązania
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W01, K_W02, K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka LKP_W05
- z podstawowych technik laserowych wykorzystywanych do uzyskania pracy jednoczęstotliwościowej, impulsów gigantycznych oraz superkrótkich impulsów
Weryfikacja: egzamin, kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W01, K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka LKP_U01
- sformułować warunki uzyskania wzmocnienia fali e.m. w trój- i czteropoziomowych układach kwantowych oraz opisać metody uzyskiwania inwersji obsadzeń w ośrodkach gazowych, cieczach oraz w ośrodkach ciała stałego
Weryfikacja: egzamin, kolokwium, zadania do samodzielnego rozwiązania
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U03, K_U04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka LKP_U02
- opisać mechanizmy prowadzące do poszerzenia krzywej wzmocnienia ośrodka aktywnego, identyfikować typy poszerzenia oraz opisać efekty oddziaływania fali e.m. z ośrodkami o rożnych typach poszerzenia krzywej wzmocnienia
Weryfikacja: egzamin, kolokwium, zadania do samodzielnego rozwiązania
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U03, K_U04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka LKP_U03
- sformułować warunki generacji na progu akcji laserowej oraz opisać akcję laserową ponad progiem generacji w przypadku pracy ciągłej oraz impulsowej (generacja impulsów gigantycznych oraz superkrótkich)
Weryfikacja: egzamin, raport z laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U04, K_U03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka LKP_U04
- określić strukturę modową w rezonatorach rożnego typu oraz zaprojektować prosty rezonator optyczny o pożądanych własnościach
Weryfikacja: egzamin, kolokwium, zadania do samodzielnego rozwiązania, raport z laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U03, K_U04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka LKP_U05
- opisać podstawowe techniki laserowe wykorzystywane do uzyskania pracy jednoczęstotliwościowej
Weryfikacja: egzamin, raport z laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U03, K_U04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka LKP_U06
- zmierzyć parametry ośrodka aktywnego lasera He-Ne mające zasadniczy wpływ na moc wyjściową i widmo promieniowania lasera
Weryfikacja: raport z laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U03, K_U04, K_U20
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka LKP_U07
- zmierzyć charakterystykę widmową lasera półprzewodnikowego i wyznaczyć na jej podstawie długość rezonatora F-P oraz szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika
Weryfikacja: raport z laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U03, K_U04, K_U20
Powiązane charakterystyki obszarowe: