Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Fizyka laserów
Koordynator przedmiotu:
prof. nzw. dr hab. Jerzy Jasiński
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Fotonika
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
FL
Semestr nominalny:
6 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
2
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
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
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Znajomość podstaw elektrodynamiki, optyki i fizyki kwantowej
Limit liczby studentów:
Cel przedmiotu:
Po zaliczeniu przedmiotu student nabywa kompetencji w zakresie: - znajomości własności wiązek gaussowskich - umiejętności zastosowania promieni do opisu propagacji wiązek światła - umiejętności określenia sposobu propagacji światła na podstawie analizy amplitudy i fazy - znajomości podstaw opisu oddziaływania światła z atomami - znajomości podstawowych własności emisji i absorpcji światła - podstawowych zjawisk zachodzących w źródłach światła
Treści kształcenia:
1. Wiązki gaussowskie w opisie światła. Przybliżenie skalarne i przyosiowe. Krzywizna frontu falowego i rozbieżność dyfrakcyjna wiązek. Fale wychodzące z zepolonego źródła punktowego. Paczki falowe. 2. Macierzowa teoria rezonatorów optycznych. Macierze (ABCD) w opisie światła optyce geometrycznej. Warunki stabilności promieni w rezonatorze. Typy rezonatorów. Dopasowanie parametrów wiązki i rezonatora. Transformacja parametrów wiązki przez soczewkę i zwierciadło. Wiązka jako pęk promieni. 3. Modowa struktura światła w rezonatorze. Mody poprzeczne i podłużne. Mody dla pól wektorowych. Poprzeczna struktura pola w rezonatorze. Degeneracja modów. 4. Straty energii w rezonatorach. Zjawiska powodujące straty energii. Straty użyteczne. Rozchodzenie się światła w obecności pochłaniania i wzmocnienia. 5. Struktura spektralna linii widmowych. Funkcje kształtu linii dla poszerzenia jednorodnego i niejednorodnego. Linie emisyjne i absorbcyjne. Wpływ pompowania optycznego, inwersji obsadzeń, pochłaniania i zjawisk nasycenia na linie widmowe. 6. Równania bilansu. Absorbcja światła, emisja spontaniczna i wymuszona. Szybkości przejść i bilans energii w układzie dwupoziomowym. Współczynniki Einsteina w rezonatorze. Bilans atomów i fotonów. Emisja, pompowanie optyczne i inwersja obsadzeń w układzie trój- i czteropoziomowym. 7. Lasery. Lasery pracy ciągłej i lasery impulsowe. Warunki pracy stacjonarnej. Moc lasera. Rola czwartego poziomu i próg akcji laserowej. Stany nieustalone. Laser rubinowy i laser Nd:YAG. Laser gazowy He-Ne.
Metody oceny:
Zaliczenie przedmiotu następuje po zdobyciu co najmniej 11 z 20 możliwych do uzyskania punktów: - 5 punktów można otrzymać rozwiązując zadania domowe (2 serie zadań) - 5 punktów z kolokwium w połowie semestru - zakres kolokwium dotyczy metod rachunkowych opisu wiązek w rezonatorach - 10 punktów z egzaminu pisemnego. Egzamin polega na opisie opis dwóch z kilkunastu zagadnień, na jakie została podzielona treść wykładu. Brak zaliczenia kolokwium (ocena poniżej 2 punktów) oznacza konieczność jego poprawiania.
Egzamin:
Literatura:
1. A. Kujawski, P. Szczepański, “Lasery. Podstawy fizyczne”, WPW, Warszawa 1999 2. H. Haken, “Światło. Fale, fotony, atomy”, PWN, Warszawa, 1993 3. Koichi Shimoda, “Wstęp do fizyki laserów”, PWN, Warszawa, 1993 4. F. Kaczmarek, “Podstawy działania laserów”, WNT, Warszawa, 1983 5. R. Jóźwicki, “Optyka laserów”, WNT, Warszawa, 1981 6. O. Svelto, “Principles of Lasers”, Plenum Press, New York, 1989
Witryna www przedmiotu:
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt FLA_W01
Ma podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie modelowania propagacji wiązek światła
Weryfikacja: zadania domowe, kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_W01, FOT_W08, FOT_W05
Powiązane efekty obszarowe: X1A_W02, X1A_W03, T1A_W01, T1A_W07, X1A_W01, T1A_W04, T1A_W07, X1A_W01, T1A_W02, T1A_W03, InzA_W02
Efekt FLA_W02
Zna teoretyczny opis zjawisk zachodzących w źródłach światła
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_W07, FOT_W08, FOT_W05
Powiązane efekty obszarowe: X1A_W01, T1A_W03, T1A_W04, X1A_W01, T1A_W04, T1A_W07, X1A_W01, T1A_W02, T1A_W03, InzA_W02
Efekt FLA_W03
Ma podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie modelowania propagacji wiązek światła
Weryfikacja: zadania domowe, kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_W01, FOT_W08, FOT_W05
Powiązane efekty obszarowe: X1A_W02, X1A_W03, T1A_W01, T1A_W07, X1A_W01, T1A_W04, T1A_W07, X1A_W01, T1A_W02, T1A_W03, InzA_W02

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt FLA_U01
Umie określić sposób propagacji wiązki światła mając jej parametry początkowe
Weryfikacja: zadania domowe, kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_U02, FOT_U07
Powiązane efekty obszarowe: X1A_U01, X1A_U02, T1A_U01, T1A_U02, T1A_U09, InzA_U01, InzA_U06, X1A_U01, T1A_U07, T1A_U09
Efekt FLA_U02
Umie określić wpływ parametrów rezonatora na własności wiązki światła
Weryfikacja: zadania domowe
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_U02, FOT_U04
Powiązane efekty obszarowe: X1A_U01, X1A_U02, T1A_U01, T1A_U02, T1A_U09, InzA_U01, InzA_U06, X1A_U05, T1A_U02, T1A_U07, InzA_U02

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt FLA_K01
Potrafi pracować indywidualnie w celu realizacji określonego zadania
Weryfikacja: Kolokwium, egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: FOT_K07
Powiązane efekty obszarowe: X2A_K03, T1A_K04, InzA_K02