Autor: Bernard Ziętek
ISBN: 978-83-231-2345-3
Ilość stron: 770
Data wydania: 10/2009 (wydanie 2)
Twarda oprawa
Książka ma służyć wszystkim zainteresowanym nowoczesnymi dziedzinami nauki i techniki, wykorzystującymi światło laserowe i pracującymi nad laserami.
W książce zajmuję się opisem wzajemnego oddziaływania trzech podstawowych elementów laserów: ośrodka czynnego, rezonatora i układu pompującego.
Rozdziały: SPIS NAJWAŻNIEJSZYCH SYMBOLI /8
I. WSTĘP /12
II. ŚWIATŁO LASEROWE /21 1. Wstęp /21 2. Rozbieżność wiązki /22 3. Monochromatyczność /24 4. Moc, gęstość mocy i luminancja /24 5. Spójność /25 6. Właściwości statystyczne /34 7. Literatura /38
III. ABSORPCJA I EMISJA ŚWIATŁA /40 1. Wstęp /40 2. Równania kinetyczne /42 3. Szerokość linii spektralnej /45 3.1. Poszerzenie jednorodne /47 3.2. Poszerzenie niejednorodne /49 3.3. Profil Voigta /51 3.4. Inne przyczyny poszerzenia linii widmowych /53 4. Schemat dwupoziomowy /54 5. Schemat trójpoziomowy /55 6. Schemat czteropoziomowy /57 7. Uzupełnienia /59 7.1. Energia atomów wieloelektronowych /59 7.2. Energia cząsteczek /62 7.3. Współczynniki Einsteina /63 7.4. Rozkład Plancka /69 7.5. Poszerzenie naturalne linii emisji (jednorodne) /75 7.6. Poszerzenie dopplerowskie linii emisji (niejednorodne) /76 7.7. Ewolucja w czasie obsadzeń stanów laserowych /78 8. Literatura /79
IV. WZMOCNIENIE I WZMACNIACZE ŚWIATŁA /80 1. Wstęp /80 2. Współczynnik wzmocnienia /82 3. Linie jednorodnie poszerzone /87 3.1. Nasycenie wzmocnienia /87 3.2. Pasmo wzmocnienia /89 3.3. Przesunie˛cie fazy /91 3.4. Wzmocnienie a natężenie sygnału wzmacnianego /92 3.5. Stabilizacja natężenia /94 4. Linie niejednorodnie poszerzone /95 4.1. Współczynnik wzmocnienia /95 4.2. Spektralne wypalanie dziur /97 5. Wzmacnianie impulsów /99 6. Szum wzmacniaczy optycznych /105 7. Pomiar współczynnika wzmocnienia /108 8. Literatura /109
V. REZONATORY OPTYCZNE /111 1. Wstęp /111 2. Dobroć rezonatora /112 3. Rezonator Fabry-Perota /114 3.1. Płaski rezonator Fabry-Perota /115 3.2. Stabilność rezonatorów /119 3.3. Straty dyfrakcyjne /128 4. Mody rezonatora optycznego /131 4.1. Mody podłużne /132 4.2. Mody poprzeczne /133 5. Wiązki gaussowskie w rezonatorach /136 6. Rezonator trójzwierciadłowy /139 7. Rezonatory pierścieniowe /141 8. Rezonatory selektywne /142 8.1. Selekcja modów poprzecznych /143 8.2. Selekcja modów podłżznych /143 9. Rezonatory laserów półprzewodnikowych /153 10. Rezonatory astabilne /156 11. Rezonatory falowodowe /161 12. Rezonatory sferyczne /162 13. Uzupełnienia /165 13.1. Elementy techniki rezonatorów /165 13.1.1. Zwierciadła dielektryczne /165 13.1.2. Zwierciadła przeciwodblaskowe /176 13.1.3. Zwierciadła z zakresu EUV i XUV /181 13.1.4. Kąt Brewstera /183 13.1.5. Kontrola polaryzacji światła /187 13.1.6. Odbiciowe siatki dyfrakcyjne /191 13.1.7. Płytka Brewstera /197 13.1.8. Filtr Lyota /198 13.1.9. Dioda optyczna /201 13.2. Wiązki gaussowskie /204 13.2.1. Przybliżenie wolno zmiennej obwiedni I /204 13.2.2. Wiązka gaussowska /206 13.2.3. Transformacja przez układ optyczny /209 13.2.4. Wiązki wyższych rzędów /213 13.2.5. Wyznaczanie parametrów wiązki gaussowskiej 216 13.3. Rezonatory wielozwierciadłowe /218 14. Literatura 223
VI. AKCJA LASEROWA /225 1. Wstęp /225 2. Próg akcji laserowej /230 3. Gęstość fotonów we wnęce /233 4. Równania kinetyczne lasera /236 5. Hydrauliczny model strat i progu /238 6. Rozwiązania stacjonarne /239 7. Szerokość spektralna linii /246 8. Przestrzenne wypalanie dziur /247 9. Przeciąganie modów /250 10. Optymalizacja mocy lasera /253 10.1. Lasery liniowe /254 10.1.1. Małe wzmocnienie /254 10.1.2. Du˙ze wzmocnienie /257 10.2. Lasery pierścieniowe /262 10.2.1. Wnęka o dużej dobroci /264 10.2.2. Duża straty i duże wzmocnienie /265 11. Stabilizacja pracy lasera /266 11.1. Stabilizacja częstotliwości /266 11.2. Stabilizacja natężenia /269 12. Dynamika generacji światła /270 12.1. Oscylacje relaksacyjne /271 12.2. Amplitudowa wewnętrzna modulacja laserów /274 12.3. Impulsy gigantyczne /275 12.3.1. Metody zmian dobroci wnęki /276 12.3.2. Opis generacji gigantycznej /278 12.4. Modulacja wnęki o dużej dobroci /281 12.5. Synchronizacja modów podłużnych /282 12.5.1. Ośrodki niejednorodnie poszerzone /282 12.5.2. Ośrodki jednorodnie poszerzone /286 12.5.3. Metody realizacji synchronizacji modów /294 12.6. Synchronizacja modów poprzecznych /300 13. Impulsy femtosekundowe /303 13.1. Generacja impulsów femtosekundowych /304 13.1.1. Dyspersja i jej kompensacja /304 13.1.2. Kompresja impulsów /316 13.1.3. Selekcja pojedynczego impulsu /323 13.2. Diagnostyka impulsów femtosekundowych /324 13.2.1. Pomiar czasu trwania impulsu /327 13.2.2. Pełna diagnostyka impulsów femtosekundowych /335 14. Wzmacniacze laserowe /348 15. Uzupełnienia /354 15.1. Generacja impulsów attosekundowych /354 15.1.1. Generacja wyższych harmonicznych /355 15.1.2. Diagnostyka impulsów attosekundowych /361 16. Literatura /366
VII. LASERY GAZOWE /368 1. Wstęp /368 2. Pompowanie laserów gazowych /369 2.1. Wyładowanie w gazach /370 2.2. Mechanizmy pompowania laserów gazowych /371 3. Laser He-Ne /375 4. Lasery jonowe /383 4.1. Laser argonowy /384 4.2. Lasery rentgenowskie /388 5. Lasery plazmowe /394 6. Lasery cząsteczkowe /396 6.1. Laser CO2 /396 6.2. Lasery ekscymerowe /399 6.3. Lasery gazodynamiczne /404 6.4. Lasery chemiczne /405 7. Uzupełnienia /406 7.1. Widma cząsteczek /406 7.2. Lasery na gazach szlachetnych 7.3. Lasery na jonach metali /414 7.4. Lasery na zdysocjowanych cza˛steczkach /417 7.5. Laser azotowy i wodorowy /418 8. Literatura /424
VIII. LASERY BARWNIKOWE /425 1. Wstęp /425 2. Pompowanie laserów cieczowych /433 3. Równania kinetyczne /435 4. Próg ciągłej pracy lasera barwnikowego /441 5. Lasery z rozłożonym sprzężeniem zwrotnym /445 6. Uzupełnienia /447 6.1. Wpływ otoczenia na luminescencje˛ roztworów /447 7. Literatura /451
IX. LASERY NA CIELE STAŁYM /452 1. Wstęp /452 2. Pompowanie laserów na ciele stałym /456 2.1. Pompowanie lampami błyskowymi /456 2.2. Pompowanie diodami laserowymi /459 2.2.1. Pompowanie lampami a diodami laserowymi /459 2.2.2. Metody pompowania /462 3. Lasery na metalach przejśsciowych /465 3.1. Laser rubinowy /465 3.2. Laser aleksandrytowy /469 3.3. Laser tytanowo-szafirowy /470 4. Lasery na trójwartościowych ziemiach rzadkich /475 4.1. Laser neodymowy /476 4.2. Lasery światłowodowe /478 4.2.1. Wstęp /478 4.2.2. Laser Nd3+ /485 4.2.3. Laser Er3+ /486 4.2.4. Laser Pr3+ /488 4.2.5. Synchronizacja modów /489 5. Mikrolasery /492 5.1. Lasery z mikrownękami /493 5.2. Lasery sferyczne /495 6. Lasery na ośsrodkach nieuporządkowanych (NON) /496 6.1. Cechy laserów NON /498 6.2. Zastosowania laserów NON /500 7. Lasery na centrach barwnych /502 8. Uzupełnienia /504 8.1. Elementy teorii światłowodów /504 8.1.1. Wstęp /504 8.1.2. Model zygzakowy /506 8.1.3. Teoria falowa światłowodów cylindrycznych /516 8.1.4. Właściwości transmisyjne /525 8.2. Zwierciadła i przełączniki pętlowe /534 8.3. Wzmacniacze śiatłowodowe /537 9.3.1. Wzmacniacze erbowe /537 9.3.2. Światłowodowe wzmacniacze Ramana /549 9. Literatura /551
X. LASERY PÓŁPRZEWODNIKOWE /553 1. Wstęp /553 2. Podstawowe właściwości półprzewodników /553 2.1. Elektrony i dziury. Masa efektywna /556 2.2. Złącze p-n /561 3. Rekombinacja dziura-elektron /568 4. Emisja spontaniczna (rekombinacyjna) /574 5. Wzmocnienie w półprzewodnikach /575 6. Prąd progowy lasera półprzewodnikowego /579 7. Równania kinetyczne /580 8. Dynamika laserów półprzewodnikowych /584 9. Właściwości promieniowania lasera półprzewodnikowego /588 9.1. Widmo emisji /588 9.2. Rozkład przestrzenny promieniowania /592 10. Lasery diodowe (homozła˛czowe) /594 11. Lasery heterozłączowe /596 12. Lasery niebieskie i UV /598 13. Lasery niskowymiarowe /599 14. Lasery typu VCSEL /604 15. Lasery z rozłożonym sprzężeniem zwrotnym /605 16. Uzupełnienia /608 16.1. Gęstość stanów elektronów i dziur /608 16.1.1. Gęstość stanów w półprzewodnikach objętościowych / 608 16.1.2. Gęstość stanów w dwuwymiarowych strukturach półprzewodnikowych /610 16.2. Wpływ temperatury na prąd progowy /611 16.3. Teoria fal sprzężonych /614 17. Literatura /619
XI. LASERY NA SWOBODNYCH ELEKTRONACH /621 1. Wstęp /621 2. Promieniowanie swobodnego elektronu /624 3. Zasada działania FEL /626 4. Laser helikalny /633 4.1. Ruch elektronu w wigglerze /633 4.2. Wzmocnienie /640 5. Stan obecny /644 7. Literatura /646
XII. ELEMENTY OPTYKI NIELINIOWEJ /648 1. Wstęp /648 2. Nieliniowość drugiego rzędu /657 2.1. Generacja drugiej harmonicznej /657 2.2. Mieszanie trzech fal /663 2.3. Dopasowanie fazowe /666 3. Nieliniowość trzeciego rzędu /671 3.1. Wymuszony efekt Ramana /671 3.2. Wymuszone rozpraszanie Brillouina /675 3.3. Optyczny efekt Kerra /677 3.4. Samogniskowanie /679 3.5. Samomodulacja fazowa /684 3.6. Skrośna modulacja fazy /686 3.7. Solitony przestrzenne /686 3.8. Solitony optyczne /688 3.8.1. Nieliniowe równanie Schrödingera /689 3.8.2. Solitony wyższych rzędów /696 3.8.3. Solitony ciemne /697 3.9. Procesy parametryczne /698 3.9.1. Mieszanie czterech fal /698 3.9.2. Wzmocnienie parametryczne /699 4. Uzupełnienia /700 4.1. Przybliżenie wolnozmiennej obwiedni /700 5. Literatura /704
XIII. WYBRANE ZASTOSOWANIA /705 1. Grzebień optyczny /705 2. Chłodzenie laserowe /709 3. Szczypce i klucze laserowe /713 3.1. Szczypczyki laserowe /713 3.2. Klucze laserowe /716 4. Elementy transmisji światłowodowej /719 4.1. Wstęp /719 4.2. Systemy kodowania /723 4.3. Szybkość transmisji /725 5. Plamkowanie /729 5.1. Typy plamek /729 5.2. Rozkład plamek /732 5.3. Fotografia plamkowa /733 5.4. Interferometria plamkowa /735 6. Anemometria laserowa /735 6.1. Model dopplerowski /736 6.1.1. Efekt Dopplera /736 6.1.2. Rozpraszanie na skrzyżowanych wiązkach /738 6.2. Model prążkowy /739 7. Laserowa separacja izotopów /742 8. Literatura /745
XIV. BEZPIECZEŃSTWO PRACY Z LASERAMI /747 1. Wstęp /747 2. Podział na klasy /748 3. Normy bezpieczeństwa /750 4. Literatura /755
Lasery --- Pozycja niedostępna.---
|