Lasery - Bernard Ziętek

W książce przedstawiono wzajemne oddziaływania trzech podstawowych elementów laserów: ośrodka czynnego, rezonatora i układu pompującego.

• Liczba stron: 770
• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Mikołaja Kopernika
• ISBN-13: 978-83-231-2345-3
• Numer wydania: 2
• Język publikacji: polski

Spis treści

• []PRZEDMOWA /: 1
• PRZEDMOWA DO WYDANIA I /: 2
• 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
• 7.3. 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
• INDEKS /: 757