Електроний парамагнітний резонанс
- Визначення магнітного моменту.
- Момент кількості руху.
- Зв'язок магнітного моменту з орбітальним і спіновим моментом кількості руху.
- Магнетон Бора. g-фактор Ланде. Гіромагнітне відношення.
- Енергія магнітного моменту в магнітному полі.
- Кутовий момент у квантовій механіці. Рівні енергії магнітного моменту в постійному магнітному полі у квантовій механіці.
- ЕПР вільного електрона з орбітальним кутовим моментом рівним 0.
- Рівні енергії іона хрому Cr3 + в кристалі рубіна.
- Спіновой гамильтониан.
- Установка для спостереження ЕПР.
Конкретні лазери
- Гелій-неоновий лазер. Діаграма рівнів енергії. Принцип дії.
- Рубіновий лазер. Діаграма рівнів енергії. Принцип дії.
- Неодимовий лазер. Діаграма рівнів енергії. Принцип дії.
- CO2 лазер. Діаграма рівнів енергії. Принцип дії. Накачування електричним розрядом (подовжнім і поперечним).
- Газодинамічний CO2 лазер. Принцип дії.
Властивості лазерного випромінювання
- Монохроматичність. Ширина спектру випромінювання. Перетворення Фур'є.
- Когерентність (в часі). Час і довжина когерентності. Зв'язок часу когерентності з шириною лінії. Інтерференція. Видимість.
- Когерентність (просторова). Область когерентости.
- Расходимість і спрямованість випромінювання. Кут расходимісті. Дифракційно обмежений пучок. M2 чинник якості пучка.
- Яскравість. Визначення. Формули.
- Можливість отримання надкоротких потужних імпульсів.
Фотони. Закони взаємодії фотонів з атомами
- Фотон. Його властивості.
- Моди електромагнітного поля у вільному просторі. Щільність мод.
- Спонтанне і вимушене (індуковане) випромінювання атома в одну моду. Поглинання фотона атомом з моди. Щільність вірогідності переходу.
- Перетин поглинання. Форма лінії з природним розширенням. Сила переходу.
- Формфактор лінії. Невизначеність енергія - час. Спотаний час життя рівня.
- Взаємодія атома з декількома модами. Широкосмугові поля.
- Вимушені переходи при взаємодії з широкосмуговим електромагнітним полем.
Різні теорії лазера. Метод балансних рівнянь
- Будова лазера. Активне середовище, резонатор, накачування, лазерне випромінювання.
- Три різні теоретичні підходи до опису роботи лазера : метод балансних або швидкісних рівнянь, напівкласична теорія, квантовомеханічна теорія. Переваги і недоліки.
- Метод балансних рівнянь. Принцип їх складання. Вірогідність і швидкості переходів. Часи життя. Релаксація. Переходи з випромінюванням і безвипромінювальні переходи. Природне і однорідне розширення. Ширина лінії. Форм-фактор. Переріз поглинання.
Трирівнева і чотирирівнева системи. насичення середовища
- Неможливість отримання інверсної різниці населенностей в дворівневій системі.
- Інверсна різниця населенностей в трирівневій системі. Виведення формули. Характерні часи життя рівнів і швидкості переходів.
- Інверсна різниця населенностей в чотирьохрівневій системі. Виведення формули. Характерні часи життя рівнів і швидкості переходів.
- Порівняння трирівневої і чотирьохрівневої систем.
- Насичення середовища.
Відкриті резонатори
- Функції резонатора в лазері.
- Необхідність використання відкритих резонаторів в газових і твердотілих лазерах. Подовжні моди. Міжмодова різниця частот відкритого резонатора.
- Поперечні моди відкритого резонатора. Позначення. Спектр відкритого резонатора.
- Параметри, що визначають втрати в резонаторі, час життя фотона, добротність, сумарні втрати . Співвідношення між цими параметрами.
- Втрати у відкритому резонаторі.
- Відкритий резонатор. Дифракційні втрати і їх роль.
- Відкритий резонатор. Параксіальне хвилеве рівняння.
- Гаусовий пучок.
- Гаусовий пучок як мода відкритого резонатора.
- Вищі поперечні моди відкритого резонатора і їх частоти.
- Поширені типи відкритих резонаторів.
- Відкритий резонатор. Селекція поперечних і подовжніх мод.
Безперервний режим роботи лазера
- Безперервний режим роботи лазера. Насичення середовища. Фізика явища. Параметри насичення середовища .
- Безперервний режим роботи лазера. Підсилення інвертованого середовища. Коефіцієнт підсилення.
- Безперервний режим роботи лазера. Розподілені втрати.
- Безперервний режим роботи лазера. Умови існування лазерної генерації.
- Безперервний режим роботи лазера. Порогова різниця населенностей лазерного переходу.
- Безперервний режим роботи лазера. Розвиток лазерної генерації на початковій стадії і перехід в стаціонарний режим.
- Безперервний режим роботи лазера. Вихідна щільність потоку фотонів і вихідна потужність.
- Безперервний режим роботи лазера. Оптимізація вихідної потужності.
Імпульсний режим роботи лазера. Модуляція добротності
- Області використання імпульсних лазерів.
- Q- модуляція. Наочний опис отримання велетенських імпульсів. Графічне зображення процесів в лазерному середовищі при Q- модуляції.
- Q- модуляція. Балансні рівняння, що описують формування лазерного імпульсу.
- Q- модуляція. Вираз для щільності фотонів як функції інверсної різниці населенностей.
- Q- модуляція. Максимальна пікова вихідна потужність. Виграш в потужності в порівнянні з безперервним режимом.
- Q- модуляція. Енергія і тривалість імпульсу.
- Способи реалізації режиму Q- модуляції. Активна і пасивна Q- модуляція.
- Електрооптичні і акустооптичні модулятори.
Імпульсний режим роботи лазера. Синхронізація мод
- Синхронізація мод. Що це таке.
- Теоретичний опис синхронізації мод в частотній і часовій шкалі.
- Синхронізація мод. Основні співвідношення для тривалості імпульсу, його енергії і частоти дотримання імпульсів.
- Практичні методи реалізації синхронізації мод.
- Неоднорідне розширення. Доплерівське розширення.