1. Koherencja (spójność, monochromatyczność). Koherencja czasowa i przestrzenna.

Wyznacznik koherencji:
(
-szer. połówkowa;
-częst. podstawowa).

Interferometr Michelsona: Interferometr ten składa się z dwóch zwykłych zwierciadeł oraz jednego zwierciadła półprzepuszczalnego. Na wejściu interferometru znajduje się zwierciadło półprzepuszczalne ZP1, które dzieli wchodzącą wiązkę na dwie części z których każda trafia na oddzielne zwierciadło(Odpowiednio Z1 i Z2). Wiązki odbijają się od zwierciadeł i trafiają z powrotem na to samo zwierciadło półprzepuszczalne, gdzie łączą się ze sobą znowu w jedną wiązkę w której zachodzi interferencja. Różnicę dróg optycznych w tym interferometrze uzyskuje się za pomocą zmian położenia jednego ze zwierciadeł. Przy pewnym Dl dochodzi do wytłumienia.
;
. Źródło jest bardziej koherentne, gdy
jest mniejsze - dłuższy czas koherencji.

2. Dwa lasery o różnych dł.fali; obliczyć odległość f jako c/λ (ok. 100GHz);

3. Poszerzenie jednorodne i niejednorodne

Szerokość naturalna linii jest najmniejszą wartością jaką może mieć linia widmowa. W warunkach rzeczywistych szerokość linii może ulec tylko zwiększeniu. Zjawiska zwiększające szerokość widmową linii można podzielić na dwie grupy: powodujące poszerzenie jednorodne i niejednorodne .

• Poszerzenie jednorodne linii widmowych

Występuje wtedy, gdy zjawisko powodujące poszerzenie linii widmowej w jednakowym stopniu oddziałuje na linię każdego atomu. Cały układ atomów wykazuje wtedy takie samo poszerzenie jak pojedynczy atom. W układzie takim nie można oddziaływać na pojedyncze atomy lub grupy atomów bez naruszania stanu wszystkich pozostałych atomów.

W pobudzonych ośrodkach gazowych typowym zjawiskiem powodującym poszerzenie jednorodne są zderzenia niesprężyste między atomami. Mechanizm tego zjawiska jest prosty: jeśli podczas emisji kwantu promieniowania atom zderzy się z innym atomem przechodzi on natychmiast do stanu podstawowego i akt emisji zostanie przerwany. W ten sposób następuje skrócenie wysyłanego ciągu falowego i linia widmowa ulegnie poszerzeniu. Ponieważ częstotliwość zderzeń rośnie z ciśnieniem gazu dlatego ten typ poszerzenia jednorodnego zwany jest poszerzeniem ciśnieniowym. (Funkcja Lorentza).

• Poszerzenie niejednorodne linii widmowych

W pobudzonym ośrodku gazowym jednym z mechanizmów prowadzących do poszerzenia niejednorodnego jest termiczny ruch atomów - atomy poruszają się bezwładnym ruchem termicznym w różnych kierunkach i z maxwellowskim rozkładem prędkości, zależnym od temperatury gazu T. W wyniku efektu Dopplera powoduje to zmianę częstotliwości rezonansowej n_o grupy atomów o prędkości termicznej v_T zgodnie z zależnością:
gdzie c - prędkość swiatła

Każda grupa atomów o stałej prędkości termicznej v_T emituje linie widmowe o jednakowej naturalnej szerokości Dn_N, jednak linie poszczególnych grup atomów o innych prędkościach termicznych są porozsuwane zgodnie z prawem Maxwella wzdłuż osi częstotliwości. Obwiednie wszystkich cząstkowych linii grup atomowych tworzą wypadkową, która ma kształt krzywej Gaussa.

Połówkowa szerokość linii widmowej, zwana szerokością dopplerowską Dn_D zależy od temperatury gazu T i jego masy atomowej M; wzrost temperatury powoduje zwiększenie szerokości linii, zaś wzrost masy atomowej powoduje jej zmniejszenie.

4. Wzmocnienie różniczkowe

; B-wsp. absorpcji. Aby g>0 trzeba wykonać inwersję obsadzeń. Wówczas N₂>N₁. Wzm. światłowodowy - odcinek światłowodu domieszkowany i „pompuje się” ośrodek. Puszcza się światło i atomy wchodzą na trzeci poziom, ale spadają na drugi i jest ich więcej niż na poz.1-inwersja obsadzeń. Pompujemy światłem krótszym niż światło wzmacniane. 1550nM można wzmocnić 30dB.

5. Inwersja obsadzeń

Odwrócenie naturalnego porządku jaki rządzi obsadzeniem poziomów. Pompowanie Jest to przekazanie większej grupy atomów na poziom wyższy energetycznie.

6. Szerokość spektralna.

- odległość w częst. mdzy rezonatorami. (Free Spectral Range)

9. Laser He-Ne 632,8nm

Budowa: Między dwoma równolegle ustawionymi zwierciadłami Z₀ i Z_T tworzącymi rezonator optyczny umieszczona jest szklana, wyładowcza rura laserowa R_L wypełniona mieszaniną helu i neonu. Oba końce rury zamykają płytki (okienka Brewstera) B, wykonane ze szkła optycznego i ustawione ukośnie tak, aby normalne do ich płaszczyzn tworzyły z osią rury laserowej (kierunkiem promieniowania), tzw. kąt Brewstera α_B.

Kąt Brewstera α_B: tg (a_B) = n, gdzie n jest współczynnikiem załamania materiału okienka,

jest kątem, przy którym przy padaniu światła niespolaryzowanego następuje całkowita polaryzacja liniowa promienia odbitego, w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny kartki.

10. R balastowy

Kompensuje rezystancję dynamiczną ujemną, Potrzebny do zainicjowania wysokiego napięcia. 100kΩ.

War. zasilania lasera - optymalna gęstość prądu - 0,5-5 mA/mm², zależy od średnicy rury wyładowczej.

11. Laser PP:

absorpcja - pochłanianie przez elektron fotonu (kwantu energii świetlnej), w wyniku czego atom przechodzi na wyższy poziom energetyczny (E₂). Energia fotonu spełnia w tym przypadku następującą zależność:
, gdzie: h - stała Plancka, γ- częstotliwość fotonu.

emisja spontaniczna - przejście atomu ze stanu o energii wyższej E₂ do stanu o energii niższej E₁, w wyniku czego wyemitowany jest foton o energii hf

emisja wymuszona - foton o energii E₂- E₁ wymusza emisję fotonu o takiej samej fazie, częstotliwości, polaryzacji i kierunku rozchodzenia się

ŚWIATŁOWODY

Rdzeń musi mieć większy wsp. załamania niż ośrodek otaczający - umożliwia efekt całkowitego wewn. odbicia.

Równiania Maxwella

War. jednomodowości:

Długość fali odcięcia - dł. poniżej której światłowód pracuje w trybie wielomodowym, pow. tej dł. światłowód pracuje w trybie 1-modowym.

Dyspersja modowa - mody propagują się różną drogą - różnica czasów.

Dyspersja chromatyczna - różne λ prop. się z różnymi prędkościami

---