Zad 1

Zad 2

Zad 3

Emisja spontaniczna.

Zachodzi wtedy, gdy elektrony znajdujące się na poziomach wzbudzonych w sposób spontaniczny wracają na niższe poziomy energetyczne, emitując przy tym fotony. Zjawisko występuje powszechnie i odpowiada za niemal każde świecenie ciał, np. gazow rozgrzanych, wzbudzonych atomow, ciał ciekłych i stałych, a także urządzeń elektronicznych diodę elektroluminescencyjną (LED).

Emisja wymuszona.

W optyce emisja wymuszona to proces emisji fotonow przez materię w wyniku oddziaływania z innym fotonem. Foton inicjujący emisję nie jest pochłaniany przez materię, wytwarzany foton ma fazę i częstotliwość taką samą jak foton oryginalny. Zjawisko to odgrywa ważną rolę w emisji fotonow przez ciała, a szczegolne znaczenia odgrywa w laserach, będąc podstawą ich działania.

Zad 4

Warunek wzmocnienia kwantowego.

Układ pompujący dostarcza energię do ośrodka czynnego, w ośrodku czynnym w odpowiednich warunkach zachodzi akcja laserowa, czyli kwantowe wzmacnianie (powielanie) fotonow, a układ optyczny umożliwia wybranie odpowiednich fotonow.

Co to jest inwersja obsadzeń.

W mechanice statystycznej pojęcie określające stan układu w ktorym w stanie o energii większej (wzbudzonym) jest większa liczba cząstek niż w stanie o energii niższej (podstawowym). Inwersja obsadzeń jest fundamentalnym pojęciem umożliwiającym zrozumienie działania

lasera.

Zad 5

Na czym polega istota generacji laserowej.?

Na zjawisku całkowitego wewnętrznego odbicia.

Zad 6

Co to jest układ cztero poziomowy i trój poziomowy lasera. Który jest korzystniejszy dla lasera i dlaczego.

Laser trójpoziomowy. (koniecznie rysunek)

Atomy w stanie 1 zostają wzbudzone do stanu 3 przez zderzenie z elektronami, fotonami lub wzbudzonymi atomami o odpowiedniej energii. Po przerwaniu pompowania wzbudzone atomy będą na ogół stopniowo powracać do stanu równowagi termicznej. Nazywane jest to relaksacją. Ponieważ relaksacja stanowi wynik procesow statystycznych, stałą relaksacji definiujemy jako średnią prawdopodobieństw relaksacji wzbudzonych atomow w jednostce czasu. Prawdopodobieństwo termicznego wzbudzenia atomu ze stanu dolnego WL do gornego WU związane jest z prawdopodobieństwem

procesu odwrotnego, tj. przejścia z WU do WL, zachodzącego na skutek relaksacji termicznej. Jeżeli wzbudzenie jest na tyle silne, że N2 > N1 , mamy inwersję obsadzeń.

Laser czteropoziomowy.(koniecznie rysunek)

W laserze czteropoziomowym dolny poziom przejścia laserowego jest poziomem najniższym, co powoduje że w równowadze termicznej większość atomów jest na tym poziomie. Zatem w celu odwrócenia obsadzeń należy przez intensywne pompowanie zmniejszyć co najmniej do połowy liczbę atomów na najniższym poziomie. 

Korzystniejszy jest 4-poziomowy, bo mniej energii jest potrzebne do uzyskania inwersji obsadzeń

Zad 7

Jak w złączu półprzewodnik. p-n powstaje inwersja obsadzeń?

Inwersję obsadzeń poziomow energetycznych (inaczej pompowanie) uzyskuje się poprzez wstrzykiwanie mniejszościowych nośnikow ładunku do obszaru złącza p-n (lub heterozłącza)

spolaryzowanego w kierunku przewodzenia.

Zad 8

Idea wzmacniacza światłowodowego

Wzmacniacze światłowodowe zastępują regeneratory sygnału, a ich zadaniem jest dodatkowo kompensacja strat wzdłuż trasy włokna światłowodowego. Rozrożniamy wzmacniacze domieszkowane (wpinane jako fragment światłowodu w aktualną linię): PDFA, EDFA

(najpopularniejszy, domieszkowany erbem), wykorzystujące diody laserowe (Fabry-Perota, z falą bieżącą TWA) oraz stosujące efekty nieliniowe (Ramana, Brillouina).

Zad 9

Na czym polega idea transmisji WDM?

Zwielokrotnianie w dziedzinie długości fali, jest to rodzaj technologii zwielokrotniania sygnałow, za pomocą światła laserowego. Zasada działania polega na podziale światła laserowego na kilka (nawet do kilkuset) fal o rożnych długościach, przesyłanych w tym samym czasie, w tym samym medium transmisyjnym (włoknie optycznym). Każda długość tworzy osobny "kanał", który może przenosić informację. W zależności od liczby kanałow rozrożniamy technologię CWDM - Coarse Wave Division Multiplexing i DWDM - Dense Wavelength Division Multiplexing. Przy CWDM jest do dyspozycji 8 długości fal, przy DWDM ich liczba może sięgać 40, 80 i więcej.

Zad 10

Kolimator:

Urządzenie optyczne do przekształcania rozbieżnych wiązek promieniowania w wiązki równoległe; stosowany najczęściej jako część innych przyrządów optycznych.

Sprzęgacz:

Sprzęgacz umożliwia wprowadzanie mocy świetlnej z kilku światłowodów do jednego, lub z jednego do kilku. Zwykle element pasywny.

Cyrkulator:

Urządzenie o trzech lub więcej portach wejściowych mające za zadanie kierowanie sygnału z danego wejścia na ściśle określone wyjście.

Siatka Bragga:

Wykorzystuje się je do separacji kanałów w telekomunikacyjnej technice WDM.

Dyfrakcyjna siatka światłowodowa stanowi część rdzenia, w którym wytworzono periodyczną zależność współczynnika załamania wzdłuż osi światłowodu. Jest ważnym elementem nie tylko układów sprzęgających, ale jest również podstawową strukturą zwierciadeł, rezonatorów laserów światłowodowych.

---