AU kursuskatalog arkiv

Laserfysik (Q3) ( forår 2011 - 5 ECTS )

Rammer for udbud

• Uddannelsessprog: dansk
• Niveau: Bachelorkursus Del af Teknisk fysik fagpakke
• Semester/kvarter: 3. kvarter
• Timer per uge: 7
• Deltagerbegrænsning:
• Undervisningssted: Århus
• Hovedområde: Det Naturvidenskabelige Fakultet
• Udbud ID: 27118

Formål

Det primære formål med kurset er at forstå fysikken bag forskellige lasertyper, som hyppigt benyttes i forskningsverdenen. Generelle egenskaber for kontinuerte og pulserede lasere bliver udledt, og specifikke karakteristika gennemgås for udvalgte lasersystemer. Med udgangspunkt i den klassiske beskrivelse af lys og den kvantemekaniske beskrivelse af atomer, vil den studerende blive fortrolig med den såkaldte semiklassiske model for vekselvirkningen mellem lys og atomer. Denne model er relevant for forståelsen af en lasers virkemåde og yderst vigtig for beskrivelsen af atomers opførsel under påvirkning af laserlys. Desuden diskuteres ikke-lineære effekter og anvendelsesmuligheder.

Indhold

• Lys-atom vekselvirkning beskrevet ved den klassiske Lorentz model.
• Tæthedsmatrix-beskrivelsen med udgangspunkt i den tidsafhængige Schrödinger-ligning.
• Optiske Bloch ligninger og Maxwell-Bloch ligningerne.
• Rateligninger for atom-lys vekselvirkning.
• Koherænte effekter af atom-lys vekselvirkningen, herunder elektromagnetisk induceret transparens.
• Kriterier og modeller for kontinuert laservirkning, forstærkning og tab.
• Effekter af forstærkningsmætning, hulbrænding og forbredning. Single- og multimode laservirkning.
• Tidsafhængig laservirking: Relaksations-oscillationer og "Q-switching".
• Mode-låste" lasere: Multi-mode laservirkning og ultra-korte laserpulser.
• Gaussiske beams og optiske resonatorer.
• Ikke-lineær optik: Frekvensfordobling og fase-matching.
• Specifikke lasersystemer og deres anvendelser.

Læringsmål

Når kurset er afsluttet forventes den studerende at kunne:   

• Beskrive vekselvirkningen mellem lys og atomer vha. både klassiske og kvantemekaniske metoder, herunder både kohærente og ikke-kohærente processer.
• Opstille modeller for virkemåden af lasere samt at forstå ingredienserne i faktiske lasere. Dette inkluderer både kontinuerte og pulserede lasere.
• Redegøre for specifikke lasersystemers virkemåde.
• Opstille modeller for propagation af laserstråler i materialer, gennem basale optiske komponenter og i kaviteter.
• Beskrive udvalgte ikke-lineære optiske fænomener.

Faglige forudsætninger

Atom-og molekylfysik

Underviser

Brian Julsgaard

Undervisnings- og arbejdsform

2x2 timers forelæsning og 3 timers øvelser om ugen.

Litteratur

P.W. Milonni and J.H. Eberly, Laser Physics (John Wiley & Sons, New Jersey, 2010, ISBN-13: 978-0-470-38771-9)

Kursushjemmeside

Skemaplacering (forelæsninger)

Blokpar B mandag 10-12 + onsdag 10-12 

Eksamensterminer

Eksamen: 3. kvarter

Placering: Uge 11

Reeksamen: August

http://science.au.dk/uddannelse/undervisning/eksamen/regler-for-tilmelding-til-kurser-med-fastlagt-eksamen/

Udbyder

Indgår i følgende studieordninger

Tilmelding til undervisning

Bedømmelse

• Mundtlig eksamen 25 min., uden forberedelse
• Bedømmes efter 7-trinsskalaen
• Medvirken af intern censur