bài giảng laser và ứng dụng - mở đầu

LASER VÀ ỨNG DỤNG TS. Nguyễn Thanh Phương Bộ môn Quang học và Quang điện tử Mở đầu 06/11/2013 3 Out line 45 lý thuyết + bài tập: Chương I: photon và nguyên tử Chương II: khuếch đại laser Chương III: phát xạ laser Chương IV: các loại laser và ứng dụng Giáo trình: B. E.A. Saleh and M. C. Teich, Fundamentals of Photonics, John Wiley & Sons, Inc. 2007. Chương 13, 14, 15 06/11/2013 4 Laser là gì? femto-second TiSa laser Femtosource-200, by Femtosource standing-wave fs-oscillator 06/11/2013 5 Laser là gì? amplifier: Titan- Saphire crystal multilayer dielectric mirror on piezo- electric transducer multilayer dielectric chirped mirror single-axis translation stage triple control mirror mount lens for mode matching of pump beam pump beam: frequency doubled, diode pumped YAG laser water-cooling of crystal standing-wave fs-oscillator flexure stage femto-second TiSa laser Femtosource-200, by Femtosource 06/11/2013 6 Laser là gì? 06/11/2013 7 Menlo Systems FC 8003/8004 SHG PCF f 0 f REP external Ti:Sa Pump-laser for Ti:Sa   MASER laser Complex laser system: octave-spanning optical frequency comb Grating Enhanced External Cavity Diode Laser A.Wicht et al., Appl. Phys. B 78 (2004) 137 Laser là gì? folded feedback cavity with confocal geometry volume holographic transmission phase grating laser diode mount with TEC-cooler l/4-waveplate for frequency-stabilization 06/11/2013 9 Tại sao phải nghiên cứu lasers? Lasers are used for medical applications 06/11/2013 10 Tại sao phải nghiên cứu lasers? Lasers may be the key part for future power plants (fusion reactors) tubes contain the laser beams 1 ns pulse duration, 45 kJ/pulse, 100 TW peak power Lawrence-Livermore Laboratory, USA, National Ingnition Facilty, NOVA laser system [...]... cứu lasers? Lasers are used in many ultra-high precision physics experiments Lasers will soon replace microwave-clocks to define the unit of time laser ranging laser gyro 06/11/2013 14 Tại sao phải nghiên cứu lasers? Lasers can be cheap (few US$ per piece) laser diodes & diode lasers most laser diodes are complete diode laser systems 06/11/2013 15 Tại sao phải nghiên cứu lasers? Last but not least: lasers...Tại sao phải nghiên cứu lasers? Lasers are a key part of todays consumer electronics, telecommunication, and computer technology Digital Video Disk (DVD) 06/11/2013 11 Why to deal with lasers? Laser Transmitter modules for Fiber Optics Communication Diode laser for optical data storage 06/11/2013 12 Why to deal with lasers? Material processing Plastics welding with diode lasers [ Leister Process... hóa trị, dạng liên kết xác định cấu trúc các mức năng lượng Có 3 loại tương tác tương trong phân tử và các chuyển dời ứng với các vùng bước sóng khác nhau: Chuyển dời quay – vùng sóng vi ba và hồng ngoại xa Chuyển dời dao động – vùng sóng hồng ngoại Chuyển dời điện tử - vùng sóng khả kiến và tử ngoại - Chuyển động quay của phân tử 2 nguyên tử: Chuyển động quay của một phân tử với mômen quán tính J xung... hàm sóng thỏa mãn (1.3) và (1.4) E1, E2 En là các giá trị riêng, các hàm sóng (r,t) tương ứng là các hàm riêng Tập hợp các giá trị riêng tạo thành phổ các mức năng lượng có thể của hạt b) Mức năng lượng nguyên tử - nguyên tử Hydro và các ion tương tự: hạt nhân có điện tích +Ze, 1 điện tử có điện tích - e: V(r ) = - Ze2/r, từ PT (1.3): M r Z 2e 4 1 En  , n  1,2,3 2 2 2 (4o ) 2 n (1.5) Mr: khối lượng... trạng thái nào ứng với số lượng tử quỹ đạo L lớn hơn sẽ bền vững hơn Nếu L cũng bằng nhau thì mức cơ bản sẽ ứng với J nhỏ nhất (nếu số điện ở lớp vỏ điện tử ngoài cùng < ½ số điện tử tối đa) và ứng với J lớn nhất (nếu số điện ở lớp vỏ điện tử ngoài cùng > ½ số điện tử tối đa) 06/11/2013 29 I.1.1 Mức năng lượng c) Phân tử Cấu tạo từ 2 hay nhiều nguyên tử gồm 2 loại tương tác: Liên kết ion và liên kết hóa... cool… 06/11/2013 16 Laser là gì? Buồng cộng hưởng Môi trường khuếch đại Chùm tia laser LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) consists of two units: (i) Khuếch đại quang: Biến đổi năng lượng bơm thành “bức xạ kết hợp" (ii) Buồng cộng hưởng: cung cấp hồi tiếp quang học để duy trì dao dộng 06/11/2013 17 Chương I: photon và nguyên tử I.1 Nguyên tử, phân tử và chất rắn I.1.1 Mức... tử quay  Er = r(r +1)ћ2 (1/2J) r = 0,1,2 (1.19) Khe năng lượng của chuyển động quay nằm chủ yếu từ 1 0-4 đến 1 0-2 eV 06/11/2013 30 I.1.1 Mức năng lượng - Chuyển động dao động của phân tử 2 nguyên tử : Chuyển động dao động của phân tử 2 nguyên tử (N2, CO, HCl ) do lực hấp dẫn giữa nguyên tử với nhau và tie lệ với khoảng cách x giữa hạt nhân của 2 nguyên tử Gọi M1, M2 là khối lượng 2 nguyên tử ta có khối... 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d10 Mỗi cấu hình trạng thái điện tử chứa bên trong nó một số các trạng thái siêu cấu trúc tuân theo quy luật tương tác spin-quỹ đạo Đối với đa số các nguyên tố nhẹ và trung bình tương tác chủ yếu trong nguyên tử là tương tác giữa các mômen động lượng quỹ đạo với nhau và giữa các mômen động lượng spin với nhau 06/11/2013 27 I.1.1 Mức năng lượng  L   li (1.14) i   S   Si (1.15) i    J... hàm chỉ phụ thuộc vào tọa độ và không thay đổi theo thời gian (1.2)  (r , t )   (r ) exp[ j ( E / )t ] (1.1)  2 2    (r )  V (r ) (r )  E (r ) 2m (1.3) (1.3) là phương trình Schrödinger đối với các trạng thái dừng    2 dxdydz  1 (1.4)  06/11/2013 19 I.1.1 Mức năng lượng chỉ với một số giá trị năng lượng E1, E2 En nhất định mới tồn tại hàm sóng thỏa mãn (1.3) và (1.4) E1, E2 En... số lượng tử mômen toàn phần hay số lượng tử nội 06/11/2013 22 I.1.1 Mức năng lượng - Nguyên tử nhiều điện tử: hạt nhân có điện tích +Ze, bao quanh bởi Z điện tử mỗi điện tử có điện tích - e 2 Z 2  i  (r )  V (r ) (r )  E (r ) (1.11) 2m  i 1 Thế năng bao gồm năng lượng tương tác giữa các điện tử với hạt nhân và giữa các điện tử với nhau: Ze 2 Z Z e 2 V (r )     i 1 ri i 1 j 1 ri , j . LASER VÀ ỨNG DỤNG TS. Nguyễn Thanh Phương Bộ môn Quang học và Quang điện tử Mở đầu 06/11/2013 3 Out line 45 lý thuyết + bài tập: Chương I: photon và nguyên tử Chương. 14, 15 06/11/2013 4 Laser là gì? femto-second TiSa laser Femtosource-200, by Femtosource standing-wave fs-oscillator 06/11/2013 5 Laser là gì? amplifier: Titan- Saphire crystal multilayer. doubled, diode pumped YAG laser water-cooling of crystal standing-wave fs-oscillator flexure stage femto-second TiSa laser Femtosource-200, by Femtosource 06/11/2013 6 Laser là gì? 06/11/2013