У твърдил: …………………..
Декан
/проф. дфзн Ал. Драйшу/
Дата .............................
СОФИЙСКИ УНИВЕРСИТЕТ “СВ. КЛИМЕНТ ОХРИДСКИ”
Специалност:
Медицинска физика
УЧЕБНА ПРОГРАМА Дисциплина: Лазерна физика: видове лазери Преподавател: доц. д-р Иван Хълтъков
Асистент:
Учебна заетост
|
Форма
|
Хорариум
|
Аудиторна заетост
|
Лекции
|
30
|
Семинарни упражнения
|
-
|
Практически упражнения (хоспетиране)
|
45
|
Обща аудиторна заетост
|
75
|
Извънаудиторна заетост
|
Реферат
|
-
|
Доклад/Презентация
|
-
|
Научно есе
|
-
|
Курсов учебен проект
|
-
|
Учебна екскурзия
|
-
|
Самостоятелна работа в библиотека или с ресурси
|
75
|
|
|
|
|
|
|
|
Обща извънаудиторна заетост
|
75
|
ОБЩА ЗАЕТОСТ
|
150
|
Кредити аудиторна заетост
|
2,5
|
Кредити извънаудиторна заетост
|
2,5
|
ОБЩО ЕКСТ
|
5
|
№
|
Формиране на оценката по дисциплината1
|
% от оценката
| -
| Практически упражнения |
25
| -
|
|
| -
|
|
| -
| |
| -
| |
| -
| |
| -
| |
| -
| |
| -
| |
| -
| |
| -
| |
| -
| Изпит писмен |
75
|
Анотация на учебната дисциплина:
|
Курсът е едносеместриален, с хорариум от 2 часа лекции и 3 часа практикум седмично или общо 75 часа. Изборен е за студентите от БС “Медицинска физика” и е за всички други бакалавърски специалности.
В курса подробно се разглеждат особеностите, принципите на работа, физичните процеси, конструкцията и свойствата на основните видове лазери.
Голяма част от изложението е подкрепено с практически упражнения, свързани с изучаване на действието и измерване на характеристиките на някои от основните видове лазери.
Материалът е изложен в следните основни раздели:
- твърдотелни лазери;
- полупроводникови лазери;
- лазери с органични багрила и течна работна среда;
- газови лазери с неутрални атоми, с непрекъснато и импулсно действие;
- газови лазери с йони;
- газови лазери с молекули, използващи вибрационни преходи, с непрекъснато и импулсно действие;
- газови лазери с молекули, използващи електронни преходи, с импулсно действие;
- методи за измерване на характеристиките на лазерното лъчение.
Първият раздел запознава с най-разпространените твърдотелни лазери: рубинов лазер, неодимови лазери, вибронни лазери и лазери с цветни центрове.
Полупроводниковете лазери са разгледани отделно във Втори раздел.
В Трети раздел се излагат газовите лазери с неутрални атоми, с непрекъснато и импулсно действие: хелиево-неонов лазер, лазери с пари на медта и златото.
В Четвърти са представени лазерите с йони: аргонов, криптонов, хелиево-селенов и хелиево-кадмиев лазери.
Пети раздел се занимава основно с газовите лазери с молекули и вибрационни преходи, с непрекъснато действие: лазер с въглероден диоксид и лазер с въглероден оксид.
С особеностите на горните лазери, но при работа в импулсен режим запознава Шести раздел.
Седми раздел е посветен на газовите лазери с молекули, използващи електронни преходи и с импулсно действие: водороден лазер, азотен лазер и ексимерни лазери.
В последния раздел накратко се изброяват методите за измерване на характеристиките на лазерното лъчение.
Курсът е подходящ за онези, за които използването на лазери в една или друга област ще бъде от значение.
При изпита студентът развива писмено две теми, след което излага устно написаното. В зависимост от представянето се поставят от два до пет допълнителни въпроса, на които студентът отговаря устно. Отчитайки резултатите от практикума, оценката се поставя въз основа на следните критерии:
- 3 - при овладяване единствено на главните физични идеи;
- 4 - при овладяване на основните физични идеи и добро познаване на съществената част от фактологичния материал;
- 5 - при овладяване на основните физични идеи,и много добро познаване на фактологичния материали решена задача;
- 6 - при овладяване на основните физични идеи, отлично познаване на фактологичния материал, решена задача и правилни отговори на допълнителните въпроси.
|
Предварителни изисквания: |
Изслушани курсове по: Математически анализ / Математика, Математични методи на физиката, Обща физика
|
Очаквани резултати:
|
Успешно завършилите студенти ще познават особеностите, принципите на работа, физичните процеси, конструкцията и свойствата на основните видове лазери.
|
Лекции
№
|
Тема:
|
Хорариум
|
1.
|
Твърдотелни лазери. Общи особености. Конструкция: работна среда, източници за възбуждане, системи за възбуждане. Рубинов лазер. Неодимови лазери.
|
3
|
2.
|
Вибронни лазери. Особености на работната среда. Квантово-механична система. Лазер с александрит. Други вибронни лазери.
|
2
|
3.
|
Лазери с цветни центри. Особености. Работна среда. Квантово-механична система. Конструкция. Свойства.
|
2
|
4.
|
Полупроводникови лазери. Основни видове. Инжекционни лазери с p-n преход. Структура на енергетичните състояния и инверсна населеност. Характеристики.
|
2
|
5.
|
Лазери с органични багрила. Общи особености. Свойства на органичните багрила: квантово-механична система, видове преходи, спектри на поглъщане и луминесценция. Лазери с органични багрила: работна среда, работни преходи, възбуждане. Методи за пренастройка.
|
3
|
6.
|
Газови лазери с неутрални атоми. Особености: общи особености, особености при възбуждане с газов разряд. Хелиево-неонов лазер. Лазери с неутрални атоми на метални пари. Йоден лазер.
|
2
|
7.
|
Йонни газови лазери. Общи особености. Аргонов лазер: квантово-механична система, спектър на генерация и форма на спектралната линия, процеси на възбуждане, конструкции. Криптонов лазер. Йонни лазери с метални пари: хелиево-кадмиев лазер, хелиево-селенов лазер.
|
3
|
8.
|
Молекулни газови лазери. Структура на енергетичните състояния на молекулите и видове преходи. Лазер с въглероден диоксид: енергетични състояния, спектрални линии, процеси на възбуждане и релаксация.
|
3
|
9.
|
Видове лазери с въглероден диоксид. Лазери с надлъжен разряд и бавен проток. Отпоени лазери с надлъжен разряд. Вълноводни лазери. Лазери с бърз проток. Лазери с високочестотно възбуждане. ТЕА лазери. Газодинамичен лазер с въглероден диоксид.
|
2
|
10.
|
Лазери с въглероден оксид. Общи особености. Квантово-механична система. Процеси на възбуждане. Процес на генерация. Конструкция.
|
2
|
11.
|
Химични лазери. Общи особености. Методи за възбуждане и квантово-механична система. Флуороводороден лазер. Други химични лазери.
|
2
|
12.
|
Молекулни газови лазери с електронни преходи. Общи особености. Водороден лазер. Азотен лазер. Ексимерни лазери.
|
2
|
13.
|
Измерване на параметрите на лазерното лъчение. Измерване на енергетичните характеристики. Измерване на спектралните характеристики. Измерване на времевите характеристики. Измерване на параметрите на светлинния сноп.
|
2
|
Практически упражнения
№
|
Тема:
|
Хорариум
|
1.
|
Измерване на качеството на оптични елементи, прилагани в лазерната техника.
|
6
|
2.
|
Хелий-неонов лазер с външен резонатор. Изследване на параметрите. Контрол на модовата структура.
|
6
|
3.
|
Рубинов лазер в режим на свободна генерация.
|
6
|
4.
|
Неодимов лазер в режим на свободна генерация и в режим на модулация на доброкачествеността на резонатора.
|
6
|
5.
|
Холография.
|
6
|
6.
|
Изследване на характеристиките на полупроводников лазер.
|
6
|
7.
|
Контрол на качеството на лазерен сноп извън резонатора – пространствена филтрация и конверсия на модовете.
|
6
|
8.
|
Защита на протоколи от упражненията
|
3
|
Конспект за изпит
№
|
Въпрос
|
1.
|
Твърдотелни лазери. Общи особености. Конструкция: работна среда, източници за възбуждане, системи за възбуждане.
|
2.
|
Рубинов лазер. Неодимови лазери.
|
3.
|
Вибронни лазери. Особености на работната среда. Квантово-механична система. Лазер с александрит. Други вибронни лазери.
|
4.
|
Лазери с цветни центри. Особености. Работна среда. Квантово-механична система. Конструкция. Свойства.
|
5.
|
Полупроводникови лазери. Структура на енергетичните състояния и инверсна населеност. Основни видове. Инжекционни лазери с p-n преход. Инжекционни лазери с хетеропреходи. Характеристики.
|
6.
|
Лазери с органични багрила. Общи особености. Свойства на органичните багрила: квантово-механична система, видове преходи, спектри на поглъщане и луминисценция. Лазери с органични багрила: работна среда, работни преходи, възбуждане. Методи за пренастройка.
|
7.
|
Газови лазери с неутрални атоми. Особености: общи особености, особености при възбуждане с газов разряд. Хелиево-неонов лазер. Лазери с неутрални атоми с пари на метали
|
8.
|
Йонни газови лазери. Общи особености. Аргонов лазер: квантово-механична система, спектър на генерация и форма на спектралната линия, процеси на възбуждане, конструкции. Криптонов лазер. Йонни лазери с метални пари: хелиево-кадмиев лазер, хелиево-селенов лазер.
|
9.
|
Молекулни газови лазери. Структура на енергетичните състояния на молекулите и видове преходи. Лазер с въглероден двуокис: енергетични състояния, спектрални линии, процеси на възбуждане и релаксация.
|
10.
|
Видове лазери с въглероден двуокис. Лазери с надлъжен разряд и бавен проток. Отпоени лазери с надлъжен разряд. Вълноводни лазери. Лазери с бърз проток. Лазери с високочестотно възбуждане. ТЕА лазери. Газодинамичен лазер с въглероден двуокис.
|
11.
|
Лазери с въглероден окис. Общи особености. Квантово-механична система. Процеси на възбуждане. Процес на генерация. Конструкция.
|
12.
|
Химични лазери. Общи особености. Методи за възбуждане и квантово-механична система. Флуороводороден лазер. Други химични лазери.
|
13.
|
Молекулни газови лазери с електронни преходи. Общи особености. Водороден лазер. Азотен лазер. Ексимерни лазери.
|
14.
|
Измерване на параметрите на лазерното лъчение. Измерване на енергетичните характеристики. Измерване на спектралните характеристики. Измерване на времевите характеристики. Измерване на параметрите на светлинния сноп.
|
Библиография
Основна:
1. O. Svelto, “Principles of Lasers”, 5th Ed, Springer (2002).
2. A. E.Siegman, “Lasers”, University Science Books, MillValey, California CA94941.
3. Ф.Качмарек, “Введение в физику лазеров”, Мир, Москва (1981).
4. W. Koechner, “Solid State Laser Engineering”, 6th Ed, Springer (2005).
5. Г.Георгиев, С.Салтиел, "Практикум по квантова електроника и лазерна техника", Изд. на СУ "Св.Кл.Охридски" (1993), II издание (2004)
Допълнителна:
1. М. Ненчев, С.Салтиел, "Лазерна техника", Изд. "Наука и изкуство" и Изд. на СУ "Св.Кл.Охридски" (1994).
2. Л. В. Тарасов, “Физические основы квантовой электроники”, Советское радио, Москва (1976)
3. Н.В.Карлов, “Лекции по квантовой электронике”, Наука, Москва (1988)
Дата: 14.01.2013 г. Съставил:
/ доц. д-р Иван Хълтъков /
Сподели с приятели: |
