270 likes | 421 Views
Lasery s ultrakrátkými optickými pulsy a jejich aplikace. Martin Hamar. SLO UP a FZÚ AV ČR Olomouc tř. 17. listopadu č. 50A, 772 07 Olomouc Tel.: 58563 1548 hamar@jointlab.upol.cz. Zdroje světelných záblesků. Blesk -250 ms-1,2 s Mrknutí oka-200 ms Úder srdce - 0,7-0,8s
E N D
Lasery s ultrakrátkými optickými pulsya jejich aplikace Martin Hamar SLO UP a FZÚ AV ČR Olomouctř. 17. listopadu č. 50A, 772 07 Olomouc Tel.: 58563 1548 hamar@jointlab.upol.cz
Zdroje světelných záblesků • Blesk -250 ms-1,2 s • Mrknutí oka-200 ms • Úder srdce - 0,7-0,8s • Žárovka 0,01s / 28μs (28μs = 7000 bliknutí během 1 mrknutí)
Co je ultrakrátké atto ..... a ......... 10-18 femto .... f ......... 10-15 piko ..... p ......... 10-12 nano ..... n ......... 10-9 mikro ….μ……… 10-6 mili …. m………10-3 kilo … .k……… 103 mega ….M………106 giga ..... G ......... 109 tera ..... T ......... 1012 Světlo, pohybující se rychlostí 300 tisíc kilometrů za sekundu (3.108 m/s), uběhne za 10 fs dráhu pouhých tří mikrometrů (3 μm), což odpovídá pěti vlnovým délkám červeného světla (vlnová délka kolem 0,6 μm)
Podivnosti světelných záblesků Heisenbergův princip neurčitosti Čím je světelný záblesk kratší, tím je barevnější.. Δt=100fs Δt=10fs Δλ=6nm Δλ=60nm Δt=0,2ms Δλ=3.10-12nm
5.mrknutí 1s 100.bliknutí 1.mrknutí 1s 1.bliknutí Měření času Počet možných mrknutí za 1s Počet bliknutížárovky za 1s Začínej mně z toho pálit voči. Mrkej! Nemáme na to celý den. Ne, ty mrkej. Hodiny Rezonátor Zdroj energie + + Oscilátor Počítadlo
133Cs n=1 s p d s n=2 p 6s n=3 n=4 n=5 Cs | 6s 2S1/2, F > Cs | 6p 2P3/2, F > Jak funguje čas 3 589 6589 785-té zabliknutí... 91 926 317 706 Hz ± 46μHz Přesnost frekvence - 5· 10-15Hz
Světelné hodiny Tak ještě jednou. Kolik THz-ců to je ? ? ? νo≈500THz Nepřesnost 1s během délky trvaní celého vesmíru. Femtosecond Optical Frequency Comb:Principle, Operation, and Applications Jun Ye and Steven T. Cundiff, Kluwer Academic Publishers / Springer Norwell, MA, (2004), p. 232
Jak na ultra-krátké záblesky? ∆ν=c/n2L S(ν) δν ν Int. t ∆t = 2L/c δt Int. t δt=1/N∆ν L
Synchronizace módů • Náhodná fáze módů • Synchronizovaná fáze módů
Absorbér Absorbér Absorbér Jak na ultra-krátké záblesky? • Pasivní techniky Stát, tu se nesmí běžet! Absorbér Exit Zesilovač Šéfe, já bych tam nestál Těch je nějak moc Absorbér Exit Správně šéfe. Vy víte jak na ně. Absorbér Exit Zesilovač
Jak na ultra-krátké záblesky? • Pasivní techniky Synchronizace Kerrovskou čočkou (KLM) 4 Ψ(t)= an(t)Ψn μ(t) Nudááá n=1 Áááá! ω Jsem tu nebo tam? ω, 2ω, 3ω
A0 I δτ t nel| E(t) |2z t1 t2 t = / t t2 t1 t ω-ωlaser t1 t t2 Pulsy v Kerrovském prostředí
ρ n ρ Gaussův svazek v Kerrovském prostředí
Techniky synchronizace módů • Pasivní techniky • Synchronizace Kerrovskou čočkou (KLM) CW Synchronizované módy
Techniky zkracování pulsů • Využití mřížek a hranolů • Využití zrcadel s čirpem
Hranoly ke kompenzaci disperze Výstupní zrcadlo Zadní zrcadlo Krystal Ti:Safir Co potřebujeme k femtosekundovým pulsům
Aplikace laserů s ultrakrátkými pulsy • Frekvenční hřeben
fo fr Aplikace laserů s ultrakrátkými pulsy • Frekvenční hřeben
Signál fotodioda lokální oscilátor • Heterodynní detekce
Měření absolutní frekvence ƒlaser = ƒ ± ƒB = n ƒr + ƒo ± ƒB νYb+=688 358 979 309 311±6Hz λYb+=435.8191133077330±3.7988·10-12nm
8057. otáčka... • Měření času • Vazba na jediný ion Hg+ Snadné chlazení • Vazba na neutrální atomy Ca Možnost práce s velkým počtem atomů • Vazba na molekuly (obvykle na molekulu jódu) Slabá intenzita fluorescence ve viditelné oblasti spektra. Femtosecond Optical Frequency Comb:Principle, Operation, and Applications Jun Ye and Steven T. Cundiff, Kluwer Academic Publishers / Springer Norwell, MA, (2004), p. 243
Měření absolutní vzdálenosti frep0≈1GHz, ΔL=1.5cm →změna délky rezonátoru ~1,5cm , ΔL=15cm →změna délky rezonátoru ~1,5mm Jun Ye,OPTICS LETTERS / Vol. 29, No. 10 / May 15, 2004
Zpřesnění měření času • Přesná spektroskopie • Zvýšeni přesnosti satelitní navigace • Zpřesnění měření vzdálenosti • Zvýšení přesnosti synchronizace telekomunikačních síti • Testovaní speciální a obecné teorie relativity • Kontrola časové neměnnosti fundamentálních konstat • Přímé měření časové závisloti elektrického pole • ultrakrátkých pulsů