Az elektromágneses színkép és egyes tartományai

Az elektromágneses színkép és egyes tartományai

A spektrumtartomány különböző részein készített felvételek Amit az autós lát egy szembejövő jármű fénye mellett Egy Röntgen által készített felvétel A Napról készült röntgenfelvétel Amit egy IR kamera lát Gammasugaras átvilágítással a fémbõl készült fúró szerkezetét is láthatóvá lehet tenni

A Tejútrendszerről különböző spektrumtartományban készített felvételek

A hőmérsékleti sugárzás

Az atomi energianívók Az atomok diszkrét jól meghatározott energiaszintekkel rendelkeznek Energiaközlés a környezettel csak diszkrét energiacsomagokban Energianívók. Ε = E n - E m Ε = hν T = 1/ν E 2 λ = c/ν E 1 Helymeghatározás GPS E 0

A másodperc definíciója

A. Einstein (1917) indukált emisszió bekövetkezési valószínűség ~ B 12 N 1 w A 21 N 2 B 21 N 2 w (B 21 = B 12 A 21 ~ B 21 ν 3 )

Évtizedeken keresztül nem érzékeltek erősítést! Az erősítés feltétele: a gerjesztett állapotú részecskék száma legyen nagyobb mint az alapállapotúaké. Ez természetes körülmények között nem fordul elő, ezért gerjeszteni kell! Hogyan: kémiai reakció, elektronütközés, optikai gerjesztés. Ha van erősítés még nincs lézer! Visszacsatolás szükséges, ami az optikában tükörrel lehetséges. A két párhuzamos tükröt rezonátornak nevezzük. Reflecting Tükör surface 2 P f E f E i P i Steady state EM oscillations 1 Reflecting surface Tükör Optikai tengely Cavity axis x R 2 L R 1 Optical cavity resonator 1999 S.O. Kasap, Optoelectronics (Prentice Hall)

LightAmplification bystimulatedemission ofradiation LASER: MŰKÖDÉSI ELVET JELENT A lézerek különböznek egymástól: fizikai méret hullámhossz impulzushossz teljesítmény intenzitás

A fotonika,, a lézerek skálája 10-18 atto 10 18 exa 10-15 femto 10 18 15 peta zeta 10-12 piko 10 12 tera 10-9 nano 10 9 giga 10-6 mikro 10 6 mega 10-3 milli 10 3 kilo 10-2 centi 10 2 hekto 10-1 deci 10 1 deka Mindennapi élet

A lézerek mérete

Nagy Intenzitású Lézer Laboratórium High Intenzity Laser Laboratory (HILL) Excimer lézerrel pumpált rövid impulzusú lézerrendszerek kutatása, fejlesztése 80 mj, 600 fs (100 fs) 248 nm-en Nagy intenzitású lézer-anyag kölcsönhatások vizsgálata VUV és XUV keltése 100 µj, < 500 fs 83 nm-en

Kínai Atomenergiai Kutatóintézet Nagyenergiájú Lézer Laboratórium 100 J, 23 ns, 248 nm-en

National Ignition Facility

Hullámhossz Az első lézerek mézerek voltak Maser: Microwave Amplification by Stimulated Emission Mikrohullámú Infravörös Láltható Ultraibolya Röntgen (1953) (1960) (1980) Ok: A ~ BνB 3

Attofizika as 10-18 s fs 10-15 s ps 10-12 s ns 10-9 s µs 10-6 s Femto-kémia Zewail, 1999 1960 lézer szem ms 10-3 s 10 0 s ember 10 3 s 10 6 s 10 9 s 10 12 s gyorsfényképezés 10 15 s Univerzum 10 18 s

Impulzushossz 10 ps forgási (10-12 s) 1 ps rezgési 100 fs 10 fs PULSED DYE EXCIMER LASERS (10-15 s) 1 fs 100 as elektron Bohr modell T orbit ~ 150 as HHG új fizika (Krausz Ferenc) 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Idő

Teljesítmények (=energia/idő) ember teljesítménye 100-200 W ló 1 kw (LE) személygépkocsi 100 kw mozdony 3 MW repülőgép anyahajó 300 MW Paks 2 GW 0-24 óra 700 GW 100 fs

NOVA lézer; termonukleáris fúzió 1250 TW csúcsteljesítmény

Intenzitás [= energia/(felület x idő)] I = E/A t ha az energia egy test nem relativisztikus mozgási energiája 1 2 mv I = 2 A s v = 1 ρv 2 3 gépkocsi I 10 4 W/cm 2 lövedék 10 7 W/cm 2 meteor 10 10 W/cm 2 fény szoláris állandó 10-3 W/cm 2 napsugárzás lefókuszálva 10 W/cm 2 első lézerek 10 5-10 6 W/cm 2 (nemlineáris optika) lézerek (jelenleg) 10 21 W/cm 2

Short-pulse excimers

Új lehetőségek nagy intenzitásokon Lézeres termonukleáris fúzió Vákuum ultraibolya (VUV, 10-200 nm) és extrém ultraibolya (EUV 1-301 nm) sugárzás keltése Gyors elektronok által okozott fűtés tanulmányozása Laboratóriumi asztrofizika: sugárzásos lökéshullámok tanulmányozása Attoszekundumos (10-18 s) impulzusok az XUV tartományban. Elektron-dinamika valós idejű vizsgálata Lézeres elektrongyorsítás Ultrarelativisztikus kölcsönhatások: nemlineáris vákuum- polarizáció, e + -e - párkeltés vákuumból

Lézerek alkalmazása Anyagmegmunkálás Lézer-szike

Precíziós megmunkálás

Lézeres látás korrekció LEBENYVÁGÁS LÉZERREL LEBENYVÁGÁS 100 µm EXCIMER LÉZERNYALÁB MEGVÁLTOZOTT TÖRŐERŐ SZARUHÁRTYA SZOBRÁSZAT

Kozmetikai alkalmazások permanens szőrtelenítés tetováció eltávolítás

Festmények felületén lévő szennyeződések precíziós eltávolítása

Optikai kábel Jelenlegi gyártókapacitás 24 millió km/év Átviteli kapacitás 40 GB/s (2000) 14 TB/s (2006) 70 különböző hullámhossz, két különböző polarizáció

CD (DVD) lejátszó

pásztázó lézernyaláb Vonalkód leolvasó

Lézer nyomtató

Fotolitográfia: : az integrált áramkörök tömeggyártásának kulcsfontosságú technológiája Optikai leképezés, és a fényforrás (excimer lézer) fejlesztése.

Mikroelektronika TRANZISZTOROK SZÁMA 10 9 10 8 10 7 10 6 10 5 10 4 10 3 MOORE-TÖRVÉNY AZ EGY CHIPEN KIALAKÍTOTT TRANZISZTOROK SZÁMA 2 ÉVENTE MEGDUPLÁZÓDIK. 8008 4004 80286 8086 80486 80386 MICRO2000 PENTIUM Machrone törvénye: Az a személyi számitógép, amelyet szeretnél megvásárolni mindig 5000$-ba került és fog kerülni. 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 ÉV

Lézer-vezérelt rakéták

LIDAR A radar elvét felhasználó lézeres távérzékelés

Lézeres gépjármű sebességmérő

Atomok lassítása (hűtése) lézerrel E = hν ν = ν + ν Lézerfény (fotonok) Atomok

Az atomenergia felszabadítás lehetőségei Fe 56

Deutérium trícium (D T) reakció

Lézeres fúziós elrendezések Direkt összenyomás lézerrel Indirekt összenyomás röntgennel Ehhez néhány MJ, 5-10 ns lézerimpulzus kell.

A NIF lézer (192 nyaláb 2 MJ) helye

NIF kamra Néhány nyalábköteg már működik, első kísérletek folynak. Teljesen 2008-10 között készül el. Európa: LMJ, Franciaország

Új módszer: gyors begyújtás Nagy intenzitású (10 18-10 21 W/cm 2 ) pikoszekundumos impulzusok által keltett MeV energiájú elektronok felhasználhatók a fúzió beindítására. KrF lézerek alkalmasak gyors begyújtásra!? (Földes István, KFKI RMKI)