Lasers, nonlinear and ultrafast optics

203-2-4331

Course information

Credit points
3.00
Lecture hours
3.00
TA hours
0.00
Lab hours
0.00
University's course list
2024 / 2 2022 / 2 2020 / 2

Summary

Principles of laser operation, stimulated/spontaneous emission, rate equations, spectral line broadening.
Gaussian beams and resonators, laser modes, Gouy phase, brightness, M^2, optimum coupling.
Fundamental limits and noise.
Pulsed lasers: Q-switching, mode-locking.
Specific laser systems: Gas, dye, solid-state, semiconductor and fiber lasers.
Ultrafast oscillators and amplifiers, chirped pulse amplification (CPA).
Ultrafast pulses, femtosecond pulse propagation, pulse shaping, carrier-envelope phase (CEP) stabilization.
Optical Kerr effect, ultrafast pulse measurements, modern experimental techniques.
Extreme non-linear optics, 3-step model, high harmonic generation and attosecond science.

Syllabus

  • Principles of laser operation, stimulated/spontaneous emission, rate equations, spectral line broadening.
  • Gaussian beams and resonators, laser modes, brightness, M^2, optimum coupling.
  • Fundamental limits and noise.
  • Pulsed lasers: Q-switching, mode-locking.
  • Specific laser systems: Gas, dye, solid-state, semiconductor and fiber lasers.
  • Ultrafast oscillators and amplifiers, chirped pulse amplification (CPA).
  • Ultrafast pulses, femtosecond pulse propagation, pulse shaping, carrier-envelope
  • phase (CEP) stabilization.
  • Optical nonlinearity, second harmonic generation (SHG), sum and difference
  • frequency generation, third harmonic generation (THG).
  • Kramers-Kroning Relations, wave equation for nonlinear optical media, phase matching, optical parametric amplifiers (OPA) and oscillators (OPO).
  • Nonlinear optics with focused Gaussian beams, Gouy phase.
  • Optical Kerr effect, self-phase modulation.
  • Non-linear microscopy, ultrafast pulse measurements, modern experimental techniques.
  • Extreme non-linear optics, 3-step model, high harmonic generation and attosecond science.

Bibliography

Principles of Lasers, Orazio Svetlo; Springer; 5 ed. 2010
Nonlinear optics, R. Boyd; Academic Press; 3 ed. 2008
Ultrashort Laser Pulse Phenomena, J. C. Dies; Academic Press; 2 ed. 2006
Laser Electronics, J.T. Verdeyen; Prentice Hall; 3 ed. 1995
Lasers, A.E. Siegman; Univ. Science Books; 1986

לייזרים ואופטיקה אולטרא-מהירה

203-2-4331

נתוני קורס

נקודות זכות
3.00
שעות הרצאה
3.00
שעות תרגול
0.00
שעות מעבדה
0.00
לקובץ הקורסים
2024 / 2 2022 / 2 2020 / 2

תקציר

עקרונות פעילות הלייזר, פליטה ספונטנית ומאולצת, משוואות הקצב, הרחבות ספקטרלית.
אלומות גאוסיות ומהודים, אופני לזירה, בהירות, M^2, הצימוד המיטבי.
גבולות יסוד ורעש.
לייזרי הבזק: מיתוג טיב המהוד- Q-switching, נעילת אופני לזירה.
מערכות לייזרים: לייזרי גזים, צבע, מוצק, מוליכים למחצה וסיב.
מחוללים ומגברים אולטרא-מהירים, הגברה של הבזקי אור מצויצים, הבזקי לזירה אולטרה-מהירים, התקדמות של הבזקי של פמטו-שניות, שליטה בצורה של הבזקי לזירה, ייצוב של מעטפת לגל נושא (CEP).
אפקט קר אופטי, מדידות של הבזקי אור אולטרא-מהירים, שיטות ניסיוניות מודרניות.
אופטיקה לא לינארית בגבולות קיצוניות, מודל שלושה שלבים, יצירה של הרמוניות גבוהות והבזקי אור של אטו-שניות.

סילבוס

  • Principles of laser operation, stimulated/spontaneous emission, rate equations, spectral line broadening.
  • Gaussian beams and resonators, laser modes, brightness, M^2, optimum coupling.
  • Fundamental limits and noise.
  • Pulsed lasers: Q-switching, mode-locking.
  • Specific laser systems: Gas, dye, solid-state, semiconductor and fiber lasers.
  • Ultrafast oscillators and amplifiers, chirped pulse amplification (CPA).
  • Ultrafast pulses, femtosecond pulse propagation, pulse shaping, carrier-envelope
  • phase (CEP) stabilization.
  • Optical nonlinearity, second harmonic generation (SHG), sum and difference
  • frequency generation, third harmonic generation (THG).
  • Kramers-Kroning Relations, wave equation for nonlinear optical media, phase matching, optical parametric amplifiers (OPA) and oscillators (OPO).
  • Nonlinear optics with focused Gaussian beams, Gouy phase.
  • Optical Kerr effect, self-phase modulation.
  • Non-linear microscopy, ultrafast pulse measurements, modern experimental techniques.
  • Extreme non-linear optics, 3-step model, high harmonic generation and attosecond science.

ביבליוגרפיה

Principles of Lasers, Orazio Svetlo; Springer; 5 ed. 2010
Nonlinear optics, R. Boyd; Academic Press; 3 ed. 2008
Ultrashort Laser Pulse Phenomena, J. C. Dies; Academic Press; 2 ed. 2006
Laser Electronics, J.T. Verdeyen; Prentice Hall; 3 ed. 1995
Lasers, A.E. Siegman; Univ. Science Books; 1986
Last changed on April 25, 2022 by Bar Lev, Yevgeny (ybarlev)