A l

1
A lézerek veszélyességi osztályai
Classes Potential hazard / meaning Example for maximum output power in the visible range )
Class 1 Eye safe for longer (intentional) exposure and for exposure when using loupes or telescopes too. 40 µW for blue spectral region, 400 µW for red spectral region
Class 1 Enclosed laser with high power. Due to the entire protective housing any emission is prevented. No radiation emission, not even for any single fault
Class 1M Eye safe for the un-aided eye, for longer (intentional) exposure also possible eye injury for exposures when using loupes or telescopes. like class 1, but different measurement regulation
Class 2 Visible laser radiation, eye safe for short exposure, even when using loupes or telescopes. 1 mW (measurement aperture for loupes or telescopes)
Class 2M Visible laser radiation, eye safe for the un-aided eye for short exposure, possible eye injury for exposures when using loupes or telescopes. like class 2, but different measurement regulation
Class 3R Practically no eye hazard for short and unintentional exposure, but dangerous for improper use by untrained personal. 5 mW
Class 3B Hazardous for eyes by direct beam and specular reflections. Chance for slight skin injury for beam powers near the upper limit. 500 mW
Class 4 Hazardous for eyes by direct and diffuse reflected beam, hazardous for the skin fire hazard. More than 500 mW
2
Balesetek lézerekkel
3
A lézersugárzás biológiai hatása
4
A lézersugárzás átalakítása

• Fókuszálás (és defókuszálás)
• Polarizáció
• Brewster-szögu ablakok
• Kettostöro (anizotróp) kristályok
• Impulzusok lerövidítése
• Q-kapcsolás (Q-switching) ?
• Rezonátorüreg kiürítése (Cavity dumping) ?
• Módus összezárás (Mode locking)
• Szinkron pumpálás (Synchronous pumping)
• Sajátfázis moduláció (Self-phase modulation,
  chirping) Impulzus kompresszió (Pulse
  compression)
• Frekvenciakonverzió Lézeres Festéklézer,
  Tisapphire lézer
• Raman-eltolódás
• Nemlineáris optika frekvencia-duplázás
  (frequency doubling, second harmonic
  generation, SHG), Összeg- és különbség-frekvencia
  generálás (Sum and difference frequency mixing),
  Optikai parametrikus oszcilláció (Optical
  Parametric Oscillation, OPO), frekvencia
  triplázás (third harm. g., THG)

5
Fókuszálás
Alkalmazás pl. nemlineáris optika/spektroszkópia,
lézer mikroszkópok
6
A polarizáció fobb típusai
cirkulárisan () polarizált
síkban polarizált
elliptikusan () polarizált
cirkulárisan (-) polarizált
7
Polarizáció Brewster-szögu ablakkal
Fresnel és Snell törvényekbol a párhuzamos
komponens visszaverodése 0 (transzmisszió 100),
ha
Brewster-szög
n1, n2 a két közeg (pl. vákuum/levego, kvarc)
törésmutatója
8
Polarizáció kettostöro kristállyal
9
Impulzusok lerövidítéseMódus összezárás
w, 2w, 3w azonos fázisszöggel
w, 2w, 3w különbözo fázisszöggel
w
2w
3w
3w2ww
Intenzitás (amplitúdó négyzet)
10
Impulzusok lerövidítéseMódus összezárás
Fázisszögek összehangolása nagyfrekvenciás
Q-kapcsolás
11
Impulzusok lerövidítéseMódus összezárás
12
Impulzusok lerövidítése Módus összezárás
Szinkronpumpálás
Módus összezárt lézerrel meghajtott festék
lézer ! A hullámcsomag rezonátorüregben való
körbehaladásának ideje össze van hangolva a
meghajtó lézer nagyfrekvenciájával
13
Impulzusok lerövidítése
Sajátfázis moduláció
Impulzus kompresszió
Gyorsan változó intenzitás esetén
pl. száloptikán keresztülvezetve
Impulzus elején vöröseltolódás impulzus végén
kékeltolódás ? fény frekvenciatartomány
ában kiszélesített (chirped) impulzus
14
Frekvenciakonverzió festéklézerekkel
15
Frekvenciakonverzió Raman-eltolással
Leggyakrabban használt anyagok H2 4155
cm-1 D2 2987 cm-1 CH4 2917 cm-1 Ba(NO)3
1047 cm-1 fémgozök
virtuális energiaszintek
wbe
wAnti-Stokes(1)
wbe
wStokes(1)
rezgési energiaszintek
NdYAG
Raman-cella
16
Frekvenciakonverzió nemlineáris optikai elemekkel
Polarizáció (P) külso elektromos tér által
egységnyi térfogatban keltett dipólusmomentum Els
o rendben (gyenge tér) Pce0E E térero c
elektromos szuszceptibilitás e0 vákuum
permittivitás Eros térben Elektromágneses
hullám A másodrendu nemlineáris polarizáció
hatása
17
Frekvenciakonverzió nemlineáris optikai elemekkel

• Frekvencia kétszerezés (frequency doubling,
  second harmonic generation, SHG)

Konverzió 10-30 Követelmény koherencia,
hullám-vektor egyezés (wave-vector or index
matching) Törésmutató homérséklet és
hullámhosszfüggo ? változtatható frekvencia
esetén kompenzáló kristállyal
w
2w
w
kompenzáló kristály
nemlineáris optikai kristály
18
Frekvenciakonverzió nemlineáris optikai elemekkel

• Összegfrekvencia
• generálás
• (Sum frequency mixing, SFM)

Különbségfrekvencia generálás (Difference
frequency mixing, DFM)
Optikai parametrikus oszcillátor (Optical
parametric oscillation, OPO)
wbe2
wki
wbe2
wkiwbe1wbe2
wki wbe1-wbe2
wmaradék (idler)
wbe1
wbe
wbe1
19
Optikai parametrikus oszcillátor
Frekvenciakonverzió nemlineáris optikai elemekkel
részben-átereszto tükrök
widler
wbe
Nemlineáris optikai kristály
Nem feltétlen szükséges stimuláció (seeding)
wki
Hangoló elem (pl. etalon, rács)
20
Leggyakrabban alkalmazott másodrendu nemlineáris
optikai anyagok
Frekvenciakonverzió nemlineáris optikai elemekkel

• Kristály Régió (nm)

LiB3O5 LBO 160-2600 b-BaB2O4 BBO 190-2500 B
iB3O6 BiBO 286-2500 KNbO3 400-5500 Ba2NaN
b5O15 400-5000 KH2PO4 KDP 200-1400 KTiOPO4
KTP 350-4400
inverziós szimmetria nélküli kristályok
21
Harmadrendu nemlineáris optikai konverziók
Frekvenciakonverzió nemlineáris optikai elemekkel
Négyszínkeverés (Four wave mixing, FWM)
Második felharmonikus generálás (Third harmonic
generation, THG)
w
w
3w
w
22
Frekvenciakonverzió nemlineáris optikai elemekkel
23
NdYAG lézer alapfrekvenciájának
konverziója
Frekvenciakonverzió nemlineáris optikai elemekkel
369-570 nm
185-285 nm
266 nm
383-389 nm
24
Frekvenciakonverzió nemlineáris optikai
elemekkel
25
Különbözo frekvenciájú sugárzások elválasztása

• szurok a) levágó (cut-off filter)
• b) szélessávú
• (broad-band
• filter)
• c) interferenciaszuro

• tükör (dichroic mirror) bevonat adott
  tartományban átereszt, máshol visszaver

• Pellin-Broca prizma

26
Detektorok
Fotonok detektálása

• Termikus detektorok, pl. piroelektromos
• Fotoemissziós detektor, pl. fotódióda,
  foton-sokszorozó cso (photomultiplier tube, PMT)
• Fényérzékeny félvezetok
• Detektorsorok, pl. CCD (charge coupled device)

Ionok/elektronok detektálása

• Dinódás sokszorozó
• Channeltron
• Micro channel plate (MCP)

27
Detektorok
CCD
foton-sokszorozó cso (photomultiplier tube, PMT)
28
Detektorok
Dinódás sokszorozó
Micro channel plate (MCP)
Channeltron