Lecturer: Mauro Mosca (www.dieet.unipa.it/tfl)

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1 Lecturer: Mauro Mosca (www.dieet.unipa.it/tfl)
Lasers Lecturer: Mauro Mosca ( A.A University of Palermo –DEIM

2 Emission and absorption in radiation

3 Einstein relations = coefficienti di Einstein ( )

4 Einstein relations =

5 Einstein relations

6 Esercizio Quale temperatura si dovrebbe raggiungere per ottenere emissione stimolata per delle frequenze ottiche all’equilibrio termico (es. l = 632,8 nm)? Dalla

7 Two-levels laser ? ? ? ?

8 Two-levels laser

9 Three-levels laser

10 Gain mezzo omogeneo - a = !

11 Three Four -levels laser

12 L A S E R light OSCILLATOR amplification by stimulated emission
parzialmente riflettente mezzo attivo (amplificatore) L A S E R light OSCILLATOR amplification by stimulated emission of radiation FEEDBACK POSITIVO

13 Optical resonators risonatore di Fabry-Perot

14 Laser oscillations - a = gain in excess of loss

15 Laser properties

16 Modi longitudinali

17 Doppler shift

18 Esercizio Quanti modi sono presenti a 300 K all’interno dello spettro d’uscita di un laser He-Ne, la cui cavità è lunga 50 cm? Il Doppler shift dell’emissione dell’He-Ne a 300 K risulti pari a 1,5 GHz distanza tra i modi numero di modi dentro lo spettro =

19 Modi trasversali off-axis rays also may interfere…

20 Pulsed laser: Q-switching
Laser medium with high loss: What does it happen if ?

21 Pulsed laser: Q-switching

22 Argon laser

23 Nd:YAG laser

24 Semiconductor Laser: giunzione p-n all’equilibrio
EC f = 0,7 – 0,8 V EC EF EF EV EV p n

25 Semiconductor Laser: drogaggio
p n EC ED EF EF EV EA

26 Semiconductor Laser: polarizzazione
EC EF EF EV p n V0

27 Semiconductor Laser: polarizzazione

28 Semiconductor laser LED optical amplifier LASER but…
transition that occurs spontaneously E EC EV x LED transition stimulated by incoming photons (same Eg) optical amplifier positive feedback to the stimulated transition LASER but…

29 Semiconductor laser: lasing conditions
1) Solution)

30 Semiconductor laser: lasing conditions
V 2) g Solution) edge-emitting laser

31 Losses Why so high losses? g nGaAs = 3,35 dipendenza lineare da R R =
= 0,292 EC dipendenza lineare da R EF EF EV

32 Losses: free carrier absorption

33 Heterojunction laser homojunction heterojunction

34 Light-Current characteristic