Dr. Rácz Ervin Óbudai Egyetem Lézerfény fókuszálása lencsével és off-axis parabolatükörrel; lézerfény fókuszálásának és az optika tanításának kapcsolódási lehetőségei Dr. Rácz Ervin Óbudai Egyetem

Tartalom Alapfogalmak Fókuszálás lencsével Fókuszálás parabolatükörrel

Alapfogalmak

A nevező 𝐴∙𝜏 értékének csökkentése megoldhatóbbnak tűnik Alapfogalmak 𝑰= 𝑬 𝑨∙𝝉 → Nagy az intenzitás, ha 𝑬 nagy érték 𝑨∙𝝉 kicsi érték Lézerek fényében tárolt energiát növelni nagyon bonyolult és sokszor nehéz feladat A nevező 𝐴∙𝜏 értékének csökkentése megoldhatóbbnak tűnik 𝜏 csökkentése fs és as lézerek! 𝐴: csökkentése fókuszálás Erősítők építése

Fókuszálás – geometriai optika (középiskolai és egyetemi BSc, MSc szint) „Visszafókusz” veszélyes a gyakorlatban Hibás fókusz Forrás: SH atlasz, Fizika 141., 144. oldal

Parabolatükrök On-axis parabolatükör: Off-axis parabolatükör: Előnyök: - az ideális fókuszáló optika - nagyon szép fókuszt ad Hátrányok: - drága - nehéz a beállítása a nyalábvonalba

Fókuszálás – Mekkora a fókusz átmérője? d0 = 2·w0 2·w0 ≈ 2·(f/D)·λ d0 = 2·w0 ≈ 2·F·λ = 2·(f/D)·λ A nyaláb diffrakciós tulajdonságait is figyelembe véve: d0 = 2·w0 ≈ 2·c·F·λ = 2·c·(f/D)·λ c=1,22 elméleti, ideális esetben, ha a nyaláb diffrakció limitált Ha a c értéke közel esik az 1,22-höz  jó nyaláb Ha a c értéke távol van 1,22-től (nagyobb ennél)  rossz nyaláb

Fókuszálás lencsével (kísérlet)

Fókuszálás lencsével (egyetemi BSc, MSc szint, vagy magasabb szint) Mérési elrendezés: Mérési eredmény: Mérési eredmény elemzése: Mérési eredmény konklúzió: 𝒄 ~ 𝟏𝟐−𝟏𝟒 Távol a diffrakció limittől

Fókuszálás parabolatükörrel (kísérletek)

Fókuszálás parabolatükörrel (Ph.D. szint) Mérési eredmények: Mérési elrendezés: Mérési eredmény konklúzió: 𝒄 ≈𝟏,𝟑𝟒𝟐 - A nyaláb 1,1-szeresen diffrakció-limitált. - FWHM-en belül a teljes lézer energia 𝟑𝟔±𝟏%-a jutott. - A teljes lézerenergia 𝟕𝟕%-a esett az Airy-féle eloszlási minta fómaximumán belülre.

Fókuszálás parabolatükörrel (Ph.D. szint) Mérési elrendezés:

Fókuszálás parabolatükörrel (Ph.D. szint) Mérési eredmények: Mérési eredmény konklúzió: 𝒄 ≈𝟏,𝟒 - A nyaláb 1,1-szeresen diffrakció-limitált.

Fókuszálás parabolatükörrel – rossz fókuszok (Ph.D. szint)

Összefoglalás: Nagy intenzitás eléréséhez elengedhetetlen a jó fókusz A nagyintenzitású lézeres fizika egyik alapvető mozzanata a fókuszálás Lencsékkel  egyszerűbb esetekben Parabolatükörrel  nagy intenzitáshoz Nem az alapképzés része Középiskola  képalkotások B.Sc.  geometriai és hullámoptika Ph.D.  gauss- és más optikák részeként