1 / 35

The Evolution of Lasers and Their Impact on Electromagnetic Waves: Key Milestones

This article explores the significant events over the past 50 years that have shaped the evolution of lasers and their contributions to the field of electromagnetic waves. It covers foundational developments, including the invention of the maser, the realization of the laser, key patents, and advancements in communication technology through fiber optics. Notable figures such as Charles Townes and Theodore Maiman are highlighted, along with the progression from early laser technology to contemporary applications like holography and MRI.

sai
Télécharger la présentation

The Evolution of Lasers and Their Impact on Electromagnetic Waves: Key Milestones

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Vermes Miklós Jeges Károly, Csekő Árpád 50.

  2. AZ ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK VILÁGÁBAN 50 év eseményei

  3. főszereplő: a lézer • 1954: Charles Townes, Arthur Schawlow MASER– microwave amplification by stimulated emission of radiation (NH3) • 1959 március 24. szabadalom • 1963: előerősítő fokozat a Telstar műholddal való földi kommunikációhoz • 1965: kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás felfedezése a Telstar antenna eltávolíthatatlan zajában

  4. A maser (mézer) Penzias és Wilson mézer erősítős antennájukkal felfedezik a kozmikus háttérsugárzást, 1965 C. Townes az első rubin mézerrel, 1955 Berkeley egyetem rádióteleszkópja: csillagászati OH-mézer észlelése 1965

  5. a lézer elv felfedezéstörténete • 1958: Townes és Schawlow kidolgozza a lézer megvalósítás elvét • 1959: G. Gould (Townes diákja) rubin lézert kezd építeni; szabadalmi folyamodványát elutasítják • 1960: a Bell Laboratórium kapja a lézer szabadalmát • 1977-1987: Gould bírósági határozatokkal érvényesíti jogait

  6. lézer felfedezéstörténeti képek A. Schawlow G. Gould C. Townes

  7. a lézer megvalósítása • 1960: Theodore Maiman rubin lézer (Hughes Laboratories, Malibu) • 1961: Ali Javan He-Ne lézer • 1962: Robert Hall félvezető lézer (Bászov, Javan) • 1964: Kumar Patel CO2 lézer • 1965: 8. ankét Budapest Fénytan-lézersugaras kísérletek • 1966: gázdinamikus lézerek (Bászov) • 1970-es évek: kémiai reakciókkal megvalósított lézer elv: excimer lézerek orvosi alkalmazások • 1984: Matthews és Rosen röntgenlézer (Lawrence Livermore Laboratory, „csillagháború”) • 1986: 29. ankét Győr Hullámok minden hullámhosszon • 1990-től rövidülő impulzus, növekvő teljesítménysűrűség • 2004 (attoszekundumos impulzus, Krausz Ferenc)

  8. lézer úttörők Ny. Bászov T. Maiman C.K. Patel A. Javan A. Prohorov

  9. Attosecond streak camera trace 90 80 70 Photoelectron kinetic energy [eV] 60 50 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Delay t [fs] Krausz F. és mktsai:2004

  10. holográfia • 1962: Leith és Upatnieks javasolja 3D vizuális médiumnak Gábor Dénes találmányát • 1962: Yu.N. Gyenyiszjuk természetes megvilágítású hologram elve • 1964: az első hologram • 1967: az első hologram múzeumok 1977: Gábor Dénes meglátogatja a new-york-i Museum of Holography-t 1993: az MIT múzeum átveszi a múzeum anyagát • 2000-es évtized: holografikus CD-adattárolók

  11. holográfia képek Gábor Dénes Az első hologram Holografikus adattárolás elve

  12. optikai üvegszálas kommunikáció • 1958: G. Gould javasolja a lézer használatát információ átvitelre • 1966: C. Kao és C. Hockham (Standard Telecommunications Lab.) kivitelezhetőségi követelmény: <20 dB/km veszteség • 1970 R. Maurer, D. Keck, P. Schulz nagytisztaságú, homogén üveg • 1977 Nippon Telegraph and Telephone Ltd. veszteség <0,5 dB/km; üvegszálas kommunikáció Chicago és Boston között • 1990: Bell Laboratories 2,5Gbit/s adattovábbítás 7500 km-re regeneráció nélkül • 1998: Terabit/s átviteli sebesség elérése

  13. Optikai üvegszál Tyndall kísérlete, 1870

  14. CD  DVD  ? • 1965: J.T. Russel találmányi bejelentése lézeres beégetésű hang-kódolás elvére • 1969: K. Campaan lézeres kódolású kompakt lemez • 1970: Campaan és Kramer (Philips) demonstrációs üveglemez elkészítése • 1978: Sony-Philips együttműködés A Tokió-protokoll digitális audio lemezekre: anyag, adatfelírás és olvasás iránya, lézertipus, lemezméret, kódolási eljárás, mintavételi frekvencia • 1980: a kereskedelmi verseny kezdete

  15. Őskori CD lejátszók Sony CDP-101 – az első kereskedelmi kompakt lemezjátszó "Goronta" az első CD lejátszó, 1981.

  16. CD  DVD  ? • 1984: Sony Disc-Man • 1988: Írható CD, interaktív CD • 1996: DVD • Tendenciák kék lézer (405nm) 2003: HD DVD (rétegenként 15GB) 2002: Blu-ray (rétegenként 25 GB) 2006: kék-lézer dióda tömeggyártás

  17. HD DVD Blu-ray HVD?

  18. NMR  MRI • NMR 1946-1950 F. Bloch, E.M. Purcell Változó mágneses tér rezonáns spinátfordulást indukál homogén mágneses térrel rendezett beállásra késztetett mag mágneses momentumokra (I Rabi) Relaxáció során kisugárzott jel alakja érzékeny a mag környezetére  anyagkutatás

  19. NMR  MRI • 1970-es évek eleje: R. Damadian (orvos) Rákos daganatokból származó jel relaxációs ideje jóval hosszabb az egészségeseknél • 1972: szabadalom; „Apparatus and Method for detecting Cancer in Tissues” • 1973: P. Lauterbur (vegyész) „Image foormation by induced local interaction: examples employing magnetic resonance” (Nature-cikk: két kémcső megkülönbeztethető képe, mágneses térgradiens alkalmazásával) • 1974: az első egésztest MRI készülék (EMIPhilips) • 1975: R. Ernst időben váltogatott térgradiens alkalmazása • 1983: Első kereskedelmi pásztázó MR-készülék Európában • 2003: kb. 10.000 MRI készülék működik a világban

  20. NMR  MRI E. Purcell F. Bloch P. Mansfield P. Lauterbur R. Damadian ... és (elképzelt) szabadalma

  21. Tanári ankét Székesfehérvár 2005

  22. „lerádióz a riporter...” • 1960: J. Drake SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) kísérlet Tau-Ceti irányában figyelés és elemzés I.Sklovszkij, C. Sagan, Marx György • 1963: Big Ear Ohio State Univ. SETI programjában, 1998-ig a világ legnagyobb rádióteleszkópja • 1979: Serendip-program (Univ. of Berkeley) kihasználatlan rádiótávcső időben regisztrál • 1999: SETI@home program indulása, az egyik legnagyobb földi kutatási projekt, internetről letöltött regisztrátum saját PC-n történő elemzése, 2007: civil tudomány (>3 millió résztvevő)

  23. Tanári ankét Debrecen 1994

  24. kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás • 1964-65: „Boys we are scooped” (Dicke, Peebles, Roll, Wilkinson) A.Penzias, R.W. Wilson (Nobel díj, 1978) • 1983: Relikt-1 szovjet CMB anizotrópia műhold • 1990: COBE FIRAS fekete test sugárzási görbe kimérése • 1992: COBE DMR anizotrópia: 1/100.000 COBE Nobel díj, 2006 • Ezredforduló: BOOMERang, MAXIMA léggömb kísérletek, DASI polarizáció mérés • 2001: Wilkinson MAP hőmérsékleti anizotrópia és polarizáció nagyfelbontású térképe • 2007(?): PLANCK

  25. röntgen-csillagászat • 1963: Limited Test Ban Treaty ellenőrzése Vela-kettős műhold család, Földdel ellentétes irányú röntgen forrásokat jelez • R. Giacconi Nap röntgentartománybeli vizsgálata rakétán elhelyezett detektorokkal (Nobel díj, 2002) • 1965: Coma halmaz kiterjedt röntgenforrás (léggömb) • 1969: Vela -- első kozmikus gamma kitörés felfedezése (1045J) • 1970: Uhuru műhold (röntgentávcső) 339 forrás • 1978: Einstein Obszervatórium 7.000 forrás • 1990: ROSAT német-amerikai műhold: 60.000 forrás • 1999: Chandra-műhold (fekete lyukak sokasága) 25x felbontás a ROSAT-hoz képest

  26. Az ég röntgenképe Chandra Vela 5-b ROSAT ég-térkép Chandra Rák köd ROSAT R. Giacconi

  27. elektromágnesesen polarizált vákuum • 1965: Kvantumelektrodinamikai Nobel díj (Feynman, Schwinger, Tomonaga) • a pozitív töltésű müon mágneses momentumának eltérését Bohr magneton egységben a Dirac egyenlet jóslatától a VÁKUUM POLARIZÁCIÓ okozza: • 2004: (g-2)/2(kísérlet) = 11 659 214 x 10-10 (elmélet) = 11 658 472 x 10-10 10 jegy pontossággal azért még nem értjük a vákuum elektromágneses természetét

  28. nukleon kvarkszerkezetének elektromágneses letapogatása • 1968-1970: SLAC-MIT kísérlet Stanfordban J.L.Friedman, H.W. Kendall, R.E. Taylor Nobel díj 1990 • 1973-77: Elektron-pozitron szétsugárzási kísérletek (SLAC, DESY) álló foton keltése, amely kvark-antikvark párrá esik szét – új kvarkfajták felfedezése B.Richter, S.S.C. Ting Nobel díj 1976 • 1982-1983: Egységes elektromágneses és gyenge erőtér kvantumainak, „nehéz fotonoknak” felfedezése (W,Z) C. Rubbia, S. van der Meer Nobel díj 1984

  29. kvarkszerkezet Elektronok fotonnal tapogatják le a kvarkszerkezetet Álló foton (vagy Z0) bomlása kvarkpárba B. Richter

  30. elektromágneses makroszkopikus kvantumvilág • Einstein, Rosen, Podolsky 1935, Schrödinger 1935 • John Bell,1964 A kvantumrészecskék tökéletesen elveszítik egyéniségüket önazonosságukat • 1982: A. Aspect Ca gerjesztett állapotának kaszkádbomlásában keletkező két foton korrelációja sérti a klasszikus (rejtett paraméteres) valószínűségi várakozást • 1995: P. Kwiat, M. Reck BBO nem-lineáris kristályban kettéhasadó foton „leányainak” lefényképezése és összefonódásuk bizonyítása • 1998: A. Zeilinger és munkatársai: kvantum összefonódás fennmaradása 400 m (Innsbruck campus)

  31. elektromágneses makroszkopikus kvantumvilág • 2003: Genf- Bernex-Bellevue üvegszálas továbbítás összefonódás fenntartása 10 km távolságon • 2005: Zeilinger intézet szabad levegőben Bécs belvárosa felett (éjjel) 7,5 km • 2006-2007 eleje: Zeilinger intézet „téli vakáció” Tenerifén: 144 km szabad levegőben (és eredményes kvantumkód-kiosztás) Technológiai alkalmazás kulcsa a kvantumkoherencia fenntarthatósága: kvantumszámítás, kvantumtitkosítás

  32. J. Bell Kísérletek ikerfotonokkal A. Aspect A. Zeilinger

  33. Tartsuk az elektromágneses sugárzást a fizikaoktatás középpontjában! • 1962: J.D. Jackson tankönyve Klasszikus elektrodinamika 1. kiadás • 2004: magyar kiadás a 1999. évi angol 3. kiadás alapján

  34. Tanári ankét Debrecen 1994

More Related