Alla hjälpmedel utom sådana som innebär kontakt med andra levande varelser är tillåtna. Uppgifterna är inte ordnade i svårighetsgrad. Tänk på att även en ansats på ett tal kan ge delpoäng. 2.5p erfordras för godkänt
Temat denna gång är VSCL
VSCL står för Vertical Short Cavity Laser (och uttalas av outgrundlig anledning vixel) och innebär ett stort steg framåt i arbetet att göra halvledarlasrar med bättre strålkvalitet till ett lägre pris.
Laserns aktiva del är en liten cylinder av det lasrande materialet som i allmänhet har brytningsindex=4,0. Cylinderns längd är några enstaka µm. Inuti cylindern uppkommer en stående ljusvåg. Vilka (luft-)våglängder mellan 600nm och 900nm är möjliga för denna våg om cylinderns längd är 3,80µm?
För att göra strålen parallell används två linser med f=5mm placerade 2mm från varandra. Var ska laserns utkopplingsyta (som kan ses som en punktkälla) placeras?
(Figur!)
I motsats till äldre halvledarlasrar blir tvärsnittet på strålen helt cirkulärt, men har en mycket liten radie, ca 1,5µm. Hur stor bör en lins vara för att göra strålen parallell och den ska ha f=10mm och våglängden är 670nm?
Laserljuset är opolariserat, dvs linjärpolariserat med växlande polriktning. Växlingen är inte särskilt snabb (storleksordning mikrosekunder) vilket gör att om man har polarisationskomp i sin uppställning kommer man att få intensitetsvariationer på µs-skala. Ett sätt att råda bot på detta är att placera två kvarts-våglängdsplattor efter varandra i strålgången. Vinkeln mellan de respektive optiska axlarna ska vara 45°.
Vilken polarisation får det ljus som passerat dessa?
Antag att man vill koppla ljus från en laser med NA=0,14 in i en fiber med NA=0,24.
Avståndet mellan laser och fiber ska vara 16mm. Vilken fokallängd ska linsen ha?
Eftersom många VSCLar kan etsas fram ur samma platta kan man göra många lasrar i en array belägna tätt intill varandra. Detta öppnar möjligheten att göra mycket ljusstarka displayer (avsedda för utomhusbruk och stora avstånd). Ännu är dock färgurvalet begränsat till rött vilket gör att de flesta kommersiella tillämpningar får vänta. Men om vi leker med tanken:
Hur tätt bör lasrarna ligga om man tänker sig ett betraktningsavstånd på 200m och att man inte vill kunna se de individuella ljuspunkterna (vare sig för 650nm,550nm eller 450nm), men ändå vill har så bra detaljskärpa som möjligt.
Räkna med 3mm ögonpupilldiameter.