Lazer stimulyatsiya qilingan nurlanish kuchaytirilishi va zarur teskari aloqa orqali kollimatsiyalangan, monoxromatik, kogerent yorug'lik nurlarini yaratish jarayoni va vositasini anglatadi. Asosan, lazer generatsiyasi uchta elementni talab qiladi: "rezonator", "kuchaytiruvchi muhit" va "nasos manbai".
A. Printsip
Atomning harakat holatini turli energiya darajalariga bo'lish mumkin va atom yuqori energiya darajasidan past energiya darajasiga o'tganda, u mos keladigan energiyaga ega fotonlarni chiqaradi (spontan nurlanish deb ataladi). Xuddi shunday, foton energiya darajasidagi tizimga tushganda va u tomonidan yutilganda, bu atomning past energiya darajasidan yuqori energiya darajasiga o'tishiga olib keladi (qo'zg'atilgan yutilish deb ataladi); Keyin, yuqori energiya darajalariga o'tadigan ba'zi atomlar past energiya darajalariga o'tadi va fotonlarni chiqaradi (stimulyatsiya qilingan nurlanish deb ataladi). Bu harakatlar yakka holda emas, balki ko'pincha parallel ravishda sodir bo'ladi. Tegishli muhit, rezonator, yetarli tashqi elektr maydonidan foydalanish kabi shart-sharoit yaratganimizda, stimulyatsiya qilingan nurlanish kuchaytiriladi, shunda stimulyatsiya qilingan yutilishdan ko'ra ko'proq fotonlar chiqariladi, natijada lazer nuri hosil bo'ladi.
B. Tasniflash
Lazerni ishlab chiqaradigan muhitga ko'ra, lazerni suyuq lazer, gaz lazeri va qattiq lazerga bo'lish mumkin. Hozirda eng keng tarqalgan yarimo'tkazgich lazer qattiq holatdagi lazerning bir turi hisoblanadi.
C. Tarkibi
Ko'pgina lazerlar uch qismdan iborat: qo'zg'alish tizimi, lazer materiali va optik rezonator. Qo'zg'alish tizimlari yorug'lik, elektr yoki kimyoviy energiya ishlab chiqaradigan qurilmalardir. Hozirgi vaqtda ishlatiladigan asosiy rag'batlantirish vositalari yorug'lik, elektr yoki kimyoviy reaksiya hisoblanadi. Lazer moddalari lazer nurini ishlab chiqarishi mumkin bo'lgan moddalardir, masalan, yoqut, berilliy shishasi, neon gazi, yarimo'tkazgichlar, organik bo'yoqlar va boshqalar. Optik rezonansni boshqarishning roli chiqish lazerining yorqinligini oshirish, lazerning to'lqin uzunligi va yo'nalishini sozlash va tanlashdan iborat.
D. Qo'llash
Lazer keng qo'llaniladi, asosan optik tolali aloqa, lazer masofasini aniqlash, lazerni kesish, lazer qurollari, lazer disklari va boshqalar.
E. Tarix
1958-yilda amerikalik olimlar Xiaoluo va Touns sehrli hodisani kashf etdilar: ular ichki lampochka chiqaradigan yorug'likni noyob yer kristaliga qo'yganda, kristall molekulalari yorqin, doimo birga kuchli yorug'lik chiqaradi. Ushbu hodisaga ko'ra, ular "lazer printsipi"ni taklif qilishdi, ya'ni modda o'z molekulalarining tabiiy tebranish chastotasi bilan bir xil energiya bilan qo'zg'alganda, u ajralmaydigan kuchli yorug'likni - lazerni hosil qiladi. Ular buning uchun muhim maqolalar topdilar.
Sciolo va Townesning tadqiqot natijalari nashr etilgandan so'ng, turli mamlakatlar olimlari turli xil eksperimental sxemalarni taklif qilishdi, ammo ular muvaffaqiyatli bo'lmadi. 1960-yil 15-mayda Kaliforniyadagi Xyuz laboratoriyasining olimi Mayman odamlar tomonidan olingan birinchi lazer bo'lgan 0,6943 mikron to'lqin uzunligiga ega lazerni olganini e'lon qildi va shu tariqa Mayman lazerlarni amaliy sohaga kiritgan dunyodagi birinchi olimga aylandi.
1960-yil 7-iyulda Mayman dunyodagi birinchi lazerning tug'ilishini e'lon qildi. Maymanning sxemasi yoqut kristallidagi xrom atomlarini rag'batlantirish uchun yuqori intensivlikdagi chaqnash naychasidan foydalanish va shu tariqa juda konsentrlangan yupqa qizil yorug'lik ustunini hosil qilishdir, u ma'lum bir nuqtada yoqilganda, u quyosh yuzasidan yuqori haroratga yetishi mumkin.
Sovet olimi H.G.Basov 1960-yilda yarimo'tkazgichli lazerni ixtiro qildi. Yarimo'tkazgichli lazerning tuzilishi odatda P qatlami, N qatlami va faol qatlamdan iborat bo'lib, ular qo'shaloq heterojunksiyani hosil qiladi. Uning xususiyatlari: kichik o'lcham, yuqori ulanish samaradorligi, tez javob tezligi, to'lqin uzunligi va optik tolali o'lchamga mos keladi, to'g'ridan-to'g'ri modulyatsiya qilinishi mumkin, yaxshi kogerentlik.
Oltitadan, lazerning asosiy qo'llanilish yo'nalishlaridan ba'zilari
F. Lazer aloqasi
Bugungi kunda ma'lumot uzatish uchun yorug'likdan foydalanish juda keng tarqalgan. Masalan, kemalar aloqa qilish uchun chiroqlardan, svetoforlar esa qizil, sariq va yashil ranglardan foydalanadi. Ammo oddiy yorug'lik yordamida ma'lumot uzatishning bu usullarining barchasi faqat qisqa masofalar bilan cheklanishi mumkin. Agar siz ma'lumotni yorug'lik orqali to'g'ridan-to'g'ri uzoq joylarga uzatmoqchi bo'lsangiz, oddiy yorug'likdan foydalana olmaysiz, faqat lazerlardan foydalanishingiz mumkin.
Xo'sh, lazerni qanday yetkazib berasiz? Biz bilamizki, elektr toki mis simlar orqali o'tishi mumkin, ammo yorug'likni oddiy metall simlar orqali o'tkazib bo'lmaydi. Shu maqsadda olimlar yorug'likni o'tkaza oladigan optik tola deb ataladigan filamentni ishlab chiqdilar, bu tola deb ataladi. Optik tola maxsus shisha materiallardan tayyorlangan, diametri inson sochidan yupqaroq, odatda 50 dan 150 mikrongacha va juda yumshoq.
Aslida, tolaning ichki yadrosi shaffof optik oynaning yuqori sinish ko'rsatkichiga ega va tashqi qoplamasi past sinish ko'rsatkichiga ega shisha yoki plastmassadan tayyorlangan. Bunday struktura, bir tomondan, yorug'likning ichki yadro bo'ylab sinishiga olib kelishi mumkin, xuddi suv quvurida oldinga oqayotgan suv kabi, minglab burilishlar hech qanday ta'sir ko'rsatmasa ham, simda oldinga elektr uzatiladi. Boshqa tomondan, past sinish ko'rsatkichiga ega qoplama yorug'likning oqib chiqishini oldini oladi, xuddi suv quvuri oqib chiqmagani va simning izolyatsiya qatlami elektr tokini o'tkazmagani kabi.
Optik tolaning paydo bo'lishi yorug'likni uzatish usulini hal qiladi, ammo bu uning yordamida har qanday yorug'likni juda uzoqqa uzatish mumkin degani emas. Faqat yuqori yorqinlik, sof rang, yaxshi yo'naltirilgan lazer ma'lumot uzatish uchun eng ideal yorug'lik manbai bo'lib, u tolaning bir chetidan kiritiladi, deyarli yo'qotish yo'q va boshqa chetidan chiqadi. Shuning uchun optik aloqa asosan lazer aloqasi bo'lib, u katta sig'im, yuqori sifat, keng materiallar manbai, kuchli maxfiylik, chidamlilik va boshqalar kabi afzalliklarga ega va olimlar tomonidan aloqa sohasidagi inqilob sifatida e'tirof etilgan va texnologik inqilobning eng yorqin yutuqlaridan biridir.
Nashr vaqti: 2023-yil 29-iyun