Lazerlar avlodi

Lazerlar avlodi
Lazerlar generatsiyasi 1916-yilda Eynshteyn tomonidan "spontan va stimulyatsiya qilingan emissiya" nazariyasi bilan taklif qilingan. Bu nazariya zamonaviy lazer tizimlarining fizik asosini tashkil qiladi. Fotonlar va atomlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir uchta o'tish jarayoniga olib kelishi mumkin: stimulyatsiya qilingan yutilish, spontan emissiya va stimulyatsiya qilingan emissiya. Rag'batlantirilgan emissiya barqaror va barqaror bo'lishi mumkin ekan, lazerlarni olish mumkin. Shuning uchun maxsus qurilmalar - lazerlar ishlab chiqarilishi kerak. Lazerning tarkibi odatda uchta asosiy qismdan iborat: ishchi modda, qo'zg'alish moslamasi va optik rezonator.

1. Ishchi modda

Lazerdagi lazer nurini hosil qila oladigan modda ishchi modda deb ataladi. Oddiy sharoitlarda, har bir energiya darajasidagi moddadagi atom sonlarining taqsimoti normal taqsimotdir. Pastki energiya darajasidagi atomlar soni har doim yuqori energiya darajasidagi atomlardan ko'p bo'ladi. Shuning uchun, yorug'lik lyuminestsent moddaning normal holatidan o'tganda, yutilish jarayoni dominant bo'ladi va yorug'lik har doim susayadi. Yorug'likni lyuminestsent moddadan o'tgandan keyin kuchaytirish va yorug'likning kuchayishiga erishish uchun stimulyatsiya qilingan emissiyani dominant qilish kerak. Yuqori energiya darajasidagi atomlar sonini pastki energiya darajasidagi atomlardan ko'proq qilish uchun bu taqsimot normal taqsimotga qarama-qarshi bo'ladi va zarrachalar sonining inversiyasi deb ataladi.
2. Qo'zg'alish moslamasi
Qo'zg'atish moslamasining vazifasi past energiya darajasidagi atomlarni yuqori energiya darajasiga qo'zg'atishdir, bu esa ishchi moddaning zarrachalar soni inversiyasiga erishishiga imkon beradi. Moddaning energiya darajalari asosiy holat va qo'zg'algan holatni, shuningdek, metastabil holatni o'z ichiga oladi. Metastabil holat asosiy holatga qaraganda kamroq barqaror, ammo qo'zg'algan holatga qaraganda ancha barqaror. Nisbatan aytganda, atomlar metastabil holatda uzoqroq vaqt qolishi mumkin. Masalan, yoqutdagi xrom ionlari (Cr3+) 10-3 soniya umr ko'rish muddati bilan metastabil holatga ega. Ishchi modda qo'zg'algandan va zarrachalar soni inversiyasiga erishgandan so'ng, dastlab, o'z-o'zidan nurlanish bilan chiqarilgan fotonlarning turli tarqalish yo'nalishlari tufayli, stimulyatsiya qilingan nurlanish fotonlari ham turli tarqalish yo'nalishlariga ega va chiqish va yutishda ko'plab yo'qotishlar mavjud; barqaror lazer chiqishi hosil bo'lmaydi. Rag'batlantirilgan nurlanish ishchi moddaning cheklangan hajmida mavjud bo'lishini ta'minlash uchun yorug'likni tanlash va kuchaytirishga erishish uchun optik rezonator kerak.
3. Optik rezonator
Bu ishchi moddaning ikkala uchiga ham asosiy o'qga perpendikulyar o'rnatilgan o'zaro parallel aks ettiruvchi oynalar juftligi. Bir uchi to'liq aks ettirish oynasi (100% aks ettirish darajasi bilan), ikkinchi uchi esa qisman shaffof va qisman aks ettiruvchi oyna (90% dan 99% gacha aks ettirish darajasi bilan).
Rezonatorning funktsiyalari quyidagilardir: 1) optik kuchaytirishni yaratish va saqlash; 2) chiqish yorug'ligining yo'nalishini tanlash; 3) chiqish yorug'ligining to'lqin uzunligini tanlash. Muayyan ishlaydigan modda uchun turli omillar tufayli chiqarilgan yorug'likning haqiqiy to'lqin uzunligi noyob emas va spektr ma'lum bir kenglikka ega. Rezonator chastota tanlash rolini o'ynashi mumkin, bu lazerning monoxromatikligini yaxshilaydi.