2-мавзу: Спонтан мажбурий ва индуцирланган нурланиш. Лазерлар

Лазер тузилишининг асосий принциплари. «Лазер» сўзи бу қурилманинг ишлаш принципини акс эттирувчи жараённинг инглизча сўзларининг бош харфларидан ташкил топган: «Light Amрlificatiоn by Stimulated Emissiоn оf Radiatiоn» ‑ «Ёруғлик нурланишининг мажбурий чиқарилиш ҳисобига кучайтирилиши». Лазерлардан олдин мазерлар яратилган. Лазерлар кўзга кўринадиган, инфрақизил ёки ультрабинафша нурланишлар чиқарса, мазерлар ўта юқори частотали (ЎЮЧ) электромагнит тўлқинлар соҳасида ишлайди. «Мазер» сўзидаги «М» ҳарфи инглиз тилидаги микротўлқин (Micrоwave) сўзининг биринчи ҳарфидан олинган, қолган ҳарфлар лазер сўзиники билан бир хил.
Ёқут цилиндр (стержень) шаклида олинган бўлиб, унинг асослари юқори даражада силлиқланган.
Ёқут стерженни бир асоси кумуш билан тўлиқ қопланган бўлиб, у ёруғликни тўла қайтаради, иккинчи асосига кумуш ярим шаффоф қилиб қопланган. Бу кумуш қатламлари резонатор вазифасини бажаради. Ёқут стерженни спиралсимон газли люминесцент лампа ўраб олган (27.3-расм). Ёқут стерженни спиралсимон газли люминесцент лампа ўраб олган. Ёқут кристалли ўқи билан катта бур-чак ҳосил қилиб пайдо бўлган фотонлар стерженp асосларидан кўп марта қайтади, натижада фотонларнинг кучли оқими хосил бўлиб, у қисман шаффоф асосдан ташқарига чиқади. Шундан сўнг қурилмага ташқи манбадан қайта энергия берилади ва яна лазер нурланиши олинади.
Лазер нури қуйидаги асосий хусусиятларга эга:
1. Лазер нури фазо ва вақт бўйича когерентдир. Когерентлик вақти – 10^-3 с бўлиб, у 10⁵ м когерентлик узунлигига тўғри келади. Бу узунлик оддий когерент манбалариникидан 10⁷ марта катта.
2. Лазер нури қатъий монохроматликка эга ( <10^-11 м).
3. Лазер нури катта нурланиш қувватига эга. Масалан, ёқут кристали асосидаги лазердан 10^-3 с давомида 20 Ж энергия олинса, бунда нурланиш қуввати
20 Ж/10^-3 с=210⁴ Вт.
бўлади. Агар бу лазер нурини 1 мм юзага фокусласак,
=210⁴ Вт/10^-6 м²=2 10¹⁰ Вт/м²
қувват зичлиги олинади.
4. Лазер нури кичик бурчакли сочилишга эга. Масалан, Ойга фокусланган лазер нури 3 км диаметрли жойни ёритади. Прожектор нури фокусланганда эди, у 40000 км диаметрли жойни ёритар эди.
Лазерларнинг фойдали иш коэффициенти (ф.и.к.) 0,01% дан ( лазери) 75% гача (неодимли шиша асосидаги лазерда) етади. Лекин кўпчилик лазерларнинг ф.и.к. 0,1  1% атрофида, СО₂ гази асосида узлуксиз ҳолда инфрақизил нурланиш (10,6 мкм) берадиган қувватли лазерларнинг ф.и.к. 30% ва ундан юқори.