Davlat universiteti fizika -matematika fakulteti "fizika " kafedrasi «lazer fizikasi»

1.1Lazerlar va ularning turlari

Atom sistemasi orqali tarqalayotgan monoxromatik nurlanish bu sistemada atomlaming bir energetik holatdan ikkinchi holatga majburiy o‘tishiga olib keladi. Majburiy o‘tishlar natijasida tushayotgan fotonlar yutilishi yoki yangi fotonlarning hosil bo‘lishi kuzatiladi. Natijada atom sistemasi orqali o‘tayotgan monoxromatik nurlanish intensivligining o‘zgarishi ro‘y beradi. Atom sistemasi uchun bandlik tushunchasini kiritaylik. Birlik hajmdagi bir xil energetik holatga ega bòlgan atomlar sonini bandlik deb ataladi.
Ikki energetik sathi mos ravishda 1 va 2 ga teng atom sistemasining bandliklari N1 va N2 bo‘lsin.
Lazerning faol muhitida o‘z - o‘zidan nurlanish natijasida tasodifan paydo bo‘lgan fotonlar majburiy nurlanish natijasida kuchaya boradi. Invers bandlikka ega muhit faol muhit nomini olgan. Majburiy nurlanish ehtimoli muhitga tushayotgan nurlanish intensivligini oshirish uchun uni qayta - qayta faol muhit orqali o‘tishga majbur qilinadi. Buning uchun faol muhitni bir - biriga parallel bo‘lgan birinchisining qaytarish koeffitsiyenti 100%, ikkinchisini qaytarish koeffitsiyenti 30 - 40% bo‘lgan ko‘zgular orasiga joylashtiriladi. Ko‘zgular faol muhit uchun musbat qayta bog'lanishni amalga oshiradi. Natijada ko‘zgularga perpendikular yo‘nalishda tarqalayotgan yassi to'lqin faol muhit orqali ko‘p marta o‘tadi va har o‘tishida kuchayib boradi. Kuchaygan to‘lqin qisman qaytaruvchi ko‘zgu orqali lazerdan chiqadi.
Generatsiya hosil bo‘lishi uchun faol muhitning kuchaytirishi lazerdagi barcha yo‘qotishlardan katta bo‘lishi kerak. Generatsiya - bu teskari aloqa mavjud bo‘lganda majburiy yorug‘lik chiqarish natijasida kogerent elektromagnitik to'lqinlaming hosil bo‘lishidir. Bu yo‘qotishlar numing muhitda yutilishi va qisman ko‘zguIar orqali chiqib ketishi bilan bog‘liqdir.

1.2 Lazerlar fizikasi

Lazerning ish rejimija qarab xususiyatlarini turli fizik kattaliklar bilan ifodalash mumkin. Lazer uzluksiz nur chiqaruvchi maromda (rejimda) ishlaganda uning xususiyatini xarakterlovchi asosiy kattalik sifatida quvvat olinadi. Hozirgi mavjud lazerning nurlanish quvvati keng intervalda (oraliqda) o‘zgaradi. Masalan: 10~3 Vt dan 10-6 Vt gacha va undan ortiq quvvatli lazerlar yaratilgan. Shunga qarab quwati 10~3 Vt dan kichik qiymatga ega lazerlar past quvvatli, quvvati 10-6 Vt dan katta lazerlar yuqori quvvatli lazerlar hisoblanadi. Nurlanish intensivligi I va quvvati P orasidagi boģlanish p = i -s (1-34) orqali ifodalanadi.
Bu yerda S - nurning ko`ndalang kesim yuzasi. Impuls va davriy impuls maromida ishlaydigan lazerlar uchun nurlaming bir impulsdagi energiyasi e impulsning davom etish vaqti t impulslaming qaytarilish chastotasi v nurlanishning o‘rtacha quvvati pv va impuls quvvati p kabi kattaliklar muhim o‘rin tutadi. Lazer texnikasida ishlatiladigan maxsus usullar yordamida impulsning davom etish vaqti 10~2s bòlgan lazerlar yaratilgan. Bunday lazer nurlanishlari impulslaridan alohida ajratilgan nurlanishning bir impuls energiyasi e kichik 1-10 J qiymatga ega bo‘lishiga qaramay, lazer nurining impuls qiymati juda kattadir.
Umumiy lazer o'lchov vositalariga lazer masofasini o'lchash moslamasi, lazer darajasi, lazerli (uch o'lchovli) profil o'lchash vositasi, lazer diametrini o'lchash vositasi va boshqalar kiradi. Boshqa lazer o'lchov asboblari asosan ushbu turdagi kengaytirilgan dasturlar bo'lib, unchalik keng tarqalgan emas.
Lazer masofani aniqlash moslamasi - bu nishonga masofani o'lchash uchun modulyatsiya qilingan lazerning ma'lum bir parametridan foydalanadigan asbob.
Lazer darajasi - bu lazer moslamasi tomonidan chiqariladigan lazer nurini sathning teleskop naychasiga yo'naltiradigan va uni kollimatsiya o'qi yo'nalishi bo'yicha chiqaradigan darajadir. Lazer sathining ikki turi mavjud: maxsus lazer darajasi va darajaga biriktirilgan lazer moslamasi. Fotoelektrik qabul qilish moslamasi bilan jihozlangan darajadagi o'lchagich bilan mos kelganda, tekislash amalga oshirilishi mumkin.
Lazer profilerida yuqori chastotali va yuqori aniqlikka ega bo'lgan va konturni, ikki o'lchovli o'lchamini va ikki o'lchovli siljishini aniq va tez o'lchaydigan va tekshiradigan lazerli skanerlash texnologiyasi qo'llaniladi.
Lazer diametri o'lchagichi ko'p qirrali skanerlashning aylanadigan oynasi va skanerlash optik tizimidan o'tish uchun lazer nuridan foydalanadi va optik o'qga parallel ravishda doimiy yuqori tezlikda skanerlash nurini hosil qiladi. U o'lchov maydoniga joylashtirilgan ishlov beruvchini yuqori tezlikda skanerlaydi va ishlov beriladigan qismga qo'yiladi. Qarama-qarshi fotoelektrik qabul qilgich qabul qiladi va nur ishlov beriladigan qismni skanerlashda fotoelektrik qabul qilgichda proyeksiyalangan yorug'lik to'xtaydi, shuning uchun fotoelektrik qabul qilgichning chiqish signalini tahlil qilish orqali ishlov beriladigan qismning diametri bilan bog'liq ma'lumotlarni olish mumkin.
1. Infraqizil diapazon yoki lazer diapazoni prinsipidan foydalanish
Kattalashtirish printsipi asosan yorug'likning maqsadga oldinga va orqaga harakatlanishi uchun zarur bo'lgan vaqtni o'lchash bilan bog'liq bo'lishi mumkin, so'ngra D masofa yorug'lik tezligi c=299792458m / s va atmosferaning sinishi koeffitsienti n bilan hisoblanadi. . Vaqtni to'g'ridan-to'g'ri o'lchash qiyin bo'lganligi sababli, odatda uzluksiz to'lqinning fazasini o'lchash kerak, bu fazali o'lchov deb ataladi. Albatta, pulsli masofadan turib aniqlovchilar ham mavjud.
Shuni ta'kidlash kerakki, fazani o'lchash infraqizil yoki lazer fazasini o'lchash emas, balki infraqizil yoki lazerda modulyatsiya qilingan signal fazasini o'lchashdir. Uyni o'lchash uchun qurilish sohasida qo'lda ishlaydigan lazerli masofani o'lchash moslamasi mavjud va uning ishlash prinsipi bir xil.
2.O'lchanadigan jismning tekisligi nurga perpendikulyar bo'lishi kerak.
Odatda aniqlik oralig'i to'liq aks ettirish prizmalarining hamkorligini talab qiladi va uyni o'lchash uchun ishlatiladigan masofani o'lchash uchun tekis devor aksini to'g'ridan-to'g'ri o'lchash uchun foydalanadi, chunki masofa nisbatan qisqa va orqaga qaytarilgan yorug'likning signal intensivligi yetarlicha katta. Bu vertikal bo'lishi kerakligini bilishi mumkin, aks holda qaytish signali juda zaif va aniq masofani olish mumkin emas.
3.U ob'ektning sirtini tarqoq aks ettirish sifatida o'lchashi mumkin
Odatda, bu ham mumkin. Haqiqiy muhandislikda diffuz aks ettirishning jiddiy muammosini hal qilish uchun aks ettiruvchi sirt sifatida ingichka plastik plastinka ishlatiladi.
4.Pulse usuli lazerli masofani o'lchash moslamasining ko'ngilochar mahsuloti displeyning aniqligi 1 metrga, ± 1 metr o'lchov aniqligiga, displey aniqligi o'lchami mahsuloti 0,1 metrga va o'lchov aniqligi ± 0,15 metrga yetishi mumkin.
5.Faza lazerli masofani o'lchash moslamasining aniqligi har xil yuqori aniqlikdagi o'lchov maqsadlariga mos keladigan 1 mm xatolikka erishishi mumkin.