Impulsli lazerlar’’ mavzusida tayorlagan kurs ishi bajardi: Abduhalimov Hayotbek Kurs ishi rahbari

3.Femtosoniyali lazerlar
Ta'rif: Femtosekund lazerlari bir necha femtosekunddan bir necha yuz femtosekundgacha davom etadigan impulslarni hosil qiluvchi lazerlardir.
Femtosekundli lazer bir pikosekunddan (ultrashort impulslar) ancha kam davomiylik bilan yorug'lik impulslarini hosil qiladi, ya'ni. femtosekund tartibi vaqtida davomiyligi bilan (1 fs = 10-15 s). Shunday qilib, u ultrafast lazerlar yoki ultra qisqa pulsli lazerlar toifasiga kiradi. Bunday qisqa impulslarni hosil qilish amalda passiv rejimni qulflash texnologiyasi yordamida amalga oshiriladi.
Femtosekund lazerlarining turlari:
Ommaviy kristallarga asoslangan qattiq holatdagi lazerlar
Passiv rejimni blokirovka qiluvchi qattiq holatda lazerlar xarakterli davomiyligi 30 fs - 30 ps bo'lgan yaxshi nur sifati bilan ultra qisqa impulslarni yaratishi mumkin. Har xil diodli pompalanadigan lazerlar, masalan, neodimiy yoki iterbiy bilan doping bilan nasos kuchaytirilgan, bu rejimda 100 mVt dan 1 Vt gacha bo'lgan o'rtacha xarakterli quvvat bilan ishlaydi. Yangi dispersiya kompensatsiyasi texnologiyasiga ega titanium sapfir lazerlari 10 fs dan kamroq impuls davomiyligini yaratish uchun ishlatilishi mumkin, maxsus holatlarda 5 fs atrofida.
Lazerlarning impulsli ishlashi uzluksiz to'lqin sifatida tasniflanmagan har qanday lazerga tegishlidir, shuning uchun optik quvvat ma'lum bir takrorlash tezligida ma'lum bir davomiylikdagi impulslarda paydo bo'ladi. Bu turli xil motivatsiyalarga qaratilgan keng ko'lamli texnologiyalarni o'z ichiga oladi. Ba'zi lazerlar shunchaki impulslanadi, chunki ularni uzluksiz rejimda ishlatib bo'lmaydi.
Boshqa hollarda dastur imkon qadar katta energiyaga ega bo'lgan impulslarni ishlab chiqarishni talab qiladi. Puls energiyasi takrorlanish tezligiga bo'lingan o'rtacha quvvatga teng bo'lganligi sababli, bu maqsadni ba'zan impulslar tezligini pasaytirish orqali qondirish mumkin, shunda impulslar o'rtasida ko'proq energiya to'planishi mumkin. Masalan, lazerli ablasyonda, agar ish qismining sirtidagi kichik hajmdagi material juda qisqa vaqt ichida qizdirilsa, bug'lanishi mumkin, holbuki energiyani asta-sekin etkazib berish issiqlikning buyumning asosiy qismiga singib ketishiga imkon beradi. , hech qachon ma'lum bir nuqtada etarlicha yuqori haroratga erishmaydi.
Impulsning optik tarmoqli kengligi impuls kengligining o'zaro ta'siridan torroq bo'lishi mumkin emas. O'ta qisqa impulslar bo'lsa, bu uzluksiz to'lqin lazerlariga xos bo'lgan juda tor tarmoqli kengligidan mutlaqo farqli o'laroq, katta tarmoqli kengligi bo'ylab o'tishni nazarda tutadi. Ba'zi bo'yoq lazerlari va vibronik qattiq holatdagi lazerlardagi lazerli muhit keng tarmoqli kengligida optik daromadni keltirib chiqaradi, bu esa lazerni bir necha femtosekundlar kabi qisqa yorug'lik impulslarini yaratishga imkon beradi.
Q-switchli lazerda rezonator ichida muhitning daromadidan oshib ketadigan yo'qotishlarni kiritish orqali populyatsiya inversiyasini kuchaytirishga ruxsat beriladi; buni bo'shliqning sifat omili yoki "Q" ning kamayishi sifatida ham ta'riflash mumkin. Keyin, lazer muhitida saqlanadigan nasos energiyasi maksimal mumkin bo'lgan darajaga yaqinlashgandan so'ng, kiritilgan yo'qotish mexanizmi (ko'pincha elektro- yoki akusto-optik element) tezda olib tashlanadi (yoki passiv qurilmada o'z-o'zidan paydo bo'ladi), bu esa lazerni yo'qotishga imkon beradi. qozonish muhitida saqlangan energiyani tezda oladigan boshlash. Bu o'sha energiyani o'z ichiga olgan qisqa pulsga va shuning uchun yuqori cho'qqi quvvatiga olib keladi.
Impulsli yoqut lazerining o'ta tez va yuqori intensiv chaqnashi bilan gologramma hosil bo'lganda, harakatlanuvchi ob'ekt dam olayotgandek ko'rinishi mumkin. Bunday pulsning davomiyligi soniyaning 1/10 000 000 qismidan kam bo'lishi mumkin va ob'ekt shu qisqa vaqt oralig'ida yorug'lik to'lqin uzunligining 1/10 qismidan ko'proq harakat qilmasa, foydalanish mumkin bo'lgan gologrammani olish mumkin. Uzluksiz to'lqinli lazer uzoq vaqt davomida ta'sir qilishni talab qiladigan juda kamroq intensiv nur hosil qiladi; shuning uchun hatto eng kichik harakat mavjud bo'lganda ham mos kelmaydi.
Impulsli lazer tomonidan taqdim etilgan tez miltillovchi yorug'lik manbai bilan juda tez harakatlanuvchi ob'ektlarni tekshirish mumkin. Kimyoviy reaktsiyalar ko'pincha eritmalarning optik xususiyatlarini o'zgartiradi; golografiya yordamida bunday reaksiyalarni o'rganish mumkin. Impulsli lazerlar yordamida yaratilgan gologrammalar CW manbalari bilan bir xil uch o'lchovli xususiyatlarga ega.
Pulsed-lazerli golografiya shamol tunnellarida tajribalarda qo'llanilgan. Odatda aerodinamik ob'ektlar atrofida yuqori tezlikdagi havo oqimi optik interferometr bilan o'rganiladi (bu holda havo zichligi o'zgarishi sababli interferentsiya chekkalarida kichik o'zgarishlarni aniqlash uchun qurilma). Bunday asbobni sozlash qiyin va barqaror ushlab turish qiyin. Bundan tashqari, uning optik yo'ldagi barcha optik komponentlari (ko'zgular, plitalar va boshqalar) yuqori sifatli va yuqori gaz oqimi tezligida buzilishlarni minimallashtirish uchun etarlicha mustahkam bo'lishi kerak. Biroq, golografik tizim optik interferometriyaning qattiq talablaridan qochadi. U gazning aerodinamik ob'ekt atrofida burishishi natijasida bosim o'zgarishi natijasida hosil bo'lgan havo oqimidagi interferometrik sinishi indeksidagi o'zgarishlarni qayd etadi.
Impulsli lazerlar chiqish energiyasini qisqa muddatli yuqori quvvatli portlashlarga jamlaydi. Ushbu lazerlar bir puls yoki bir qator impulslarni muntazam oraliqda yoqishi mumkin. Bir lahzali quvvat juda qisqa pulsning eng yuqori nuqtasida juda yuqori bo'lishi mumkin. Laboratoriya lazerlari maksimal quvvatni oshirdi
Impulsli lazerlar tez-tez ishlatiladi, chunki ular o'lchash tizimiga vaqt aniqligini qo'shishi mumkin. Bundan tashqari, impulsli lazerlar yuqori cho'qqi quvvatini ishlab chiqaradi, bu esa qisqa to'lqinli nurlanishni yaratish uchun chiziqli bo'lmagan optikadan samarali foydalanish imkonini beradi. Masalan, chastotani ikki baravar oshirishda chastotali fotonlar ω1 hodisasi.
1980-yillarning o'rtalariga kelib, qisqa lazer zarbasi etkazishi mumkin bo'lgan intensivlik platoga tushdi, chunki lazer tizimiga zarar bermasdan bunday pulsni yanada kuchaytirish mumkin emas edi. Striklend va Muru qisqa lazer zarbasi cho'zilgan, shuning uchun uning maksimal quvvati kamaygan usulni ishlab chiqdi. (Impuls cho'zilganida, lazer nurining chastotasi chirp deb ataladigan o'zgarishlarga uchraydi, shuning uchun texnikaning nomi.) Ushbu cho'zilgan impuls past tepalik quvvati tufayli xavfsiz tarzda kuchaytirilishi mumkin. Keyin puls yana qisqa pulsga siqilib, uning intensivligini oshirdi. Ular 1985 yilda CPA-da nashr etgan maqola Striklendning birinchisi edi. CPA ixtiro qilinganidan beri qisqa lazer zarbasida etkazib berilishi mumkin bo'lgan intensivlik petavatt oralig'iga (1 petavatt = 1015 vatt) oshdi va pulsning vaqti bir femtosekundga (10−15 soniya) kamaydi. Bunday qisqa intensiv lazer impulslari sanoatda aniq kesish uchun va tibbiyotda LASIK operatsiyasi uchun qo'llaniladi.
Striklend 1988 yildan 1991 yilgacha Ottavadagi Kanada Milliy tadqiqot kengashida ilmiy xodim bo‘lgan. Keyin u 1991 yildan 1992 yilgacha Kaliforniyaning Livermor shahridagi Lourens Livermor milliy laboratoriyasining lazer bo‘limida ishlagan. 1992 yildan 1997 yilgacha u texnik bo‘limda ishlagan. Prinston universiteti qoshidagi fotonika va optoelektron materiallar ilg'or texnologiya markazi xodimlari. U 1997 yilda Vaterlou universitetining fizika fakultetiga o'qishga kirdi va u erda dotsent bo'ldi.


HULOSA
Biz ushbu kurs ishidan hulosa qilib shuni aytishimiz mumkinki, har bir yoritib berilayotgan jarayonlarning dolzarbligi, ahamiyatliligi, barcha sohalarga tegishliligi bilan barchasi bir- biridan tubdan farq qilishi insonni hayratga soladi. Bu jarayonlarni o`rganar ekanmiz, naqadar hayotimizga kerak ekanligini, uning biz uchun muhim ahamiyat kasb etishini shuncha chuqurroq anglab boraverar ekanmiz.Bu jarayonlar nafaqat biz uchun balki, tabiat va atrof muhit uchun ham kerakli va ahamiyatli ekan.Shunday ekan biz bu jarayonlarni yetarlicha o`rganishimiz va muammoli jabhalariga o`z fikr va mulohazalarimiz orqali yechim izlamog`imiz kerakdir. Kurs ishidan malum bo’ldiki lazerlarning ishlash prinsipida impuls jarayoni kata ahamiyatga ega va sathlarda invеrs bandlik hоlatini kеltirib chiqarish damlash dеyiladi. Damlashning bir nеcha usullari mavjud. Damlashning uzluksiz va impulsli turiga bоg’liq hоlda lazеr nurlanishi uzluksiz va impulsli bo’lishi mumkin. Kurs ishidan malum bo’ldiki lazer uch asosiy qismdan iborat: a) faol muhit (gaz, suyuqlik (eritmala), qattiq jism) b) rezonator-nurlanishda teskari bog’lovchi element (ko’zgular, qaytaruvchi sirtlar) v) uyg’otuvchi (tebrantiruvchi) element (yorug’lik dastasi, yorug’lik impulsi, gaz razryadi, elektron oqimi, yuqori temperaturali ionlar oqimi (gazodinamik uyg’otish), elektr va magnit maydoni, kimyoviy reaksiya va xokazolar ). Hulosa o’rnida yana shuni aytish mumkunki Lazerlarning impulsli ishlashi uzluksiz to'lqin sifatida tasniflanmagan har qanday lazerga tegishlidir, shuning uchun optik quvvat ma'lum bir takrorlash tezligida ma'lum bir davomiylikdagi impulslarda paydo bo'ladi. Bu turli xil motivatsiyalarga qaratilgan keng ko'lamli texnologiyalarni o'z ichiga oladi. Ba'zi lazerlar shunchaki impulslanadi, chunki ularni uzluksiz rejimda ishlatib bo'lmaydi.