Ызбекистон республикаси олий ва ырта мащсус таълим вазирлиги

Шиша асосли неодим лазерлар

Олим Е. Снитцер тамонидан 1961 йили оптик дамлашли асосидаги қаттиқ жисм лазерининг фаол элементини ҳосил қилиш

учун шиша асосга неодим ионларини киритишни таклиф қилган эди. Неодим ионининг асосий лазерли энергетик сатхларининг диаграммаси 33-расмда келтирилган. Ёқут лазеридан фарқли равишда неодим лазери тўрт сатхли схема асосида ишлайди.

Дамлаш лампасининг нурланиши спектрининг 0,35-0,9 мкм ли қисми неодимли шиша тамонидан ютилади ва бу жараёнда неодим ионининг қуйи асоси I_а2 сатҳда ётган электронлар юқори (⁴F_52²H_92⁴F_12 ва бошқа) сатҳларга чиқазилади. Электронлар бу сатхларда жуда қисқа вақт ( 10^-710^-11с) бўлиб, нурланишсиз йўл билан метастабиль ⁴F_32 сатҳга тушиб тўпланадилар. Бу сатҳда электронларнинг яшаш вақтлари 10^-310^-4с атрофида бўлиб, шиша турига ва неодим ионлари концентрациясига боғлиқ. Электронларнинг ⁴F_32 юқори лазер сатҳидан қуйи ⁴I_112 лазер сатҳига мажбурий ўтишида 1,06 мкм тўлқин узунлигида когерент нурланиш беради. Бу нурланиш чизиғининг эни 2040 нм атрофида ётади. Пастки ⁴I_112 лазер сатҳи, асосий ⁴I_92 сатҳдан атиги 2,210³ см^-1 баландликда жойлашган бўлиб, бу сатҳда электронларнинг яшаш вақти 10^-710^-8с ни ташкил этади. Бу сатҳдан электронлар ўз энергияларини кристалл панжарага бериб, нурланишсиз асосий ⁴I_92 сатҳга ўтадилар. Шунинг учун бу икки лазер сатҳлари орасида осонгина инверс бандлик ҳолати олинади ва бунинг учун кичик дамлаш энергияси (1Жсм³) сарф бўлади. Шундай қилиб, тўрт сатҳли система, ёқут лазеридаги кўп камчилликларини йўқотиш имконини беради.
Шишага киритилган неодим ионининг ички ишчи сатҳларидаги электронларни ташқи электронлар томонидан экранировка қилиниши натижасида ёқут лазеридагига нисбатан ши-шага киритилаётган неодим ионларини концентрациясини 10²¹ см^-3 гача етказиш мумкин ( оптимал концентрация 2,510²⁰ см^-3 ) ва шишага киритилган неодим учун мажбурий ўтишларнинг кесими  510^-20см² ни ташкил этгани учун, фаол зарраларниг атиги 5...10 юқори ишчи сатҳга чиқарилиши билан 1см^-1 ли кучайтириш даражасига эга бўлиши мумкин. Шиша асосли неодимнинг муҳим хусусиятларидан бири шуки, унинг асосида катта ўлчамга эга ва изотроп фаол элементларни ясаш мумкин.
Ҳозирги пайтда лазерли техникада, кўндаланг кесими 5...10 см ва узунлиги 2м гача ётадиган фаол элементлар ишлатилмоқда. Катта ўлчамли фаол элементлар импульсли режимда катта энергиялар олиш имконини беради. Ҳозирги пайтда неодимли шиша лазерларда эркин генерация режимида 1кЖ гача энергия олинган. Неодимли шиша лазерларининг конструкцияси ёқут лазери конструкциясидан кам фарқ қилади. Фақат фаол элементларнинг ўлчамлари катта бўлганлиги учун уларни оптик дамлаш учун бир нечта ёруғлик лампалари ишлатилади. Бундай лазер-лардан чиқаётган когерент нурланишнинг ёйилиш бурчаги катта (10 мрад) бўлади. Бунга сабаб лазер генерациясининг кўп модаларда рўй беришидир. Ёйилиш бурчагини камайтириш ва катта энергияли нурланиш учун одатда лазер-кучайтиргич системасидан фойдаланилади. Бунинг учун аввал кам қувватли лазерда параметрлари яхшиланган сифатли когерент нурланиш олинади, сўнгра сифатли нурланишни бир нечта кучайтиргичлардан ўтказилади. Шундай “лазер-кучайтиргич” системаларда импульс давомийлиги 10^-9 с ва энергияси 10⁴...10⁵ Ж, яъни қуввати 10¹³...10¹⁴ Вт бўлган когерент нурланиш олинади. Бундай энергияли нурланишлар термоядро реакция ҳосил қилиш қурилмаларида ишлатилади.