Lazer fizikasi fanining tarixi, buguni va kelajagi

Qanday xususiyatlarga ega bo‘lgan moddalarni aktiv moddalar deb atash mumkin?

Modda atomlarini, molekulalarini yoki ionlarini pastki joylashgan asosiy energetik sath ε₁ dan yuqorida joylashgan o’yg’ongan energetik sath ε₂ ga ko’chirishga yoki moddada inversion ko’chganlikni hosil qilish uchun tashqaridan beriladigan energiyaga damlash deyiladi. Ma’lumki, inversion ko’chganlik deb, moddada o’yg’ongan atomlarining soni, uyg’onmagan zatomlarning sonidan katta bo’lishligiga, ya’ni N₂>N₁ tengsizlikka aytiladi. Inversion ko’chganlik hosil qilingan moddani aktiv modda deb ham ataydilar, o’shanday aktiv moddada majburiy nurlanish va yorug’likning kuchayishi kuzatiladi. Ikki energetik sathli modda asosida ishlaydigan lazer asbobi ham yo’q, chunki bunday aktiv modda mavjud emas. Ikki energetik sathli modda modelida atiga N₂=N₁tenglikni yaratish mumkin xolos. Inversiya hosil qilish uchun moddalar eng kamida uch yoki to’rt energetik sathli sxema asosida ishlaydigan bo’lishi zarur. Uch energetik sathli aktiv moddalarga yoqut (rubin) kristalli va to’rt energetik sathli aktiv moddalarga esa ittriy-alyuminiy granti, neodim shishasi kabi moddalar misol bo’la oladi.O’sha moddalarda inversion ko’chganlik optik damlash usuli bilan barpo qilinadi. Kuchli yorug’lik oqimi o’sha moddalarga tashlanadi va moddalardagi atomlar yorug’likni yutadi. Yutilgan yorug’lik modda zarrachalarini (atomlarini, ionlarini, molekulalarini) pastki asosiy sathdan yuqori o’yg’ongan sathga ko’chirib chiqaradi. Bu jarayon optik damlashdir. Rasmda damlash pastdan yuqoriga yo’nalgan strelka bilan ko’rsatilgan. Kuchli yorug’lik manbai atomni asosiy pastki ener­gegik ε₀ va ε₁ sathlardan yuqori energetik ε₃ sathga ko’chiradi.

10a)- rasm. Optik damlash yordamida moddalarda inversiya hosil qilish sxemasi. Uch energetik sathli aktiv modda.



a)
Atom ε_3, sathda juda qisqa vaqt yashaydi va tezda ε₂ sathga nurlanmasdan qaytib tushadi. Atomlar ε₂ sathda ancha uzoqrok, yashash imkoniyatiga ega, chunki ε₂ sath metastabil holatdir. Optik damlash energiyasi yetarli darajada katta bo’lsa, ko’pchilik atomlarni ε₂ sathda to’play oladi. ε₂ sathda atomlar soni ε₁ sathga nisbatan ko’p bo’ladi va moddada inversion ko’chganlik hosil bo’ladi. Atomlar ε₂ sathdan ε₁ sathga o’tganda hv₂₁ kvant nurlanishini hosil qiladi.

31.