Lazer fizikasi fanining tarixi, buguni va kelajagi

Kogerentlikni ikkita muhim shartini: fazoviy kogerentlikni va vaqt bo‘yicha kogerentlikni tushuntirib bering

Fazoviy kogerentlik to‘lqinlarning tarqalishi yo‘nalishiga ko‘ndalang bo‘lgan to‘lqin frontini ifodalab, ko‘ndalang ko­gerentlik ham deyiladi. Yorug‘lik to‘lqin fronti bo‘ylab vaqt o‘tishi bilan fazalarning bir-biri bilan aloqador bog‘lanishi fazoviy kogerentlikdir. Agar yorug‘lik to‘lqinlari fazoviy kogerentlikka ega bo‘lsa, u to‘lqinlarni linzalar yordamida o‘lchami to‘lqin uzunligiga (л ga) teng bo‘lgan nuqtada fokuslab to‘plash mumkin. Yassi monoxromatik to‘lqinlar naydek yo‘nalishga va yuqori darajali fazoviy kogerentlikka ham egadir. Faqat lazer nurlari fazoda (makonda) amplitudasini, fazasini, chastotasini yuqori darajada tartibli saqlab nay­dek tarqalish xususiyatiga ega. Lazer nurlarinish kogerentligi deganda birinchi o‘rinda uning fazoviy kogerentligini ko‘z o‘ngimizga keltiramiz. Fazoviy kogerentlik lazer nurlarining mikroskopik kichik o‘lchamli (atomlarga, molekulalarga) moddalarga samarali ta’sir ko‘rsatishini ta’minlaydi. Koge­rentlik yorug‘likning moddalarda yutilishiga va moddalarning nurlanishiga tegishli spektrlarni hosil qilishda asosiy hal qiluvchi vazifani bajaradi.
Vaqtli kogerentliknihisoblashva o‘lchash mumkin. Har bir yorug‘lik manbaiga tegishli spektral chiziqlar yoki spektral yo‘llar bo‘lib, o‘sha spektr chizig‘ining yoki yo‘lining spekt­ral kengligi mavjud. Yorug‘lik manbasining spektral kengligini deb belgilagan edik. Spektral kenglikka ega bo‘lganhar qanday yorug‘lik manbai kogerentlik vaqti deb ataladigan vaqt oralig‘ida vaqtlik kogerentlikka ega. Shu sababli spektr kengligi va kogerentlik vaqti quyidagicha o‘zaro bog‘langan:

yoki
(1.11.3)
Quyosh yorug‘ligining spektral kengligi Дv= 4∙10¹⁴ч8∙10¹⁴Gs oralig‘ida joy olgan. Kogerentlik vaqti .

31. 
    Yoruglikni oqimlarini fazoviy kogerentligini ifodalovchi sxemani keltirib yuz berayotgan jarayonni tushuntirib bering
    

1-rasmda Yung interferometrining optik sxe­masi keltirilgan. Lazer nuri to‘lqinlarining tarqalish yo‘liga ikkita tirqish o‘rnatib, tirqishlardan chiqib tarqalayot­gan to‘lqinlar L₁ va L₂ masofalarni o‘tib, ekrandagi K nuqtada qo‘shilib, interferensiya manzarasini yasaydi. Interfe­rensiya yo‘llarining yaqqol ko‘rinishi S₁ va S₂ tirqishlarning oralig‘idagi masofaga va to‘lqinlar fazalarining farqiga bog‘liq. Interferensiya yo‘llarining yaqqol ko‘rinishi fazoviy kogerentlik darajasini aniqlaydi. Interferensiya yo‘llarining yaqqol ko‘rinishi V(k) bilan ifodalanadi:
, (1.11.2)
I_maks – interferensiya yo‘llarining maksimum intensivligi, I_min – interferensiya yo‘llarining orasidagi minimum intensivlik. Agar S₁ va S₂ tirqishlar bir xil ingensivlikda yoritilsa, tirqishlardan ekranga yetib kelgan yorug‘liklar K nuqtani teng yoritadi. Usha holda I_min=0 va V(k) funksiya birga teng, ya’ni V(k)=1. Interferensiya yo‘llarining yaqqol ko‘rinishini ifodalovchi V(k) funksiyaning birga tengligi S₁ va S₂ nuqtalardan kelayotgan yorug‘lik to‘lqinlarining fazoviy kogerentligini isbotlaydi. Agar S₁ va S₂ nuqtalardan tarqalayotgan yorug‘lik to‘lqinlari ekranda qo‘shilishib, interferensiya yo‘llarini hosil qilmasa, I_maks= I_min va V(k)=0 bo‘ladi. Funksiya V(k) ning nolga tengligi S₁ va S₂ tirqishlardan tarqalayotgan yorug‘lik to‘lqinlarining fazoviy kogerentlikka ega bo‘lmasligini ifodalaydi.
Odatdagi yorug‘lik manbalarining lazer nurlariga nisbatan fazoviy kogerentligini solishtirib ko‘raylik. Misol uchun odatdagi yorug‘lik chiqaruvchi manbaning radiusi r=1sm, to‘lqin uzunligi esa л=5,5∙10^–5sm, S₁ va S₂ yorug‘lik manbaidan ekrangacha masofa L=100sm bo‘lsa, S₁ va S₂ tirqishlar orasidagi masofa d quyidagi formula bilan aniqlanadi:
.
Odatdagi yorug‘lik nurlarida interferensiyani kuzatish uchun tirqishlar oralig‘i lazer nurlaridagi tirqishlar oralig‘iga qaraganda ming marta kichik bo‘ladi. Demak, lazer nurlari o‘ta fazoviy kogerentlikka egadir.

1-rasm. Yorug’lik to’lqinlari-ning fazoviy kogerentlik darajasini Yung interfero-
metri yordamida o’lchash sxemasi.

31.