Lazerning ishlash prinsipi Reja: Lazerlarning ishlashi Uzluksiz ishlovchi geliy-neon lazeri

Agar to‘lqinning L yo‘ldagi kuchayishi uning ko‘zgulardan qaytgandagi energiya isroflarining yig‘indisidan katta bo‘lsa, har bir yugurishdan so‘ng to‘lqinning amplitudasi borgan sari kattaroq bo‘ladi. To‘lqin energiyasining u() zichligi kuchaytirish koeffitsiyentining kattaligi to‘yinish effekti natijasida ancha kamayadigan bo‘lguncha to‘lqin kuchayaveradi. Statsionar holat muhitdagi kuchayishning energiya isroflari yig‘indisi bilan raso kompensatsiyalanish shartiga mos keladi. Shunday qilib, lazerlardan nurlanishni generatsiya qilish masalasida to‘yinish effekti prinsipial ahamiyatga ega.

Birinchi Lazer 1960-yilda yoqutda amerikalik olim T. Meyman tomonidan yaratilgan. Ishi atom va molekulalarning majburiy nurlanishiga asoslangan. L. har xil energiya (elektr, yorugʻlik, kimyoviy, issiklik va h.k.)ni optik diapozondagi kogerent elektromagnit nur energiyasiga aylantirib beradi. U 3 element — energiya manbai, aktiv muhit (modda), teskari bogʻlanishdan iborat (agar Lazer kogerent nurni kuchaytirish uchun xizmat qilsa, teskari boglanish zarur emas). L. boshqa yorugʻlik manbalardan kogerentligi, monoxromatikligi, juda kichik burchak ostida yoʻnalganligi bilan, nur kuvvatining katta spektral zichlikka, juda yuqori tebranish chastotasiga egaligi bilan farqlanadi. Aktiv muhitga koʻra, Lazer quyidagi guruhlarga boʻlinadi: 1) qattiq jism va suyuqlikdan tayyorlangan Lazer; 2) gazli L; 3) yarimoʻtkazgichli L. Bulardan tashqari, eksimer, kimyoviy va h.k. Lazer. xillari ham bor. Lazer da teskari bogʻlanish optik rezonator (ikki koʻzgu) yordamida amalga oshiriladi. Koʻzgular orasiga aktiv modda joylashtiriladi. Nur toʻlqini koʻzgulardan qaytib, yana aktiv moddadan oʻtadi, unda majburiy oʻtishlarni yuzaga keltiradi. Koʻzgulardan biri qisman shaffof boʻlib, u cheksiz koʻp oʻtishlardan keyin kuchaygan nurni tashqariga chiqib ketishiga xizmat qiladi.
Lazer ning ishlash tamoyilida atom tuzil ishi muhimdir. Moddalarni tashkil qilgan atomlarni energetik holatlari (orbitasi) har xil. Pastki orbitada zarrasi boʻlgan atom turgʻun, yuqori orbitada zarrasi boʻlgan atom beqaror boʻladi. Yuqori orbitada zarra uzoq turmaydi. Maʼlum vaqt oʻtgach, zarra pastki orbitaga tushib, atom oʻzidan nur chiqaradi. Yuqori energetik holatlar (orbita) dagi oʻzoʻzidan pastga, yaʼni, energetik turgʻunroq holatga tushmasa, uni "turtib" tushirib yuborishi mumkin. Buni fanda majburiy nurlatish deyiladi. Togʻ ustidan pastga yumalatilgan bitta tosh bir necha toshni yumalatib tushirganidek, moddaning bitta zarrasi turtib yuborilsa, barcha orbitalardagi zarralar qoʻzgʻaladi. Atom chiqargan nur bilan yutilgan nur koʻshilib, ikkitasi toʻrtta, toʻrttasi sakkizta va h.k. Lazer nuriga aylanadi. Bu nurlarni kvant generator (elektr signal kuchaytirgichiga oʻxshab) kuchaytirib, gʻoyat toʻgʻri yoʻnalgan nur (energiya)ga aylantirib beradi. Energiya manbai (oʻzgarmas tok, yuqori yoki oʻta yuqori chastotali tok, optik yoki L. nuri, elektron nur dastasi) hisobiga aktiv moddadagi elektronlar yuqori (uygʻotilgan) sathlarga oʻtib, inversiya holati (elektronlar soni yuqori sath N₂ da quyi sath N, dagiga nisbatan koʻp boʻladi) vujudga keladi. Ularga biror energiya manbai bilan taʼsir ettirilsa (mas, yorugʻlik nuri), aktiv modda ishga tushadi. Bunda elektronlarga berilgan energiya bir necha ming marta koʻpayadi va shu onda Lazer nuri shaklini oladi. Bundan tashqari, Lazer nurining qurilmadagi kuchaytirish koeffitsiyenti Kk unda sodir boʻladigan energiya yoʻqotishlar koeffitsiyenti Ky dan ancha katta (KkJ.) boʻlishi kerak. Shu shartlar bajarilganda Lazer nuri generatsiyasi (hosil boʻlishi)ga erishish mumkin.
Lazer ixtirosi 20-asr fan va texnikasining eng yorqin yutuqlari qatoriga kiradi. Birinchi lazer 1960-yilda paydo bo'ldi va lazer texnologiyasining jadal rivojlanishi darhol boshlandi. Qisqa vaqt ichida aniq ilmiy va texnik muammolarni hal qilish uchun mo'ljallangan turli xil lazer va lazer qurilmalari yaratildi. Lazerlar allaqachon milliy iqtisodiyotning ko'plab tarmoqlarida mustahkam o'rinlarni egallagan. Va shunga qaramay, lazer nima, u qanday qiziqarli va foydali? Lazerlar fanining asoschilaridan biri - kvant elektronika - akademik N.G. Basov bu savolga quyidagicha javob beradi: Lazer - bu issiqlik, kimyoviy, elektr kabi energiya elektr energiyasiga aylantiriladigan qurilma. magnit maydon - lazer nurlari. Bunday konversiya bilan energiyaning bir qismi muqarrar ravishda yo'qoladi, ammo natijada olingan lazer energiyasi beqiyos ko'proq bo'lishi muhimdir. yuqori sifatli. Lazer energiyasining sifati uning yuqori konsentratsiyasi va ancha masofaga uzatilishi bilan belgilanadi. Lazer nurini yorug'likning to'lqin uzunligi bo'yicha diametrli mayda dog'ga qaratish mumkin va bugungi kunda yadroviy portlashning energiya zichligidan oshib ketadigan energiya zichligini olish mumkin.Lazer nurlanishining yordami bilan allaqachon eng ko'p narsaga erishish mumkin edi yuqori qiymatlar harorat, bosim, magnit maydon kuchi. Va nihoyat, lazer nurlari eng sig'imli axborot tashuvchisidir va bu rolda uni uzatish va qayta ishlashning tubdan yangi vositasidir. Lazerlardan keng foydalanish zamonaviy fan va texnikasi lazer nurlanishining o'ziga xos xususiyatlari bilan izohlanadi. Lazer kogerent yorug'lik generatoridir. Boshqa yorug'lik manbalaridan (masalan, cho'g'lanma lampalar yoki lyuminestsent lampalardan) farqli o'laroq, lazer yorug'lik maydonining yuqori tartibliligi yoki ular aytganidek, yuqori darajadagi kogerentlik bilan tavsiflangan optik nurlanishni ishlab chiqaradi. Bunday nurlanish juda monoxromatik va yo'naltirilgan. Hozirgi vaqtda lazerlar zamonaviy ishlab chiqarishda muvaffaqiyatli ishlamoqda va turli xil vazifalarni hal qilmoqda. Ular mato va po'lat plitalarni lazer nurlari bilan kesib, avtomobil kuzovlarini payvandlaydi va elektron jihozlarning eng kichik qismlarini payvandlaydi, mo'rt va o'ta qattiq materiallarda teshiklarni teshadi. Bundan tashqari, materiallarni lazer bilan qayta ishlash boshqa qayta ishlash turlariga nisbatan samaradorlik va raqobatbardoshlikni oshirishga imkon beradi. Lazerlarni qo'llash sohasi ilmiy tadqiqot- fizik, kimyoviy, biologik.