Mavzu: Lazerli nurining xususiyatlari

Mavzu: Lazerli nurining xususiyatlari.
Reja:
I.Kirish
II.Asosiy qism
1. Lazerlar haqida tushuncha
2. Lazer va ularning turlari
3. Lazer nurining xususiyatlari
III.Xulosa
Lazer kogerent nurlanish chiqaruvchi elektr-optik qurilmadir. Atama inglizcha "laser" qisqartmasidan kelib chiqib, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (majburiy nurlanish yordamida yorugʻlikni kuchaytirish) deb yoyiladi. Tipik lazer divergensiyasi past va toʻlqin uzunligi qatʼiy cheklangan (yaʼni, monoxrom) yorugʻlik chiqaradi. Lazer (ing. laser; Light Amplifi cation by Stimulated Emission of Radiation — majburiy nurlanish yordamida yorugʻlikning kuchayishi maʼnosini anglatadigan soʻz birikmalarining bosh harflaridan olingan), optik kvant generator — ultrabinafsha, infraqizil va koʻzga koʻrinadigan soha diapozondagi nurlanishlarni hosil qiluvchi qurilma, kvant elektronikadagi asosiy qurilmalardan biri. Birinchi L. 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 L. 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, L. quyidagi guruhlarga boʻlinadi:
1) qattiq jism va suyuqlikdan tayyorlangan .
2) gazli
3) yarimoʻtkazgichli
Bulardan tashqari, eksimer, kimyoviy va h.k. L. xillari ham bor. L.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.
L.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 oʻz oʻzidan 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 boshqalar. L. 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 L. nuri shaklini oladi. Bundan tashqari, L. nurining qurilmadagi kuchaytirish koeffitsiyenti Kk unda sodir boʻladigan energiya yoʻqotishlar koeffitsiyenti Ky dan ancha katta (KkJ.) boʻlishi kerak. Shu shartlar bajarilganda L. nuri generatsiyasi (hosil boʻlishi)ga erishish mumkin.
L. 2 xil ish rejimiga ega. Agar unda uzluksiz energiya manbaidan foydalanilsa, uzluksiz ingichka nur hosil qilish mumkin. Agar manba impulyeli energiya bersa, L. nur impulslarini beradi.
Qattiq jismlardan tayyorlangan L.da (mas, yoqutli L.da) 0,05% gacha xrom (Sg3+) ionlari (aktivator) qoʻshilgan alyuminiy oksid (A12O3) dan tayyorlangan kizil kristall shisha tayoqcha ishlatiladi. Bunda yoqut silindr shaklida boʻlib, yoqut oʻqining ikki uchiga optik rezonator hosil qiluvchi koʻzgular joylashtirilgan. Impulsli lampadan chiqayotgan yorugʻlik tebrantirishni vujudga keltiradi. Lampaning yorugʻligi yoqutga tushganda, xrom ionlari lampadan chiqayotgan radiatsiya spektrining yashil va sarik, qismlarini yutib "uygʻongan" aktivlashgan holatga oʻtadi. Natijada nurlanishga tayyor aktiv muhit hosil boʻladi va yoqutning oʻqi boʻylab koʻzguga tik yoʻnalgan jala shaklida koʻpayib boruvchi yorugʻlik kvantlari paydo boʻladi. Yoqutli L.larda generatsiyalanayotgan yorugʻlikning quvvati 20 kVt gacha yetadi. Ularning f.i.k. 0,1% dan 10% gacha. L. nuri generatsiyasi aktivatorning energiya sathlari orasidan oʻtishiga bogʻliq. Unda hosil boʻlgan infraqizil nurning toʻlqin uzunligi >.=0,69 mkm. Qattiq jismli L.lardan neodim L.ida aktiv modda vazifasini neodim (Nd3+) ionlari qoʻshilgan shisha (CaWO4) tayoqchadan foydalaniladi. Bu L. L.=1,06 mkm li infraqizil nur chiqaradi.
Lazerlarning ishlash prinsiplari Lazerlarningishlash prinsipida faol moddaning atom tuzili-shi juda muhimdir. Muhit atomlarining qo'zg'algan (g'alayonlangan) holatida, metastabil holatida yoki g'alayonlangan holatda “uzoq vaqt turish” hususiyati bo'lishi . Oddiy muhitdan yorug'lik o'tsa u yutiladi va intensivligi kamayadi. faol muhitda esa yorug'lik tarqalishida u kuchayishi va intensivligini ortishi kuzatiladi. Bunday muhitlarfaol yoki zarralarning energetik sathlar bo'yicha inversli (teskari) muhit deyiladi. Optik kvant generatori (OKG) yoki lazer faol muhit, qo'zg'atuvchi (tebrantiruvchi) qurilma va rezonatordan iborat bo‟ladi.
Faol muhit turiga qarab lazer qurilmalari qattiq jismli, suyuqlikli, gazli, yarimo'tkazgichli va bo'yoq moddali lazerlar ko'rinishida bo'ladi.
Muhitni g'alayonlangan (uyg'ongan, qo'zg'algan) holatga keltirish (aktivlashtirish) qo'zg'atuvchi qurilma yordamida qo'zg'otib amalga oshiriladi. Qattiq jismli lazerlarda qo'zg'atish yoki optik tazyiq kuchli yorug'lik yordamida bajariladi. Gazli lazerlar elektr razryadi (uchqun)dan foydalaniladi. yarimo'tkazgichli lazerlar faol muhit ishchi qismi p-n o'tish orqali elektronlar oqimi (elektr toki) ni o'tkazishga asoslanib ishlaydi. Invers bandli muhit nurlanishi
intensivligini oshirishda rezonatorlar (ikkita yaqin shaffof ko'zgular) dan foydalaniladi.
Tarqalayotgan fotonlarning faol muhit orqali ko'p marta o'tishi rezonator yordamida amalga oshiriladi. Lazerlarda ular tutib qoluvchi va kuchaytiruvchi vazifasini bajaradi.
Lazerlarning ish jarayonini 3 yoki 4 sathli modelda ko'rsatish mumkin. Uch sathli generatorlarda “lazer nurlanish” elektronlarning invers joylashishi asosida sath bilan uyg'ongan sathlarning birortasi orasida, tort sathli generatorlarda esa ikkita uyg'ongan sathlar orasida ro'y beradi. Uch sathli sxema bilan ishlaydigan lazerlarga yoqut (rubin) lazeri misol bo'la oladi. Bu guruhga kirgan xrom Cr 3 samariy , uran U, neodim Nd 3 va boshqa elementlardan tuzilgan lazerlar kiradi. Rubin (yoqut) lazerda 0,05% gacha xrom Cr 3 ionlari qo'shilgan alyuminiy oksid
Al2O3 dan tayyorlangan kristall ishlatiladi. Lazerlarda asoslari parallel bo'lgan silindrik sterjen ishlatiladi. Impulsli lampadan chiquvchi yorug'lik faol muhitda tebranish hosil qiladi. Lazer nurlanishini hosil qilishda bir nechaming joulgacha energiyali zaryadlangan kondensatorlar batareyasi lampa orqali zaryadlanadi. Lampa qisqa muddatlar yorug'lik oqimi bilan yoqut o'qini yoritadi. Impulsli lampaning kuchli yorug'lik oqimi yoqutga tushganda, xrom ionlari lampadan chiqayotgan nuolanish spektrining yashil va sariq qismlarini yutib, uyg'ongan holatga, ya'ni uchinchi energetik sathga o'tadi. Xrom ionlari qisqa vaqt turgach, spontan holda nurlanishsiz ikkinchi (metastabil) holatga o'tadi. bu nurlanishga tayyor faol muhitni hosil qiladi. Lampa nurlanishidan turtki olib, lazer nurlanishi hosil qilinadi. Lazerning nurlanish quvvati 2 Kvtgacha etadi. Uning foydali ish koeffitsienti 0,1-10% ni tashkil etadi.
Suyuqlikli lazerlar organik bo'yagichlar eritmasida ishlaydigan lazerlardir. Bu lazerlarda ,,optik tazyiq "ni yoqutli lazer yoki neodim shishali lazer bajaradi. Bo'yagich moddalarning ko'p turi (~100) mavjud ekanidan lazer nuri chastotasi turli bo'ladi.
Turli xil ishlaydigan ommaviy axborot vositalariga ko'ra, lazerlar qattiq lazerlar, gaz lazerlari, bo'yoq lazerlari, yarimo'tkazgich lazerlar, tolali lazerlar va bo'sh elektron lazerlarga bo'linadi. Ular orasida qattiq davlat lazerlari va gaz lazerlarining bo'linadigan turlari ko'p. Erkin elektron lazerlardan tashqari, barcha turdagi lazerlarning asosiy ish printsiplari bir xil, shu jumladan nasos manbai, optik rezonator va ortish vositasi.
Qattiq holatda lazerlarda yorug'lik odatda nasos manbai sifatida ishlatiladi va lazer nurini yaratishga qodir kristallar yoki ko'zoynaklar lazer ishlaydigan moddalar deb ataladi. Lazer ishlaydigan modda matritsa va faollashtiruvchi iondan iborat. Matritsali material faollashtiruvchi ion uchun munosib mavjudlikni va ish muhitini ta'minlaydi va lazer hosil qilish jarayoni faollashtiruvchi ion bilan yakunlanadi. Odatda ishlatiladigan faollashtiruvchi ionlar, asosan, xrom, olmos, nikel va neodimiy ionlari kabi nodir tuproq metall ionlari kabi o'tish metall ionlari. Sirtda dielektrik plyonka bilan qoplangan reflektor rezonansli bo'shliq linzalari bo'lib xizmat qiladi, ulardan biri to'liq oyna, ikkinchisi esa yarim oyna. Turli xil faollashtiruvchi ionlar, qo'zg'alish uchun turli xil matritsa materiallari va turli xil to'lqin uzunliklari ishlatiladi, turli xil to'lqin uzunliklarida lazer nuri chiqariladi. Har xil turdagi qattiq lazerlar va ularning qo'llanilishi.
Yoqut lazer-chiqish lazerining to'lqin uzunligi 694.3 nm, fotoelektrik konversiya tezligi past, atigi 0,1%. Shu bilan birga, uning uzoq floresan ishlashi energiya saqlanishiga yordam beradi va yuqori puls pulsatsiyasini keltirib chiqarishi mumkin. Qalam yadrosi va uzun barmoqlarning qalinligi bilan yoqutli novda tomonidan yaratilgan lazer temir qatlamga osongina kirishi mumkin. Keyinchalik samarali YAG lazerlari paydo bo'lishidan oldin, yoqut lazerlar lazerli kesish va burg'ulashda keng qo'llanilgan. Bundan tashqari, 694 nm yorug'lik melanin tomonidan osongina so'riladi, shuning uchun yoqut lazer ham pigmentli lezyonlarni (terida dog'lar) davolashda ishlatiladi.
Titan safir lazer
Kristal xususiyatlari tufayli u keng sozlanadigan diapazonga ega (ya'ni to'lqin uzunligi diapazoni) va ehtiyojlarga muvofiq 660 nm-1200nm to'lqin uzunligi bilan yorug'lik chiqarishi mumkin. Chastotani ikki baravar oshirish texnologiyasi bilan birlashtirilgan (yorug'lik chastotasini ikki baravar oshirishi, ya'ni to'lqin uzunligini ikki baravar oshirishi mumkin) to'lqin uzunligi oralig'ini 330nm-600nm gacha uzaytirishi mumkin. Titan safir lazerlari femtosekundli spektrometriyada, chiziqli bo'lmagan optikani tadqiq qilishda, oq yorug'lik hosil qilishda, teraherts to'lqinlarini ishlab chiqarishda va hokazolarda qo'llaniladi va tibbiy go'zallikda qo'llaniladi.
Hozirgi vaqtda ushbu modda keng qamrovli xususiyatlarga ega eng yaxshi lazerli kristalli matritsadir. Neodimiy (Nd) bilan ishlov berilgandan keyin u 1064 nm yorug'lik chiqarishi mumkin va maksimal doimiy chiqish quvvati 1000w ga yetishi mumkin. Dastlabki kunlarda lazerning nasos manbai sifatida inert gaz chirog'i ishlatilgan. Shu bilan birga, flesh pompa usuli keng spektral diapazonga ega, lazer yutish vositasining yutilish spektri bilan mos kelmasligi va katta fotoelektrik konversiya tezligiga olib keladi. Shuning uchun LD (lazerli diod) nasoslardan foydalanish yuqori samaradorlik, yuqori quvvat va lazerning uzoq umriga erishishi mumkin.
Bo'yoq lazeri
Organik bo'yoqni lazer vositasi sifatida ishlatadigan lazer, odatda suyuq eritma. Gazsimon va qattiq holatdagi lazer muhitiga qaraganda bo'yoq lazerlari ko'proq keng to'lqin uzunliklarida ishlatilishi mumkin. Keng tarmoqli kengligi ularni ayniqsa sozlanadigan va impulsli lazerlar uchun juda mos qiladi. Biroq, uning qisqa umr ko'rish muddati va chiqish quvvati cheklanganligi sababli, u asosan titan safir kabi sozlanishi to'lqin uzunligi bilan qattiq holatdagi lazer bilan almashtirildi.
S- o'tkazuvchan lazer
Bu ishlaydigan modda sifatida yarimo'tkazgich materialidan foydalanadigan lazerdir. Uchta qo'zg'alish usullari mavjud: elektr in'ektsiyasi, elektron nurni qo'zg'atish va optik nasos. Kichik o'lcham, past narx, yuqori samaradorlik, uzoq xizmat muddati, kam quvvat iste'moli elektron ma'lumot, lazer bosib chiqarish, lazer ko'rsatkichi, optik aloqa, lazerli televizor, kichik lazer projektori, elektron ma'lumot, integratsiyalashgan optika sohalarida qo'llanilishi mumkin. lazerning muhim turi.
Optik tolali lazer
Bu lazer tolali aloqa, lazer kosmik masofaviy aloqa, sanoat kemasozlik, avtomobilsozlik, lazerli o'yma, lazer markirovkasi, lazerni kesish kabi keng qamrovli dasturlarga ega bo'lgan noyob tuproqli elementli shisha tolalar yordamida lazerga taalluqlidir. , bosma rulolar, metall Metall burg'ulash / kesish / payvandlash (brazing, söndürme, qoplama va chuqur payvandlash), harbiy mudofaa xavfsizligi, tibbiy asbob-uskunalar va jihozlar, keng ko'lamli infratuzilma, boshqa lazerlar uchun nasos manbai sifatida va boshqalar.
Bepul elektron lazer
Bu an'anaviy lazerlardan farq qiladigan yuqori quvvatli kogerent nurlanish manbaini yangi turidir. Bu ishlaydigan material sifatida gaz, suyuq yoki qattiq narsani talab qilmaydi, lekin yuqori energiyali elektron nurlarning kinetik energiyasini to'g'ridan-to'g'ri kogerent nurlanish energiyasiga aylantiradi. Shuning uchun bo'sh elektron lazerning ishchi moddasi ham erkin elektron deb qaralishi mumkin. Bu yuqori quvvat, yuqori samaradorlik, to'lqin uzunliklarini keng sozlash va ultra qisqa impulslarning vaqt tuzilishi kabi bir qator ajoyib xususiyatlarga ega. Undan tashqari, hech qanday lazer bir vaqtning o'zida bunday xususiyatlarga ega bo'lolmaydi. Fizikani tadqiq qilish, lazer quroli, lazer termoyadrovati, fotokimyo va optik aloqalarda juda istiqbolli istiqbollarga ega.
Lazer nurlanishining monoxramatikligi deb, lazerning tor to‘lqin uzunliklar yoki chastotalar oralig‘ida nurlanish berish qobilyatiga aytiladi va u 0 kattalik bilan aniqlanadi. Lazer nurlanishi spektrining eni, avvalam bor lazer nechta nurlanish chizig‘ida generatsiya berishi bilan aniqlanadi. Lazerning nurlanish chizig‘ida generatsiya berishi esa optik rezanator ichida joylashgan faol muhitning kuchaytirish konturining eni va optik rezonator parametrlari bilan belgilanadi. SHuning uchun faol muhit kuchaytirish konturining ichida optik rezonatorning chastotalari joylashgan bo‘lishi mumkin.
Lazer nurining xususiyatlari. Yarimo’tkazgichli lazerlar va ularning qo’llanilishi. Yarimo’tkazgichli lazer nurlanishining parametrlarini o’lchash. Lazer nurlanishi quvvatining elektr damlash quvvatiga bog’liqligini o’rganish. Lazerlar noyob yorug'lik manbalaridir. Ularning o'ziga xosligi oddiy yorug'lik manbalariga ega bo'lmagan xususiyatlar bilan belgilanadi. Masalan, an'anaviy elektr lampochkadan farqli o'laroq, optik kvant generatorining turli qismlarida hosil bo'lgan, bir-biridan makroskopik masofalar bilan ajratilgan elektromagnit to'lqinlar bir-biri bilan kogerent bo'lib chiqadi. Bu shuni anglatadiki, lazerning turli qismlarida barcha tebranishlar kontsertda sodir bo'ladi. Kogerentlik tushunchasini batafsil tushunish uchun interferensiya tushunchasini esga olish kerak. Interferentsiya - bu to'lqinlarning amplitudalari qo'shiladigan to'lqinlarning o'zaro ta'siri. Agar siz ushbu o'zaro ta'sir jarayonini suratga olishga muvaffaq bo'lsangiz, unda siz interferentsiya deb ataladigan naqshni ko'rishingiz mumkin (bu qorong'u va yorug'lik joylarining almashinishiga o'xshaydi). Interferentsiya sxemasini amalga oshirish juda qiyin, chunki odatda o'rganilayotgan to'lqinlarning manbalari mos kelmaydigan to'lqinlarni hosil qiladi va to'lqinlarning o'zi bir-birini yo'q qiladi. Bunday holda, interferentsiya sxemasi juda xira bo'ladi yoki umuman ko'rinmaydi. O'zaro damping jarayoni sxematik tarzda keltirilgan.Shuning uchun interferentsiya naqshini olish masalasini hal qilish ikkita bog'liq va mos keladigan to'lqin manbalaridan foydalanishda yotadi. Mos manbalardan to'lqinlar shunday nurlanadiki, to'lqinlar yo'lidagi farq to'lqin uzunliklarining butun soniga teng bo'ladi. Agar bu shart bajarilsa, to'lqin amplitudalari bir-birining ustiga qo'yiladi va to'lqinlarning interferentsiyasi paydo bo'ladi. Keyin to'lqin manbalarini kogerent deb atash mumkin. va to'lqinlarning o'zi bir-birini yo'q qiladi. Bunday holda, interferentsiya sxemasi juda xira bo'ladi yoki umuman ko'rinmaydi. O'zaro damping jarayoni sxematik tarzda keltirilgan.Shuning uchun interferentsiya naqshini olish masalasini hal qilish ikkita bog'liq va mos keladigan to'lqin manbalaridan foydalanishda yotadi. Mos manbalardan to'lqinlar shunday tarqaladiki, to'lqinlar yo'lidagi farq to'lqin uzunliklarining butun soniga teng bo'ladi. Agar bu shart bajarilsa, to'lqin amplitudalari bir-birining ustiga qo'yiladi va to'lqinlarning interferensiyasi paydo bo'ladi. Keyin to'lqin manbalarini kogerent deb atash mumkin. va to'lqinlarning o'zi bir-birini yo'q qiladi. Bunday holda, interferentsiya sxemasi juda xira bo'ladi yoki umuman ko'rinmaydi. O'zaro damping jarayoni sxematik tarzda keltirilgan.Shuning uchun interferentsiya naqshini olish masalasini hal qilish ikkita bog'liq va mos keladigan to'lqin manbalaridan foydalanishda yotadi. Mos manbalardan to'lqinlar shunday tarqaladiki, to'lqinlar yo'lidagi farq to'lqin uzunliklarining butun soniga teng bo'ladi. Agar bu shart bajarilsa, to'lqin amplitudalari bir-birining ustiga qo'yiladi va to'lqinlarning interferensiyasi paydo bo'ladi .Keyin to'lqin manbalarini kogerent deb atash mumkin. Interferentsiya naqshini olish muammosini hal qilish ikkita bog'liq va mos keladigan to'lqin manbalaridan foydalanishda yotadi. Mos manbalardan to'lqinlar shunday tarqaladiki, to'lqinlar yo'lidagi farq to'lqin uzunliklarining butun soniga teng bo'ladi. Agar bu shart bajarilsa, to'lqin amplitudalari bir-birining ustiga qo'yiladi va to'lqinlarning interferensiyasi paydo bo'ladi .Keyin to'lqin manbalarini kogerent deb atash mumkin. Interferentsiya naqshini olish muammosini hal qilish ikkita bog'liq va mos keladigan to'lqin manbalaridan foydalanishda yotadi. Mos manbalardan to'lqinlar shunday tarqaladiki, to'lqinlar yo'lidagi farq to'lqin uzunliklarining butun soniga teng bo'ladi. Agar bu shart bajarilsa, to'lqin amplitudalari bir-birining ustiga qo'yiladi va to'lqinlarning interferensiyasi paydo bo'ladi .Keyin to'lqin manbalarini kogerent deb atash mumkin.
To'lqinlarning kogerentligini va bu to'lqinlarning manbalarini matematik tarzda aniqlash mumkin. E1 birinchi nur tomonidan yaratilgan elektr maydon kuchi bo'lsin yorug'lik, E2 - ikkinchi. Faraz qilaylik, nurlar A fazoning qaysidir nuqtasida kesishadi. Keyin superpozitsiya printsipiga ko'ra, A nuqtadagi maydon kuchi teng bo'ladi.
E = E1 + E2
Chunki interferensiya va diffraktsiya hodisalarida ular nisbiy bilan ishlaydi, miqdorlarning qiymatlari, keyin biz qiymat bilan keyingi operatsiyalarni bajaramiz - yorug'lik intensivligi, bu I bilan belgilanadi va unga teng bo'ladi.
I=E2
I ning qiymatini E ning oldindan belgilangan qiymatiga o'zgartirib, biz olamiz
I = I1 + I2 + I12,
Bu erda I1 - birinchi nurning yorug'lik intensivligi,
I2 - ikkinchi nurning yorug'lik intensivligi.
I12 oxirgi atamasi yorug'lik nurlarining o'zaro ta'sirini hisobga oladi va interferentsiya atamasi deb ataladi. Bu atama ga teng
I12=2(E1*E2)
Agar biz mustaqil yorug'lik manbalarini, masalan, ikkita lampochkani olsak, kundalik tajriba shuni ko'rsatadiki, I = I1 + I2, ya'ni hosil bo'lgan intensivlik bir-biriga o'rnatilgan nurlarning intensivliklari yig'indisiga teng bo'ladi va shuning uchun interferentsiya atamasi yo'qoladi. . Keyin ular nurlarning bir-biriga mos kelmaydiganligini aytishadi, shuning uchun yorug'lik manbalari ham mos kelmaydi. Biroq, agar bir-biriga o'rnatilgan nurlar bog'liq bo'lsa, interferentsiya atamasi yo'qolmaydi va shuning uchun I <> I1 + I2. Bunda fazoning ba'zi nuqtalarida hosil bo'lgan intensivlik I kattaroq bo'lsa, boshqalarida I1 va I2 intensivliklaridan kam bo'ladi. Keyin to'lqinlarning aralashuvi paydo bo'ladi, ya'ni yorug'lik manbalari bir-biri bilan kogerent bo'lib chiqadi. Fazoviy kogerentlik tushunchasi ham kogerentlik tushunchasi bilan bog‘liq. Elektromagnit to'lqinlarning ikkita manbai, o'lchamlari va o'zaro joylashishi interferentsiya naqshini olishga imkon beruvchi fazoviy kogerent deyiladi. Lazerlarning yana bir diqqatga sazovor xususiyati, ularning nurlanishining kogerentligi bilan chambarchas bog'liq bo'lib, energiyani konsentratsiyalash qobiliyatidir - vaqt, spektr, kosmosda, tarqalish yo'nalishi bo'yicha. Birinchisi, optik generatorning nurlanishi atigi yuz mikrosekundgacha davom etishi mumkinligini anglatadi. Spektrdagi kontsentratsiya lazerning chiziq kengligi juda tor ekanligini ko'rsatadi. Bu monoxromatik. Lazerlar shuningdek, juda kichik farqlanish burchagi bilan yorug'lik nurlarini ishlab chiqarishga qodir. Qoida tariqasida, bu qiymat 10-5 radga etadi. Bu Yerdan yuborilgan bunday nur Oyda diametri taxminan 3 km bo'lgan dog'ni beradi degan ma'noni anglatadi. Ba'zi kvant generatorlari nurlanishining juda yuqori darajadagi monoxromatikligi bilan ajralib turadi. Elektromagnit to'lqinlarning har qanday oqimi doimo chastotalar to'plamiga ega. Atom tizimining emissiyasi va yutilishi nafaqat chastota bilan, balki spektral chiziqning (yoki diapazonning) kengligi deb ataladigan bu miqdordagi ba'zi noaniqlik bilan ham tavsiflanadi. Mutlaqo monoxromatik bir rangli oqimni yaratish mumkin emas, ammo lazer nurlanish chastotalari to'plami juda tor, bu uning juda yuqori monoxromatikligini belgilaydi. Shuni ta'kidlash kerakki, lazer nurlanish chiziqlari murakkab tuzilishga ega va juda ko'p sonli o'ta tor chiziqlardan iborat. Tegishli optik bo'shliqlar yordamida ushbu strukturaning alohida chiziqlarini ajratish va barqarorlashtirish, shu bilan bir chastotali lazerni yaratish mumkin.
Lazerlar yorug'lik nurlanishining eng kuchli manbalari hisoblanadi. Spektrning tor diapazonida (taxminan 10-13 s vaqt oralig'ida) lazerlarning ba'zi turlari 1017 Vt / sm2 radiatsiya kuchiga erishadi, Quyoshning radiatsiya quvvati esa atigi 7 * 103 Vt. / sm2 va jami butun spektr bo'ylab. Tor oraliqda l = 10-6 sm (bu lazerning spektral chizig'ining kengligi), Quyosh faqat 0,2 Vt / sm2 ga ega. Agar vazifa 1017 Vt / sm2 chegarani engib o'tish bo'lsa, unda quvvatni oshirishning turli usullariga murojaat qiling.
Radiatsiya quvvatini oshirish uchun induktsiyalangan nurlanish tufayli yorug'lik oqimining kuchayishida ishtirok etadigan atomlar sonini ko'paytirish. Bo'yoq mоddalarning muvоzanat enеrgеtik sathi
E0
va qo'zg'оlgan hоlat enеrgеtik sathlari
E1
ham ma'lum kеnglikdagi pоlоsani tashkil etadi. Invеrs bandlikka ega bo'lgan enеrgеtik sathlar
ham ma'lum enеrgiya оralig'ida jоylashib, ularning yuqоridan quyiga o'tishdagi lazеr nurlanishi
enеrgiyasi
hv
shu оraliqlarga prоpоrtsiоnal bo'ladi.
Ushbu nurlanishlar ma'lum spеktral оraliqda yotuvchi kvazimоnохramatik nurlardan ibоrat
bo'ladi. Gеliy-nеоn va rubin lazеrida bu kеnglik
0.03va 20 sm
va bo'lsa, bo'yoq mоddali
lazеrlarda
0.01va1sm
ga tеng bo'ladi.
Faоl muhiti bo'yoq mоddalarning eritmalaridan ibоrat suyuqlikli оptik gеnеratоr faоl muhiti murakkab оrganik mоlеkulalardan ibоrat ekanidan ularning fоtоlyuminеstsеntsiya spеktri kеngligi
~1000 sm ni tashkil etadi.
Rasmda ko'rsatilgan bo'yoq mоddalarning mоlеkulyar enеrgеtik sathlari
E0 asоsiy sathga, E1
esa qo'zg'оlgan hоlat sathiga mоs kеladi. Mоlеkulalarning tеbranma harakat erkinlik darajalari sоni ko'p bo'lgani uchun har ikki sath strukturasi ham murakkabdir. Rasmda yuqоri E1 sathdan asоsiy E0 sathga o'tish lyuminеstsеnt o'tish bo'lib, u ma'lum pоlоsaga ega ekani ko'rinadi. Bu yеrda vеrtikal kеsmalar individual sathlar o'rtasidagi o'tishlarning Bоr chastоtalariga mоs kеlib, punktir egri chizima ayrim spеktral chiziqlarning kоnturini, tutash egri chiziq esa lyuminеstsеntsiya pоlоsasining jami kоnturini ko'rsatadi. Bo’yoq mоddali lazеrni оptik damlash.
Bo'yoq mоlеkularini оptik usulda uyg'оtish hоdisasida bo'lib o'tadigan jarayonlarning umumiy manzarasini qaraylik. Mоlеkula E uyg'оtuvchi fоtоnni yutganidan so'ng asоsiy E0 muvоzanat hоlat guruhining birоr enеrgеtik sathidan uyg'оtilgan elеktrоn hоlati E1 guruhining bir yoki bir nеcha (uyg'оtuvchi yorug'lik spеktri kеngligiga bоg'liq hоlda) tеbranma sathlarga o'tadi. Bu jarayon E0 sathlar guruhidan E1 sathlar guruhiga yo'naltirilgan strеlka ko'rinishida chizilgan. Mоlеkula ichidagi jarayonlar, erituvchi mоdda atоmlari bilan o'zarо ta'sirlashishi natijasida uyg'оngan mоlеkula E1 sathlar guruhining eng quyi enеrgеtik sathiga nurlanishsiz spоntan o'tadi. Ushbu spоntan o'tish оptik damlash natijasida o'tish qilgandan so'ng sеkund o'tgach sоdir bo'la bоshlayd E1 sathlar guruhining quyi enеrgеtik sathlaridan asоsiy enеrgеtik sathlar guruhi E0 ning barcha enеrgеtik sathlariga o'tish spоntan ravishda yoki majburiy ravishda E hv nur chiqarib o'tadi. Bu o'tish yuqоridan pastga yo'nalgan strеlkalar ko'rinishida ko'rsatilgan.
Ushbu elеktrоn tеbranma o'tishlar bilan bоg'liq bo'lgan bu chiziqlar to'plami
lyuminеstsеntsiyaning va kuchaytirishning kеng tutash spеktrinin tashkil etadi. Dеmak, E1 enеrgеtik sathlar guruhining quyi enеrgеtik sathlardagi zarralar invеrs bandlik hоlatini egallagan. Uzluksiz rеjimda ishlaydigan bo'yoq mоddali lazеrning оptik sхеmasinini qaraylik.
Uyg'оtuvchi yorug'lik dastasini K1 sfеrik ko'zgu bo'yoq eritmasi sоlingang K kyuvеtaga sоzlaydi.
Uyg'оtuvchi yorug'lik dastasini uzluksiz ishlaydigan argоn lazеridan yubоriladi. K kyuvеtadan o'tgan yorug'likni K2 sfеrik ko'zgu K kyuvеtaga qaytaradi yorug'lik dastasi K kyuvеtadan o'tib, K1 ko'zguga tushib qaytadi, qaytgan yorug'lik K3 ko‘zgudan (yarimshaffоf) o'tib, P prizmaga tushadi va undan o'tib D diafragma va K4 ko'zguga tushadi. Bu sхеmada K1, K2, K3 ko'zgular lazеr rеzоnatоri vazifasini o'taydi. Punktir bilan chizilgan yorug'lik dastasi gеnеratsiya qilingan yorug'lik dastasini korsatadi. Kyuvеta sirtlaridan qaytgan yorug'lik tufayli isrоfni kamaytirish uchun K kyuvеtani rеzоnatоrning оptik o'qiga nisbatan Bryustеr burchagi оstida jоylashtiriladi. Bo’yoq mоddali lazеrlarning nurlanish spеktri Rоdamin 6-C kabi bo'yoq eritmasi faоl muhit sifatida оlingan lazеrning nurlanish spеktrini tahlil etamiz. Bu hоlda nurlanish spеktri kеngligi 9 10 mеtrga yaqin bo'ladi.Bоshqa bo'yoq mоddalardan fоydalanish, uyg'оtish quvvatini оshirish yo'llarini qo'llab nurlanish spеktri kеngligini yanada оshirish mumkin.
Rеzоnatоr chastоtalarining uzlukliliga bоg'liq bo'lgan spеktr tarkibda kеltirilmagan. Spеktr ichki chеtida ko'rinib turgan yorug' yo'llar havоda mavjud bo'lgan yo'llardir. Bu prizma o'rnatilmagna hоldagi nurlanish spеktridir.
Agar K3 ko'zgu o'rniga uch yoqli P prizma qo'yib K4 ko'zguni ko'rsatilgandеk jоylashtirsak, lazеr nurlanishining spеktri kеskin (o'zgaradi) tоrayadi.
Nurlanish spеktrining tоrayishini sababi yorug'lik dastasining prizma tоmоnidan оg'dirilishining to'lqin uzunligiga bоg'liqligidеk bo'ladi. K4 ko'zguning ma'lum vaziyatida jоylashuvida va yorug'lik bu ko'zgu yuzining D diafragma bilan chеklangan ma'lum qismidan qaytganida ma'lum to'lqin uzunligiga ega bo'lgan yorug'lik dastasigina K kyuvеta хajmining faоl qismiga qaytadi. Bоshqa to'lqin uzunliklariga ega bo'lgan nurlanishlar uchun isrоf ko'p bo'ladi.

Foydalanilgan аdаbiyotlаr:

1. Kаrlоv N.V. Lеksii pо kvаntоvоy elеktrоnikе. M.; Nаukа, 1988.
2. Svеltо О. Prinsipi lаzеrоv. M.; Mir, 1990.
3. Krilоv K.I. i dr. Оsnоvi lаzеrnоy tеxniki. L.; «Mаshinоstrоеniе», 1990.
4. Tursunоv А.T., Tuxlibоеv О. Kvаnt elеktrоnikаsigа kirish.
5. Dеmtrеdеr V. Lаzеrnаya spеktrоskоpiya, Nаukа, M.;1985
6. Lаndsbеrg G.S. Оptikа, Nаukа, M.; 2005.
Internet saytlari
1.www.ziyonet.uz
2.www.ta’lim.uz
3.www.alsahiy.uz