Лазер ба раванд ва асбоби тавлиди шуоъҳои рӯшноии коллиматсияшуда, монохроматӣ ва когерентӣ тавассути тақвияти радиатсияи ангезанда ва бозгашти зарурӣ ишора мекунад. Асосан, тавлиди лазер се унсурро талаб мекунад: «резонатор», «муҳити афзоянда» ва «манбаи насос».
А. Принсип
Ҳолати ҳаракати атомро метавон ба сатҳҳои гуногуни энергия тақсим кард ва вақте ки атом аз сатҳи баланди энергия ба сатҳи пасти энергия мегузарад, он фотонҳои дорои энергияи мувофиқро (ба истилоҳ радиатсияи худсарона) раҳо мекунад. Ба ҳамин монанд, вақте ки фотон ба системаи сатҳи энергия афтад ва аз ҷониби он фурӯ бурда мешавад, он боиси гузариши атом аз сатҳи пасти энергия ба сатҳи баланди энергия мегардад (ба истилоҳ ҷабби ангезишёфта); Сипас, баъзе аз атомҳое, ки ба сатҳҳои баланди энергия мегузаранд, ба сатҳҳои пасти энергия мегузаранд ва фотонҳоро (ба истилоҳ радиатсияи ангезишёфта) мебароранд. Ин ҳаракатҳо на танҳо алоҳида, балки аксар вақт ба таври мувозӣ ба амал меоянд. Вақте ки мо шароитеро ба вуҷуд меорем, ба монанди истифодаи муҳити мувофиқ, резонатор, майдони кофии электрикии беруна, радиатсияи ангезишёфта ба тавре афзоиш меёбад, ки нисбат ба ҷабби ангезишёфта, умуман, фотонҳо бештар хориҷ мешаванд, ки дар натиҷа нури лазерӣ ба вуҷуд меояд.
Б. Таснифот
Мувофиқи василае, ки лазерро истеҳсол мекунад, лазерро ба лазери моеъ, лазери газӣ ва лазери сахт тақсим кардан мумкин аст. Дар айни замон, маъмултарин лазери нимноқил як навъ лазери сахтҳол аст.
C. Таркиб
Аксари лазерҳо аз се қисм иборатанд: системаи ангезиш, маводи лазерӣ ва резонатори оптикӣ. Системаҳои ангезиш дастгоҳҳое мебошанд, ки энергияи рӯшноӣ, электрикӣ ё химиявӣ истеҳсол мекунанд. Дар айни замон, воситаҳои асосии ангезишдиҳандаи истифодашаванда рӯшноӣ, электрикӣ ё реаксияи химиявӣ мебошанд. Моддаҳои лазерӣ моддаҳое мебошанд, ки метавонанд нури лазерӣ истеҳсол кунанд, ба монанди ёқут, шишаи бериллий, гази неон, нимноқилҳо, рангҳои органикӣ ва ғайра. Нақши идоракунии резонанси оптикӣ баланд бардоштани равшании лазери баромад, танзим ва интихоби дарозии мавҷ ва самти лазер мебошад.
D. Ариза
Лазер ба таври васеъ истифода мешавад, асосан дар алоқаи нахӣ, масофагирии лазерӣ, буриши лазерӣ, силоҳи лазерӣ, диски лазерӣ ва ғайра.
Таърихи Д.
Соли 1958, олимони амрикоӣ Сяолуо ва Таунс як падидаи ҷодугарӣ кашф карданд: вақте ки онҳо нури аз лампаи дохилӣ баровардашударо ба булӯри нодири заминӣ мегузоранд, молекулаҳои булӯр нури дурахшон ва ҳамеша якҷоя қавӣ мебароранд. Мувофиқи ин падида, онҳо "принсипи лазерӣ"-ро пешниҳод карданд, яъне вақте ки модда бо ҳамон энергияе, ки басомади табиии ларзиши молекулаҳои он ба вуҷуд меояд, он ин нури қавӣ, ки аз ҳам ҷудо намешавад - лазерро ба вуҷуд меорад. Онҳо барои ин мақолаҳои муҳим пайдо карданд.
Пас аз нашри натиҷаҳои таҳқиқоти Скиоло ва Таунс, олимони кишварҳои гуногун нақшаҳои гуногуни таҷрибавӣ пешниҳод карданд, аммо онҳо муваффақ нашуданд. 15 майи соли 1960, Мейман, олими озмоишгоҳи Хьюз дар Калифорния, эълон кард, ки лазереро бо дарозии мавҷи 0,6943 микрон ба даст овардааст, ки аввалин лазере буд, ки одамон ба даст овардаанд ва Мейман бо ин васила аввалин олими ҷаҳон шуд, ки лазерҳоро ба соҳаи амалӣ ворид кард.
7 июли соли 1960, Мейман таваллуди аввалин лазерро дар ҷаҳон эълон кард, нақшаи Мейман истифодаи найчаи флеши баландшиддат барои ҳавасманд кардани атомҳои хром дар кристалли ёқутӣ мебошад, ки бо ин васила як сутуни тунуки нури сурхи хеле мутамарказро ба вуҷуд меорад, вақте ки он дар нуқтаи муайян фурӯзон карда мешавад, он метавонад ба ҳарорати баландтар аз сатҳи офтоб бирасад.
Олими шӯравӣ Х.Г.Басов лазери нимноқилро соли 1960 ихтироъ кард. Сохтори лазери нимноқил одатан аз қабати P, қабати N ва қабати фаъол иборат аст, ки гетерожунксияи дугона ташкил медиҳанд. Хусусиятҳои он инҳоянд: андозаи хурд, самаранокии баланди пайвастшавӣ, суръати баланди вокуниш, дарозии мавҷ ва андоза бо андозаи нахи оптикӣ мувофиқ аст, метавонад мустақиман модулятсия карда шавад ва когерентсияи хуб.
Шашум, баъзе аз самтҳои асосии татбиқи лазер
F. Муоширати лазерӣ
Истифодаи рӯшноӣ барои интиқоли иттилоот имрӯз хеле маъмул аст. Масалан, киштиҳо барои муошират аз чароғҳо ва чароғҳои роҳ аз рангҳои сурх, зард ва сабз истифода мебаранд. Аммо ҳамаи ин роҳҳои интиқоли иттилоот бо истифода аз нури оддӣ танҳо ба масофаҳои кӯтоҳ маҳдуд буда метавонанд. Агар шумо хоҳед, ки иттилоотро мустақиман ба ҷойҳои дур тавассути рӯшноӣ интиқол диҳед, шумо наметавонед нури оддиро истифода баред, балки танҳо аз лазерҳо истифода баред.
Пас, чӣ тавр лазерро интиқол додан мумкин аст? Мо медонем, ки барқро тавассути симҳои мисӣ интиқол додан мумкин аст, аммо рӯшноиро тавассути симҳои оддии металлӣ интиқол додан мумкин нест. Барои ин, олимон нахеро таҳия кардаанд, ки метавонад рӯшноиро интиқол диҳад, ки онро нахи оптикӣ меноманд ва онро нах меноманд. Нахи оптикӣ аз маводҳои махсуси шишагӣ сохта шудааст, диаметри он аз мӯи инсон бориктар аст, одатан аз 50 то 150 микрон ва хеле нарм аст.
Дар асл, ядрои дарунии нах дорои нишондиҳандаи баланди шикасти шишаи оптикии шаффоф аст ва пӯшиши берунӣ аз шиша ё пластики дорои нишондиҳандаи пасти шикасти нур сохта шудааст. Чунин сохтор, аз як тараф, метавонад нурро дар ядрои дарунӣ шикаста, мисли обе, ки дар қубури об ба пеш ҷорӣ мешавад, барқро дар сим ба пеш интиқол диҳад, ҳатто агар ҳазорҳо печутоб таъсир нарасонанд. Аз тарафи дигар, пӯшиши дорои нишондиҳандаи пасти шикаст метавонад аз шоридан аз нур пешгирӣ кунад, ҳамон тавре ки қубури об шорида намешавад ва қабати изолятсияи сим барқро намегузаронад.
Пайдоиши нахи оптикӣ роҳи интиқоли нурро ҳал мекунад, аммо ин маънои онро надорад, ки бо он ҳама гуна нурро ба масофаҳои хеле дур интиқол додан мумкин аст. Танҳо равшании баланд, ранги холис, лазери хуби самтӣ, беҳтарин манбаи нур барои интиқоли иттилоот аст, он аз як нӯги нах ворид мешавад, қариб ҳеҷ талафот ва аз нӯги дигар баромад надорад. Аз ин рӯ, муоширати оптикӣ асосан муоширати лазерӣ аст, ки бартариҳои иқтидори калон, сифати баланд, манбаи васеи мавод, махфияти қавӣ, устуворӣ ва ғайраро дорад ва аз ҷониби олимон ҳамчун инқилоб дар соҳаи коммуникатсия ситоиш карда мешавад ва яке аз дастовардҳои дурахшонтарин дар инқилоби технологӣ мебошад.
Вақти нашр: 29 июни соли 2023