Насли лазерҳо

Насли лазерҳо
Тавлиди лазерҳо аз ҷониби Эйнштейн соли 1916 бо назарияи "эмиссияи худсарона ва ангезишёфта" пешниҳод шуда буд. Ин назария асоси физикии системаҳои муосири лазериро ташкил медиҳад. Таъсири мутақобилаи байни фотонҳо ва атомҳо метавонад ба се раванди гузариш оварда расонад: ҷабби ангезишёфта, эмиссияи худсарона ва эмиссияи ангезишёфта. То он даме, ки эмиссияи ангезишёфта устувор ва устувор бошад, лазерҳоро ба даст овардан мумкин аст. Аз ин рӯ, дастгоҳҳои махсус - лазерҳо - бояд истеҳсол карда шаванд. Таркиби лазер одатан аз се қисми асосӣ иборат аст: моддаи корӣ, дастгоҳи ангезиш ва резонатори оптикӣ.

1. Маводи корӣ

Моддае, ки дар лазер мавҷуд аст ва метавонад нури лазерӣ тавлид кунад, моддаи корӣ номида мешавад. Дар шароити муқаррарӣ, тақсимоти рақамҳои атомӣ дар модда дар ҳар як сатҳи энергетикӣ тақсимоти муқаррарӣ аст. Шумораи атомҳо дар сатҳи пасти энергия ҳамеша аз сатҳи баланди энергия зиёдтар аст. Аз ин рӯ, вақте ки нур аз ҳолати муқаррарии моддаи люминесцентӣ мегузарад, раванди ҷаббиш бартарӣ дорад ва нур ҳамеша суст мешавад. Барои он ки нур пас аз гузаштан аз моддаи люминесцентӣ тақвият ёбад ва ба афзоиши нур ноил гардад, партоби ангезанда бартарӣ дошта бошад. Барои он ки шумораи атомҳо дар сатҳи баланди энергия нисбат ба сатҳи пасти энергия зиёдтар бошад, ин тақсимот баръакси тақсимоти муқаррарӣ аст ва инверсияи рақами зарраҳо номида мешавад.
2. Дастгоҳи ангезиш
Вазифаи дастгоҳи ангезиш аз он иборат аст, ки атомҳоро дар сатҳи пасти энергия ба сатҳи баландтари энергия ангезиш диҳад, ки ба моддаи корӣ имкон медиҳад, ки ба инверсияи шумораи зарраҳо ноил гардад. Сатҳҳои энергияи модда ҳолати асосӣ ва ҳолати ангезишёфта, инчунин ҳолати метаустуворро дар бар мегиранд. Ҳолати метаустувор нисбат ба ҳолати асосӣ камтар устувор аст, аммо нисбат ба ҳолати ангезишёфта хеле устувортар аст. Нисбатан, атомҳо метавонанд дар ҳолати метаустувор муддати тӯлонӣ боқӣ монанд. Масалан, ионҳои хром (Cr3+) дар рубин ҳолати метаустувор бо мӯҳлати хизмати тақрибан 10-3 сония доранд. Пас аз он ки моддаи корӣ ангезиш меёбад ва ба инверсияи шумораи зарраҳо ноил мегардад, дар аввал, аз сабаби самтҳои гуногуни паҳншавии фотонҳое, ки аз радиатсияи худсарона хориҷ мешаванд, фотонҳои радиатсияи ангезишёфта низ самтҳои гуногуни паҳншавӣ доранд ва дар баромад ва ҷаббида талафоти зиёд ба амал меоянд; баромади устувори лазерӣ тавлид намешавад. Барои он ки радиатсияи ангезишёфта дар ҳаҷми маҳдуди моддаи корӣ вуҷуд дошта бошад, резонатори оптикӣ барои ноил шудан ба интихоб ва тақвияти рӯшноӣ лозим аст.
3. Резонатори оптикӣ
Ин як ҷуфт оинаҳои инъикоскунандаи мутақобилан мувозӣ аст, ки дар ҳарду нӯги моддаи корӣ, ки ба меҳвари асосӣ амудӣ ҷойгир шудаанд, насб карда шудаанд. Як нӯг оинаи инъикоси пурра аст (бо суръати инъикос 100%) ва нӯги дигар оинаи қисман шаффоф ва қисман инъикоскунанда аст (бо суръати инъикос аз 90% то 99%).
Вазифаҳои резонатор инҳоянд: 1) тавлид ва нигоҳ доштани тақвияти оптикӣ; 2) интихоби самти нури баромад; 3) интихоби дарозии мавҷи нури баромад. Барои моддаи мушаххаси корӣ, аз сабаби омилҳои гуногун, дарозии воқеии мавҷи нури партофташуда беназир нест ва спектр паҳнои муайяне дорад. Резонатор метавонад нақши интихоби басомадро бозад ва монохроматии лазерро беҳтар созад.