Лазер - стимуллаштырылган нурланыш көчәйтүе һәм кирәкле кире элемтә аша коллимацияләнгән, монохроматик, когерент яктылык нурларын генерацияләү процессы һәм коралы. Нигездә, лазер генерациясе өчен өч элемент кирәк: "резонатор", "күчәйтү мохите" һәм "насос чыганагы".
А. Принцип
Атомның хәрәкәт халәтен төрле энергия дәрәҗәләренә бүлеп була, һәм атом югары энергия дәрәҗәсеннән түбән энергия дәрәҗәсенә күчкәндә, ул тиешле энергияле фотоннарны чыгара (спонтан нурланыш дип атала). Шулай ук, фотон энергия дәрәҗәсендәге системага төшкәндә һәм аның тарафыннан йотылганда, ул атомның түбән энергия дәрәҗәсеннән югары энергия дәрәҗәсенә күчүенә китерә (кузгатылган абсорбция дип атала); Аннары, югарырак энергия дәрәҗәләренә күчкән кайбер атомнар түбән энергия дәрәҗәләренә күчә һәм фотоннар чыгара (стимуллаштырылган нурланыш дип атала). Бу хәрәкәтләр аерым түгел, ә еш кына параллель рәвештә була. Тиешле мохит, резонатор, җитәрлек тышкы электр кыры куллану кебек шартлар тудырганда, стимуллаштырылган нурланыш көчәя, шуңа күрә стимуллаштырылган абсорбциядән күбрәк фотоннар чыгачак, гомумән алганда, лазер нуры барлыкка килә.
B. Классификация
Лазер җитештерүче мохиткә карап, аны сыек лазер, газ лазеры һәм каты лазер дип бүлергә мөмкин. Хәзерге вакытта иң киң таралган ярымүткәргеч лазер - каты халәттәге лазер төре.
C. Композиция
Күпчелек лазерлар өч өлештән тора: кузгату системасы, лазер материалы һәм оптик резонатор. Кузгату системалары - яктылык, электр яки химик энергия җитештерүче җайланмалар. Хәзерге вакытта кулланыла торган төп стимуллаштыру чаралары - яктылык, электр яки химик реакция. Лазер матдәләре - лазер нурын җитештерүче матдәләр, мәсәлән, рубин, бериллий пыяласы, неон газы, ярымүткәргечләр, органик буяулар һ.б. Оптик резонанс белән идарә итүнең роле - чыгу лазерының яктылыгын арттыру, лазерның дулкын озынлыгын һәм юнәлешен көйләү һәм сайлау.
D. Гариза
Лазер киң кулланыла, нигездә, җепселле элемтә, лазер белән диапазонлаштыру, лазер белән кисү, лазер коралы, лазер дискы һ.б.
E. Тарих
1958 елда Америка галимнәре Сяолуо һәм Таунс тылсымлы күренеш ачтылар: эчке лампа чыгарган яктылыкны сирәк очрый торган җир кристаллына куйганда, кристалл молекулалары якты, һәрвакыт бергә көчле яктылык чыгарачак. Бу күренешкә нигезләнеп, алар "лазер принцибын" тәкъдим иттеләр, ягъни матдә үз молекулаларының табигый тирбәнеш ешлыгы белән бер үк энергия белән кузгалганда, ул аерылмый торган көчле яктылык - лазер барлыкка китерәчәк. Алар моның өчен мөһим мәкаләләр таптылар.
Сциоло һәм Таунсның тикшеренү нәтиҗәләре басылып чыкканнан соң, төрле илләрдән галимнәр төрле эксперименталь схемалар тәкъдим иттеләр, ләкин алар уңышлы булмады. 1960 елның 15 маенда Калифорниядәге Хьюз лабораториясе галиме Мейман 0,6943 микрон дулкын озынлыгындагы лазер алуын игълан итте, бу кешеләр тарафыннан алынган беренче лазер иде, һәм шулай итеп Мейман дөньяда лазерларны гамәли өлкәгә керткән беренче галим булды.
1960 елның 7 июлендә Мейман дөньядагы беренче лазерның тууын игълан итте. Мейманның схемасы - рубин кристаллындагы хром атомнарын стимуллаштыру өчен югары интенсивлы ялтыравыклы трубка куллану, шулай итеп бик концентрацияләнгән нечкә кызыл яктылык колонкасы барлыкка китерү, ул билгеле бер ноктада яндырылганда, кояш өслегеннән дә югарырак температурага ирешә ала.
Совет галиме Х.Г.Басов 1960 елда ярымүткәргеч лазерны уйлап тапкан. Ярымүткәргеч лазерның структурасы гадәттә P катламыннан, N катламыннан һәм актив катламнан тора, алар икеләтә гетероөтеш барлыкка китерә. Аның үзенчәлекләре: кечкенә зурлык, югары тоташтыру нәтиҗәлелеге, тиз җавап бирү тизлеге, дулкын озынлыгы һәм зурлыгы оптик җепсел зурлыгына туры килә, турыдан-туры модуляцияләнә ала, яхшы когерентлык.
Алтынчысы, лазерны куллануның төп юнәлешләренең кайберләре
F. Лазер элемтәсе
Бүгенге көндә мәгълүмат тапшыру өчен яктылык куллану бик киң таралган. Мәсәлән, кораблар аралашу өчен утлар кулланалар, ә светофорлар кызыл, сары һәм яшел төсләрне кулланалар. Ләкин гади яктылык ярдәмендә мәгълүмат тапшыруның бу ысулларының барысы да кыска аралар белән генә чикләнергә мөмкин. Әгәр дә сез мәгълүматны яктылык аша турыдан-туры ерак урыннарга тапшырырга телисез икән, гади яктылыкны куллана алмыйсыз, ә лазерларны гына куллана аласыз.
Шулай итеп, лазерны ничек җибәрергә? Без беләбез, электр энергиясен бакыр чыбыклар аша үткәреп була, ә яктылыкны гади металл чыбыклар аша үткәреп булмый. Моның өчен галимнәр яктылыкны үткәрә ала торган җепсел уйлап таптылар, ул оптик җепсел дип атала, ул җепсел дип атала. Оптик җепсел махсус пыяла материаллардан ясалган, диаметры кеше чәченнән нечкәрәк, гадәттә 50-150 микрон һәм бик йомшак.
Чынлыкта, җепселнең эчке үзәге югары сыну күрсәткече булган үтә күренмәле оптик пыяладан тора, ә тышкы каплавы түбән сыну күрсәткече булган пыяладан яки пластиктан эшләнгән. Мондый структура, бер яктан, яктылыкның эчке үзәк буйлап сынуын тәэмин итә ала, су торбасында алга агып торган су кебек, электр чыбыкта алга тапшырыла, хәтта меңләгән борылышлар бернинди йогынты ясамаса да. Икенче яктан, түбән сыну күрсәткече булган каплавы яктылыкның агып чыгуын булдырмый ала, су торбасы сеңми һәм чыбыкның изоляция катламы электр үткәрми кебек.
Оптик җепселнең барлыкка килүе яктылыкны тапшыру ысулын хәл итә, ләкин бу аның ярдәмендә теләсә нинди яктылыкны бик еракка тапшырып була дигәнне аңлатмый. Мәгълүматны тапшыру өчен иң идеаль яктылык чыганагы - югары яктылык, саф төс, яхшы юнәлешле лазер гына, ул җепселнең бер очыннан кертелә, югалтулар юк диярлек һәм икенче очыннан чыга. Шуңа күрә оптик элемтә, нигездә, лазер элемтәсе, ул зур сыйдырышлылык, югары сыйфат, материалларның киң чыганагы, көчле конфиденциальлек, ныклык һ.б. кебек өстенлекләргә ия, һәм галимнәр тарафыннан элемтә өлкәсендәге революция дип атала, һәм технологик революциянең иң якты казанышларының берсе.
Бастырып чыгару вакыты: 2023 елның 29 июне