Лазер - бул стимулдаштырылган нурланууну күчөтүү жана зарыл болгон кайтарым байланыш аркылуу коллимацияланган, монохроматикалык, когеренттүү жарык нурларын пайда кылуу процесси жана куралы. Негизинен, лазердик генерация үч элементти талап кылат: "резонатор", "күчөтүүчү чөйрө" жана "насостук булак".
A. Принцип
Атомдун кыймыл абалын ар кандай энергия деңгээлдерине бөлүүгө болот жана атом жогорку энергия деңгээлинен төмөнкү энергия деңгээлине өткөндө, ал тиешелүү энергиядагы фотондорду бөлүп чыгарат (өзүнөн-өзү пайда болгон нурлануу деп аталат). Ошо сыяктуу эле, фотон энергия деңгээлиндеги системага түшүп, аны сиңиргенде, ал атомдун төмөнкү энергия деңгээлинен жогорку энергия деңгээлине өтүшүнө алып келет (дүүлүккөн сиңирүү деп аталат); Андан кийин, жогорку энергия деңгээлине өткөн атомдордун айрымдары төмөнкү энергия деңгээлине өтүп, фотондорду бөлүп чыгарат (стимулданган нурлануу деп аталат). Бул кыймылдар обочолонуп эмес, көп учурда параллелдүү түрдө болот. Тиешелүү чөйрөнү, резонаторду, жетиштүү тышкы электр талаасын колдонуу сыяктуу шарт түзгөндө, стимулданган нурлануу күчөйт, ошондуктан стимулданган сиңирүүдөн көбүрөөк фотондор бөлүнүп чыгат, натыйжада лазердик жарык пайда болот.
B. Классификация
Лазерди өндүрүүчү чөйрөгө жараша, лазер суюк лазерге, газ лазерине жана катуу лазерге бөлүнөт. Азыр эң кеңири таралган жарым өткөргүч лазер - бул катуу абалдагы лазердин бир түрү.
C. Курамы
Көпчүлүк лазерлер үч бөлүктөн турат: козгоо системасы, лазердик материал жана оптикалык резонатор. Козготуу системалары - бул жарык, электрдик же химиялык энергияны өндүргөн түзүлүштөр. Учурда колдонулган негизги стимул каражаттары - жарык, электр же химиялык реакция. Лазердик заттар - бул лазердик жарыкты өндүрө алган заттар, мисалы, рубин, бериллий айнеги, неон газы, жарым өткөргүчтөр, органикалык боёктор ж.б. Оптикалык резонанстык башкаруунун ролу - чыгуучу лазердин жарыктыгын жогорулатуу, лазердин толкун узундугун жана багытын тууралоо жана тандоо.
D. Колдонмо
Лазер кеңири колдонулат, негизинен була байланышы, лазердик аралыкты аныктоо, лазердик кесүү, лазердик курал, лазердик диск жана башкалар.
E. Тарых
1958-жылы америкалык окумуштуулар Сяолуо жана Таунс сыйкырдуу кубулушту ачышкан: алар ички лампочкадан чыккан жарыкты сейрек кездешүүчү жер кристаллына койгондо, кристаллдын молекулалары жаркыраган, ар дайым чогуу күчтүү жарык чыгарат. Бул кубулушка ылайык, алар "лазер принцибин" сунушташкан, башкача айтканда, зат өзүнүн молекулаларынын табигый термелүү жыштыгы менен бирдей энергия менен дүүлүккөндө, ал ажырабаган күчтүү жарыкты - лазерди пайда кылат. Алар бул үчүн маанилүү эмгектерди табышкан.
Сциоло менен Таунстун изилдөө жыйынтыктары жарыялангандан кийин, ар кайсы өлкөлөрдөн келген окумуштуулар ар кандай эксперименталдык схемаларды сунушташкан, бирок алар ийгиликтүү болгон эмес. 1960-жылы 15-майда Калифорниядагы Хьюз лабораториясынын окумуштуусу Мейман адамдар тарабынан алынган биринчи лазер болгон 0,6943 микрон толкун узундугундагы лазерди алганын жарыялаган жана Мейман ошентип дүйнөдө лазерлерди практикалык тармакка киргизген биринчи окумуштуу болгон.
1960-жылы 7-июлда Мейман дүйнөдөгү биринчи лазердин жаралышын жарыялаган. Меймандын схемасы рубин кристаллындагы хром атомдорун стимулдаштыруу үчүн жогорку интенсивдүү жаркылдаган түтүктү колдонуу болуп саналат, ошентип, өтө концентрацияланган ичке кызыл жарык тилкесин пайда кылат, ал белгилүү бир чекитке күйгүзүлгөндө, күндүн бетинен жогору температурага жетиши мүмкүн.
Советтик окумуштуу Х.Г.Басов жарым өткөргүч лазерди 1960-жылы ойлоп тапкан. Жарым өткөргүч лазердин түзүлүшү, адатта, кош гетероөткөргүчтү түзгөн Р катмарынан, N катмарынан жана активдүү катмардан турат. Анын мүнөздөмөлөрү: кичинекей өлчөмү, жогорку байланыш эффективдүүлүгү, тез жооп берүү ылдамдыгы, толкун узундугу жана өлчөмү оптикалык буланын өлчөмүнө туура келет, түз модуляцияланышы мүмкүн, жакшы когеренттүүлүк.
Алтынчысы, лазерди колдонуунун негизги багыттарынын айрымдары
F. Лазердик байланыш
Маалыматты жеткирүү үчүн жарыкты колдонуу бүгүнкү күндө абдан кеңири таралган. Мисалы, кемелер байланышуу үчүн жарыктарды, ал эми светофорлор кызыл, сары жана жашыл түстөрдү колдонушат. Бирок кадимки жарыкты колдонуп маалыматты берүүнүн бул жолдорунун баары кыска аралыктар менен гана чектелиши мүмкүн. Эгер сиз маалыматты жарык аркылуу түз алыскы жерлерге жеткиргиңиз келсе, кадимки жарыкты колдоно албайсыз, лазерлерди гана колдоносуз.
Ошентип, лазерди кантип жеткиресиз? Биз электр энергиясын жез зымдар аркылуу өткөрүүгө болорун, ал эми жарыкты кадимки металл зымдар аркылуу өткөрүүгө болбостугун билебиз. Ушул максатта окумуштуулар жарыкты өткөрө алган оптикалык була деп аталган, була деп аталган жипче иштеп чыгышты. Оптикалык була атайын айнек материалдардан жасалган, диаметри адамдын чачынан ичке, адатта 50дөн 150 микронго чейин жана абдан жумшак.
Чындыгында, буланын ички өзөгү тунук оптикалык айнектин жогорку сынуу көрсөткүчүнөн турат, ал эми сырткы каптамасы төмөнкү сынуу көрсөткүчтүү айнектен же пластиктен жасалган. Мындай түзүлүш, бир жагынан, жарыктын ички өзөк боюнча сынышын камсыздайт, суу түтүгүндө алдыга агып жаткан суу сыяктуу, миңдеген бурулуштар эч кандай таасир этпесе да, зымда алдыга электр энергиясы өткөрүлөт. Экинчи жагынан, төмөнкү сынуу көрсөткүчтүү каптамасы жарыктын агып кетишине жол бербейт, суу түтүгү сиңип кетпегендей жана зымдын изоляциялык катмары электр тогун өткөрбөгөндөй эле.
Оптикалык буланын пайда болушу жарыкты өткөрүү жолун чечет, бирок бул аны менен каалаган жарыкты өтө алыска жеткирүүгө болот дегенди билдирбейт. Маалыматты берүү үчүн эң идеалдуу жарык булагы жогорку жарыктык, таза түс, жакшы багытталган лазер гана болуп саналат, ал буланын бир четинен киргизилет, дээрлик эч кандай жоготуу жок жана экинчи четинен чыгат. Ошондуктан, оптикалык байланыш негизинен лазердик байланыш болуп саналат, ал чоң кубаттуулук, жогорку сапат, материалдардын кеңири булагы, күчтүү купуялуулук, бышыктык ж.б. сыяктуу артыкчылыктарга ээ жана окумуштуулар тарабынан байланыш жаатындагы революция катары бааланган жана технологиялык революциянын эң жаркын жетишкендиктеринин бири.
Жарыяланган убактысы: 2023-жылдын 29-июну