Ə.Ş. Abdinov, R. F. Mehdiyev, T. X. HÜseynov
Yüklə 0,99 Mb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- Şəkil 4.15.
130 sablamalara görə, güclənmə əmsalının qiyməti 10 20 ‐yə bərabər ola bilər. Maraqlı odur ki, eyni enerjili və eyni istiqamətli böyük bir fotonlar ordusunun, yəni koherent şüaların hərəkəti yaranır. Əgər həyəcanlanmış atomların sayı həyəcanlanmamış atomların sayına bərabərdirsə, onda işıqda heç bir güclənmə alınmayacaq və həyəcanlanmamış atomlar tərəfindən udulan fotonların sayı həyəcanlanmış atomların buraxdığı fotonların sayına bərabər olacaq. Ona görə də işığın güclənməsi və koherent şüalar almaq üçün həyəcanlanmış atomların sayı neytral atomların sayından çox olmalıdır. Başqa sözlə desək, enerji səviyyələri invers dolmalıdır. Tarazlıq halında atom‐ larda elektronlar əsas orbitdə olur və ona görə də elektronları nüvədən uzaq enrji səviyyələrə keçirmək üçün atom həyəcanlanmalıdır. İşıqda güclənmə almaq üçün isə maddəni invers halında yəni, əksər (heç olmasa yarıdan çox) atomlarını həyəcanlanmış hala gətirmək lazımdır. Maddəni invers halına gətirməkdən ötrü enerji tətbiq etməklə verilmiş maddədə – fəal işçi mühitdə atomların böyük əksəriyyətini həyəcanlan‐ dırmaq lazımdır. Bu prosesə doldurma deyilir. Yuxarıda baxdığımız işığın güclənməsi prosesi – lazerin yaranma prinsipini əks etdirir. Lazer – light amplification by
ingilis sözlərinin başlanğıc hərflərinin birləşməsindən ibarət olub, «məcburi şüalanmanın köməyi ilə işığın güclənməsi» deməkdir. Əgər müsbət əks rabitə yaratmaq mümkün olarsa, onda çıxışdan qayıdan şüaları girişə daxil edib, yenidən güclənmə əldə etmək və bu yolla işığın kvant gücləndiricisini generatora çevirmək mümkündür. Birinci kvant generatoru 1954‐cü ildə Basov və Proxorov
tərəfindən yaradılıb. Onun gücü çox kiçik (milliyardda bir vat tərtibində) idi və generasiya etdiyi siqnal yalnız yüksək həssaslığa malik cihazlar tərəfindən qeyd oluna bilirdi. Lakin bu halda əsas məsələ cihaz yox, induksiyalanmış (məcburi) şüalanmanın yaradıla bilməsi ideyasının yoxlanılması idi. Bu baxımdan alınmış nəticə çox böyük qələbə idi və elektronikanın tarixində yeni səhifə açırdı. Eyni günlərdə Kolumbiya Universitetində Çarlz Taunsun rəhbərlik etdiyi bir qrup amerikan radiofiziki də analoji cihaz yaratdılar və onu
adlandırdılar. 1963‐cü ildə Basov, Proxorov və Tauns bu fundamental kəşf üçün Nobel mükafatı aldılar. Lakin Basov, Proxorov və Taunsun kvant generatoru hələ heç də lazer deyildi – həmin cihazlar dalğa uzunluğu 1,27 sm olan radio‐ dalğalar generasiya edirdi. Lazer isə uzunluğu bundan on min dəfələrlə kiçik olan və optik diapazonda yerləşən elektro‐ maqnit dalğaları generasiya edir. Ancaq hər iki cihazın iş prinsipi eynidir. Buna görə də lazerin yaradılması artıq məsələnin xüsusi bir halı idi. Lazerin – optik kvant gene‐ ratorunun (OKG) iş prinsipi ilə tanış olaq (şəkil 4.15). Biri yarımşəffaf olan, iki paralel müstəvi güzgü sistemi arasın‐ dakı aktiv mühitdən şüalanan atomların fotonları 1 müstə‐ visindən (100 % əks etdirən) 2 müstəvisinə (~ 40% əks etdirən) doğru hərəkət edir. Fotonlar dəstəsinin çox hissəsi yarımşəffaf güzgüdən keçərək koherent şüa şəkilində xarici fəzaya şüalanır. Digər hissəsi isə əks tərəfə doğru hərəkət edərək, sayını artıraraq, sonra 1 güzgüsündən əks olunaraq, yenidən Aktiv mühit doldurma 2 1
şüalanma 132 2 güzgüsünə doğru hərəkət edir. Oradan isə bir qismi əks olunur və yenidən əks tərəfə hərəkət edir və s. Əgər invers mühiti yaradan xarici enerji mənbəyi tətbiq edilərsə, onda 2 güzgüsündən həmişə koherent foton dəstəsi şüalanacaqdır. Daxilində optik diapazona düşən, dayanıqlı və qaçan elektromaqnit dalğaları olan, iki və ya bir neçə güzgülərdən ibarət olan sistem açıq və ya optik rezonator adlanır. Ən sadə optik rezonator iki paralel müstəvi güzgüdən ibarət olan Fabri‐Pero interferometridir. Lazer şüası eyni enerjili fotonların paralel hərəkətindən ibarət olduğundan özünəməxsus xüsusiyyətlərə malikdir. Əsas xüsusiyyətlərindən biri az meylli, yüksək dərəcədə paralel olmasıdır. Məsələn, əgər lazer şüasının diametri 1 sm, dalğa uzunluğu 5.10 ‐5 sm olarsa, onda meyl bucağı 5.10 ‐5 rad
və ya 0.003 o bərabər olur. Toplayıcı linzaların və güzgülərin köməyi ilə lazer şüalarını ölçüsü 0,5 mkm olan nöqtəyə fokuslamaq olur (görünən şüalar üçün). Bu halda meyl bucağı 10 ‐7
yönəldə bilsək, diametri 30 m olan işıq ləkəsi alarıq. Qeyd etmək lazımdır ki, əgər lazer şüaları paralel olmazsa, onda şüa bir neçə dəfə əks olunduqdan sonra güzgülər sistemindən (optik rezonatordan) çıxaraq güclənməz. Lazerlərin ikinci xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, onların şüası yüksək dərəcə monoxromatikdir, yəni dəstədə bütün fotonların enerjisi eyni olduğundan praktiki olaraq onlar bir tezliyə (bir dalğa uzunluğuna) malik olurlar. Lazer şüaları nəinki, zamana görə, həm də fəzaya görə koherentdirlər. Yəni, kənar və mərkəzi şüaların eyni zaman kəsiyində fazalar fərqi sabitdir. Bütün bunlarla yanaşı atomların müəyyən qismi əvvəlki şüalarla koherent olmayan spontan şüalar
buraxır və buna görə də lazer şüalarının tezliyində fluktasiyalar müşahidə olunur. Nəzərə almaq lazımdır ki, lazer şüalarının dalğa zolağının eni çox dardır ~10 ‐3 Hs.
Lazer şüalarının üçüncü xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, onları ifrat yüksək qısa (10 ‐14 ‐10
‐15 san) impuls işartısından uzun müddətli şüalanmaya qədər idarə etmək mümkündür. Müasir lazer bir impulsda bir neçə min Coul enerji şüalandırır. Fokuslanmış belə lazer şüasında güc 10 20 Vt/sm 2 ‐ə
çata bilər ki, bu da hər istənilən elektrostansiyanın verdiyi gücdən çox‐çox böyükdür. Bu halda elektrik sahəsinin gərginliyi 10 11 V/sm olur. Belə sahənin təsiri ilə maddələrdə atomların ionlaşması baş verir. Nəhayət, lazer şüaları mühitdən keçərkən onların öz‐özünə fokuslanması baş verir. Müasir lazerlərin aşağıdakı növləri mövcuddur: 1. Bərk cisim lazerlərində aktiv mühit olaraq ya kristal, ya da xüsusi şüşə götürülür. Məsələn, tərkibində xrom ionlarının aşqarı olan alüminium‐oksiddən ibarət yaqut kristalının lazerini göstərmək olar. Yaqut lazerinin dalğa uzunluğu 0,6943 mkm olan tünd‐qırmızı rəngdə işıq şüalandırır. Bu növ lazerlərdə doldurma mənbəyi impuls ksenon lampaları (məsələn, İFP‐2000) və ya köməkçi lazer ola bilər. 2. Maye lazerlərdə fəal mühit olaraq çox zaman üzvü boyaq məhlulları və ya nadir torpaq elementlərinin ionları ilə aktivləşdirilmiş xüsusi mayelərdən istifadə edilir. Lazer generasiyası üçün əhəmiyyətli olan çoxlu sayda üzvü rəng məhlulları mövcuddur. Bu maddələrin köməyi ilə dalğa uzunluğu 0,3‐dən 1,3 mkm‐ə qədər dəyişən şüalanma almaq olur. Mayeli lazerlərdə köməkçi lazer və ya qazboşalma lampaları ilə fasiləsiz və ya impulslu optik doldurma üsulu tətbiq edilir.
Yüklə 0,99 Mb. Dostları ilə paylaş:
|