Lazer
Лазер когерент нурланиш чиқарувчи электр-оптик қурилмадир. Атама инглизча „ласер“ қисқартмасидан келиб чиқиб, Лигҳт Амплифиcатион бй Стимулатед Эмиссион оф Радиатион (мажбурий нурланиш ёрдамида ёруғликни кучайтириш),[1] деб ёйилади. Типик лазер дивергенсияси паст ва тўлқин узунлиги қатъий чекланган (яъни, монохром) ёруғлик чиқаради.
Лазер (инг. ласер; Лигҳт Амплиfi cатион бй Стимулатед Эмиссион оф Радиатион – мажбурий нурланиш ёрдамида ёруғгликнинг кучайиши маъносини англатадиган сўз бирикмаларининг бош ҳарфларидан олинган), оптик квант генератор – ултрабинафша, инфрақизил ва кўзга кўринадиган соҳа диапозондаги нурланишларни ҳосил қилувчи қурилма; квант электроникадаги асосий қурилмалардан бири. Биринчи Лазер 1960-йилда ёқутда америкалик олим Т. Мейман томонидан яратилган. Иши атом ва молекулаларнинг мажбурий нурланишига асосланган. Лазерҳар хил энергия (электр, ёруғлик, кимёвий, иссиқлик ва ҳоказо)ни оптик диапозондаги когерент электромагнит нур энергиясига айлантириб беради. У 3 элемент – энергия манбаи, актив муҳит (модда), тескари боғланишдан иборат (агар лазеркогерент нурни кучайтириш учун хизмат қилса, тескари богланиш зарур эмас). Лазербошқа ёруғлик манбалардан когерентлиги, монохроматиклиги, жуда кичик бурчак остида йўналганлиги билан, нур кувватининг катта спектрал зичликка, жуда юқори тебраниш частотасига эгалиги билан фарқланади. Актив муҳитга кўра, лазерқуйидаги гуруҳларга бўлинади: 1) қаттиқ жисм ва суюқликдан тайёрланган Л; 2) газли Л; 3) яримўтказгичли лазерБулардан ташқари, эксимер, кимёвий ва ҳоказо. Лазерхиллари ҳам бор. Л.да тескари боғланиш оптик резонатор (икки кўзгу) ёрдамида амалга оширилади. Кўзгулар орасига актив модда жойлаштирилади. Нур тўлқини кўзгулардан қайтиб, яна актив моддадан ўтади, унда мажбурий ўтишларни юзага келтиради. Кўзгулардан бири қисман шаффоф бўлиб, у чексиз кўп ўтишлардан кейин кучайган нурни ташқарига чиқиб кетишига хизмат қилади.
Л.нинг ишлаш тамойилида атом тузил иши муҳимдир. Моддаларни ташкил қилган атомларни энергетик ҳолатлари (орбитаси) ҳар хил. Пастки орбитада зарраси бўлган атом турғун, юқори орбитада зарраси бўлган атом беқарор бўлади. Юқори орбитада зарра узоқ турмайди. Маълум вақт ўтгач, зарра пастки орбитага тушиб, атом ўзидан нур чиқаради. Юқори энергетик ҳолатлар (орбита) даги ўзўзидан пастга, яъни, энергетик турғунроқ ҳолатга тушмаса, уни „туртиб“ тушириб юбориши мумкин. Буни фанда мажбурий нурлатиш дейилади. Тоғ устидан пастга юмалатилган битта тош бир неча тошни юмалатиб туширганидек, модданинг битта зарраси туртиб юборилса, барча орбиталардаги зарралар қўзғалади. Атом чиқарган нур билан ютилган нур кўшилиб, иккитаси тўртта, тўрттаси саккизта ва ҳоказо. Лазернурига айланади. Бу нурларни квант генератор (электр сигнал кучайтиргичига ўхшаб) кучайтириб, ғоят тўғри йўналган нур (энергия)га айлантириб беради. Энергия манбаи (ўзгармас ток, юқори ёки ўта юқори частотали ток, оптик ёки лазернури, электрон нур дастаси) ҳисобига актив моддадаги электронлар юқори (уйғотилган) сатҳларга ўтиб, инверсия ҳолати (электронлар сони юқори сатҳ Н2 да қуйи сатҳ Н, дагига нисбатан кўп бўлади) вужудга келади. Уларга бирор энергия манбаи билан таъсир эттирилса (мас, ёруғлик нури), актив модда ишга тушади. Бунда электронларга берилган энергия бир неча минг марта кўпаяди ва шу онда лазернури шаклини олади. Бундан ташқари, лазернурининг қурилмадаги кучайтириш коэффициенти Кк унда содир бўладиган энергия йўқотишлар коэффициенти Кй дан анча катта (КкЖ.) бўлиши керак. Шу шартлар бажарилганда лазернури генерацияси (ҳосил бўлиши)га эришиш мумкин.
лазер2 хил иш режимига эга. Агар унда узлуксиз энергия манбаидан фойдаланилса, узлуксиз ингичка нур ҳосил қилиш мумкин. Агар манба импулели энергия берса, лазернур импулсларини беради.
Қаттиқ жисмлардан тайёрланган Л.да (мас, ёқутли Л.да) 0,05% гача хром (Сг3+) ионлари (активатор) қўшилган алюминий оксид (А12О3) дан тайёрланган қизил кристалл шиша таёқча ишлатилади. Бунда ёқут силиндр шаклида бўлиб, ёқут ўқининг икки учига оптик резонатор ҳосил қилувчи кўзгулар жойлаштирилган. Импулсли лампадан чиқаётган ёруғлик тебрантиришни вужудга келтиради. Лампанинг ёруғлиги ёқутга тушганда, хром ионлари лампадан чиқаётган радиация спектрининг яшил ва сарик, қисмларини ютиб „уйғонган“ активлашган ҳолатга ўтади. Натижада нурланишга тайёр актив муҳит ҳосил бўлади ва ёқутнинг ўқи бўйлаб кўзгуга тик йўналган жала шаклида кўпайиб борувчи ёруғлик квантлари пайдо бўлади. Ёқутли Л.ларда генерацияланаётган ёруғликнинг қуввати 20 кВт гача етади. Уларнинг ф.и.к. 0,1% дан 10% гача. лазернури генерацияси активаторнинг энергия сатҳлари орасидан ўтишига боғлиқ. Унда ҳосил бўлган инфрақизил нурнинг тўлқин узунлиги >.=0,69 мкм. Қаттиқ жисмли Л.лардан неодим Л.ида актив модда вазифасини неодим (Нд3+) ионлари қўшилган шиша (CаWО4) таёқчадан фойдаланилади. Бу лазерЛ.=1,06 мкм ли инфрақизил нур чиқаради.
Суюқ жисмлардан тайёрланган Л.да актив модда ўрнида „Родамин-6Ж“, пиранин, трипафлавин ва бошқа ишлати-лади. Бўёқни эритувчи сифатида спирт, ацетон, толуол ва бошқалардан фойдаланиб, актив модда шиша кюветага жойлаш-тирилади (2расм). Азот лазерёрдамида уйғотиладиган бўёқ Л.нинг схематик тузилиши кўрсатилган. Газли Л.да [би-ринчи газли лазер(Ҳе-Не) аралашмасида америкалик олим А. Жаван томонидан яратилган] актив муҳит газ (ёки газ аралашмаси)дан бўлади. Масалан, гелий-неон (Не—Иэ)ли актив муҳит гелий ва неон газлар аралашмасидан иборат (3-расм). Газ аралашмаси электр разряди билан активлашган ҳолатга келади. Бун-дай Л.да генерация Не нинг сатҳлар орасидан ўтишида содир бўлади. Бунда 3 та тўлқин узунликдаги нур чиқади: ^.=0,63 мкм (қизил нур), Л2=1,15 мкм ва Х3=3,39 мкм (инфрақизил нурлар). Газли Л.дан (CО2+Н2) да Х=10,6 мкм узунликдаги нур чиқади. Ионли ва кимёвий Л.лар ҳам газли лазерҳисобланади. Ионли Л.да актив муҳит – ионлашган атомлар, кимёвий Л.да эса кимёвий реак-сияларда „уйғонган“ ҳолатга ўтган атомлар бўлади (ион сатҳларда ишловчи аргон Л.и кўк нур чиқаради). Ўзбекистон миллий университети (Ўзбекистон миллий университети)нинг квант радиофизика кафедрасида ўта юқори частота соҳасига оид транзисторли автогенераторларда ишловчи ихчам енгил СО2 Л.и яратилган.
Яримўтказгичли мас, ГаАс Л.ларда актив муҳит яримўтказгичлардан бўлади. Бундай Л.да муҳит оптик ва элект-ронлар оқими ёрдамида актив ҳолатга келтирилади. Бу турдаги Л.ларда лазер ўтишлари ўтказувчанлик-валент зоналари ва донораксептор сатҳлари орасида бўлади. Булар лазердиодлари дейилади. Яримўтказгичли диод қалинлиги 0,1 мм ва юзаси бир неча мм2 бўлган кристалл пластинкадан иборат (4-расм). Бу диодлар орқали тўғри ток ўтказилганда электронлар юқори зона ёки сатҳларга ўтиб, инверсия ҳолати рўй беради. Электронлар қуйи зона (ёки сатҳлар)га ўтганида электрон-коваклар рекомбинацияси натижасида ажралган энергия ҳисобига лазернури генерацияси кузатилади. ГаАс Л.идан чиқувчи ин-фрақизил нурнинг тўлқин узунлиги ^.=0,84 мкм. Яримўтказгичли Л.лардан актив моддаси CдС (кўк нур), CдТе (қизил, тўқ қизил нур – қирмизи), CаСб (қизил; инфрақизил нур) бўлган Л.лар мавжуд. Яримўтказгичли Л.ларнинг тузилиши содда, ўлчами кичик ва улар узоқ ишлай олади.
Л.лардаги нур қуввати қаттиқ жисмли Л., суюқ жисмли Л., газли лазерва яримўтказгичли лазертартибида, ф.и.к. эса яримўтказгичли Л., суюқ жисмли Л., газли лазерва қаттиқжисмли лазертартибида камайиб боради. Нурнинг ингичкали-ги (тор бурчак остида йўналгашгаги) газли Л.ларда энг яхши, яримўтказгичли Л.ларда эса энг ёмон. Курилманинг ўлчамлари, оғирлиги қаттиқ жисмли Л.ларда энг катта, газли ва суюк, жисмли Л.ларда ўртача, яримўтказгичли Л.ларда эса энг кичик. Турли Л.лар нури ултрабинафшадан тортиб, кўзга кўринадиган соҳа ва инфрақизил диапазонларни қамраб олади.
Лазертурли соҳаларда кенг қўлланади. Қаттиқ жисмли Л.лар лазер спектроскопиясида, лазертехнологияси (қаттик, жисмларни қирқиш, пайвандлаш, тешиш) да, ночизиғий оптикада, газли Л.лар эса частота ва узунликни стандартлашда, оптик системаларни сопаш, маркшейдер ишларида, Л.лар кимёсида, тиббиётда; яримўтказгичли Л.лар ихчам, енгил бўлиб, оптик алоқа системаларида, аудио ва видео системаларида, тунда кўриш қурилмаларида, маълу-мотни оптик қайта ишлаш ва проексион лазертелевидениесида кенг қўлланилмоқда. Кимёвий Л.лар атмосфера таркибини назорат қилиш системаларида ишлатилади. Л.лар криминалистика, Ер устидаги узоқ масофаларда ва сув ости оптик алоқасида, нур толали телефон алоқа системаларида, лазеркомпакт-диски ясашда, хирургик операцияларда, офталмологияда, бошқарилувчи термоядро синтезида ва ҳоказо к.да ишлатилади.
Лазерлар қўлланиши
Лазерлар ўлчамлари бўйича микроскопик диодли лазерлардан (юқорида) кўп қўлланиши, инертиал қамоқ синтези, ядровий қуролларни тадқиқ қилиш ва бошқа юқори энергия зичлигидаги физика тажрибалари учун ишлатиладиган футбол майдони ўлчамидаги неодимий шиша лазерларга (пастки) киради.
1960-йилда лазерлар ихтиро қилинганида, улар „муаммо изловчи ечим“ деб аталган.[84] Ўшандан бери улар замонавий жамиятнинг барча бўлимларида, жумладан, маиший электроника, ахборот технологиялари, фан, тиббиёт, саноат, ҳуқуқни муҳофаза қилиш органлари, кўнгилочар ва ҳарбий соҳаларда минглаб турли хил иловаларда фойдали бўлиб, ҳамма жойда кенг тарқалди. Лазерлардан фойдаланган ҳолда оптик толали алоқа замонавий алоқанинг асосий технологияси бўлиб, Интернет каби хизматларни тақдим этади.
Лазерлардан биринчи кенг тарқалган фойдаланиш 1974 йилда тақдим этилган супермаркет штрих-код сканери бўлди. 1978 йилда тақдим этилган лазерли диск плеэр лазерни ўз ичига олган биринчи муваффақиятли истеъмол маҳсулоти эди, аммо компакт диск плеэр кенг тарқалган бўлиб қолган лазер билан жиҳозланган биринчи қурилма эди. , 1982 йилдан бошлаб, қисқа вақт ичида лазерли принтерлар пайдо бўлди.
Баъзи бошқа фойдаланиш:
Алоқа: оптик толали алоқадан ташқари, лазерлар бўш космик оптик алоқа, шу жумладан космосдаги лазер алоқаси учун ишлатилади.
Тиббиёт: пастга қаранг
Саноат: кесиш, шу жумладан юпқа материалларни конвертация қилиш, пайвандлаш, материалларни иссиқлик билан ишлов бериш, қисмларни маркалаш (ўйма ва ёпиштириш), қўшимчалар ишлаб чиқариш ёки селектив лазерли синтерлаш ва селектив лазерли эритиш каби 3Д босиб чиқариш жараёнлари, қисмларни контакциз ўлчаш ва 3Д сканерлаш ва лазер тозалаш.
Ҳарбий: нишонларни белгилаш, йўналтирувчи ўқ-дорилар, ракетага қарши мудофаа, электро-оптик қарши чоралар (ЭОCМ), лидар, кўр қўшинлар, ўқотар қуролларни кўриш. Пастга қаранг
Ҳуқуқни муҳофаза қилиш: ЛИДАР йўл ҳаракати қоидалари. Лазерлар суд-тиббий идентификация соҳасида яширин бармоқ изини аниқлаш учун ишлатилади[85][86]
Тадқиқотлар: спектроскопия, лазер абласёну, лазерли тавланиш, лазерли сочилиш, лазерли интерферометрия, лидар, лазерни тортиб олиш микродисексияси, флоресан микроскопия, метрология, лазерли совутиш
Тижорат маҳсулотлари: лазер принтерлари, штрих-код сканерлари, термометрлар, лазер кўрсаткичлари, голограммалар, пуфакчалар
Ўйин-кулги: оптик дисклар, лазерли ёритиш дисплейлари, лазерли айланувчи столлар
2004 йилда, диодли лазерларни ҳисобга олмаганда, қиймати 2,19 миллиард АҚШ долларига тенг бўлган тахминан 131 000 та лазер сотилган.[87] Худди шу йили тахминан 733 миллион диодли лазер сотилган, уларнинг қиймати 3,20 миллиард АҚСҲ долларига тенг [88].
Адабиёт
- Мирзаев А. Т., Мириноятов М. М., Степанов В. А., Молекулярниэ газовиэ лазери с поперечним високочастотним возбуждением, М., 1979; 3 вел то О., Принсипи лазеров [пер. с англ.], 2-изд., М., 1984.Аъзам Мирзаев[2]
Лазер лазер моддаси ва унга энергия йиғиб берувчи оптик чуқурдан иборат бўлади. Лазер моддаси сифатида муайян оптик хоссаларга ва эркин электронларга эга модда (газ, суюқлик, қаттиқлик) ишлатилиши мумкин. Оптик чуқур эса (энг оддий ҳолда) икки кўзгудан иборат бўлиб, ёруғлик улар орасида жойлашган лазер моддасидан ўтиб туради. Бунда кўзгулардан бири ярим шаффоф бўлиб, ундан лазер нури сизиб чиқади.
1. Лазер моддаси
2. Ташқи энергия
3. Кўзгу
4. Ярим шаффоф кўзгу
5. Лазер нури
Манбалар
- ↑ Дефинитионс фор ласер
- ↑ ЎзМЕ. Биринчи жилд. Тошкент, 2000-йил
Ҳаволалар
- Узбекистанскиэ учениэ создали мощний солнечний лазер (Wайбаcк Мачине сайтида 2023-09-18 санасида архивланган) (рус.)
- Ҳомебуилт Ласерс Паге (Wайбаcк Мачине сайтида 2009-06-01 санасида архивланган) (ингл.)
 | Ушбу мақолада Ўзбекистон миллий энсиклопедияси (2000-2005) маълумотларидан фойдаланилган. |