3-ma’ruza aktiv modda hosil qilish usullari. Optik va elektrik damlash

3-MA’RUZA
Aktiv modda hosil qilish usullari. Optik va elektrik damlash.

Modda atomlarini, molekulalarini yoki ionlarini pastki joylashgan asosiy energetik sath ε₁ dan yuqorida joylashgan uyg’ongan energetik sath ε₂ ga ko’chirishga yoki moddada inversion ko’chganlikni hosil qilish uchun tashqaridan beriladigan energiyaga damlash deyiladi. Ma’lumki, inversion ko’chganlik deb, moddada uyg’ongan atomlarining soni, uyg’onmagan atomlarning sonidan katta bo’lishligiga, ya’ni N₂>N₁ tengsizlikka aytiladi. Inversion ko’chganlik hosil qilingan moddani aktiv modda deb ham ataydilar, o’shanday aktiv moddada majburiy nurlanish va yorug’likning kuchayishi kuzatiladi.

Ikki energetik sathli moddalaorda kvant o’tishlarini qaraganda o’sha sathlarni lazer nurlanishi hosil qiladigan ishchi energetik sathlar degan edik. Agar modda faqat ikki energetik sathdan iborat bo’lsa, u holda moddada inversion ko’chganlikni hosil qilib bo’lmaydi, shu jumladan damlash yo’li bilan ham hosil qilib bo’lmaydi. Ikki energetik sathli modda asosida ishlaydigan lazer asbobi ham yo’q, chunki bunday aktiv modda mavjud emas. Ikki energetik sathli modda modelida atiga N₂=N₁ tenglikni yaratish mumkin xolos. Inversiya hosil qilish uchun moddalar eng kamida uch yoki to’rt energetik sathli sxema asosida ishlaydigan bo’lishi zarur. Uch energetik sathli aktiv moddalarga yoqut (rubin) kristalli va to’rt energetik sathli aktiv moddalarga esa ittriy-alyuminiy granti, neodim shishasi kabi moddalar misol bo’la oladi.O’sha moddalarda inversion ko’chganlik optik damlash usuli bilan barpo qilinadi.
Gazlarda inversion ko’chganlikni bevosita gazlar orqali elektr tokini o’tkazish yo’li bilan hosil qilinadi. Gazlarda optik damlashning samarasi past, chunki gazlarning bosimi past va aktiv markazlarning konsentrasiyasi kamdir. Gazlarda inversion ko’chirishni elektronlar dastasi yoki elektr toki yordamida hosil qilish maqsadga muvofiqdir. Bu xil damlashga elektrik damlash deyiladi. Shunday qilib, moddalarning agregat holatlariga ko’ra inversion ko’chganlikni hosil qilish usullari optik va elektrik damlashlarga bo’linadi.
Optik damlash kuchli yorug’lik manbai ta’sirida modda atomlarini pastki asosiy energiyali sathdan yuqorigi o’yg’ongan energiyali sathga ko’chirishdir. Optik damlash asosan tiniq, qattiq va suyuq aktiv moddalar uchun samarali ravishda qo’llaniladi. O’sha aktiv moddalar odatda uch yoki turt energetik sathli ko’rinishda bo’ladi. 10-rasmda uch va to’rt energegik sathli moddalarning energetik sxemalari keltirilgan.
Kuchli yorug’lik oqimi o’sha moddalarga tashlanadi va moddalardagi atomlar yorug’likni yutadi. Yutilgan yorug’lik modda zarrachalarini (atomlarini, ionlarini, molekulalarini) pastki asosiy energiyali sathdan yuqori o’yg’ongan energiyali sathga ko’chirib chiqaradi. Bu jarayon optik damlashdir. Rasmda damlash pastdan yuqoriga yo’nalgan strelka bilan ko’rsatilgan. Kuchli yorug’lik manbai atomni asosiy pastki ener­gegik ε₀ va ε₁ sathlardan yuqori energetik ε₃ sathga ko’chiradi.