Kvant elektronikasının əsasları

§ 2.10. Paylanmış əks rabitəli lazerlər

Hər bir lazerin işləməsi üçün inversiya və enerji şərtləri ödənilməlidir. Müxtəlif mühitlərdə inversiya halını yaratmaq üsulları da müxtəlifdir. Adi lazerlərdə əks rabitə yaratmaq üçün iki qaytarıcı səthdən istifadə olunur. Lakin lazerlərdə əks rabitəni başqa üsullarla da yaratmaq raümkündür. Həmin üsullardan ən geniş istifadə olunan mühitin bütün həcmində əks rabitənin yaradılmasıdır. Bu halda fəal mühit rezonatorun daxilində olmur, mühitin daxilində bütün həcmi boyu qaytarıcı səthlər yaradılır. Bu növ lazerləri bəzən də"rezonatorsuz". lazerlər adlandırırlar. Paylanmış əks rabitəli lazerlər arasında işıqla induksiyalanmış periodik strukturlar əsasında yaradılmış lazerlər xüsusi yer tutur. Mühitdə işıqla induksiyalanmış periodik strukturların alınması isə iki koherent dalğanın həcmdə interferensiyasının nəticəsidir. Belə olduqda işığın təsirilə mühitin optic xarakteristikaları da periodic olaraq dəyişəcəkdir. Tutaq ki, mühitin səthinə bir-birilə 2θ bucağı əmələ gətirən iki koherent işıq dalğası düşür (şəkil 1). Həmin koherent dalğaların mühitdə inteferensiyası nəticəsində işığın intensivliyi x oxu boyunca aşağıdakı şəkildə paylanacaqdır. (1)

Burada J₁ və J₂-işıq dəstələrinin intensivlikləri, Λ -periodik strukturun enidir. Periodik strukturun eni düşən dalğanın λ uzunluğu və koherent dəstələr arasındakı 2θ bucağından asılıdır: (2)

(2) düsturundan göründüyü kimi periodik strukturun enini idarə eimək çox asandır. Adətən strukturun enini dəyişdirmək üçün işıq dəstələrinin arasındakı 2θ bucağını dəyişdirirlər. Mühitdə işıq selinin intensivliyinin modulyasiyası onun optik xarakteristikalarının da uyğun şəkildə dəyişməsini yaradır. Mühitin sındırma əmsalı və

udma əmsalı üçün uyğun olaraq yaza bilərik:

(3) (4)

(3) və (4) düsturlarında n₀, k -sındırma əmsalı və udma əmsalının orta qiymətləri, n₁ və k₁ isə həmin kəmiyyətlərin modulyasiyasının amplitud qiymətləridir. Bu üsulla yaradılan periodik strukturlar klassik lazerlərdəki qaytarıcı səthlər rolunu oynayır (3) və (4) düsturlarını birləşdirib mühitin dielektrik nüfuzluğu üçün də yazmaq olar:

(5)

Dielektrik nüfuzluğunun real hissəsinin modulyasiyası nəticəsində yaranan periodik strukturlar faza qəfəsləri, xəyali hissəsinin modulyasiyasından alınan qəfəslər isə amplitud qəfəsləri adlanır. Bu qəfəslərin yaranması işığın mühitlə qeyri-xətti qarşılıqlı təsirinin nəticəsidir. İşıqla induksiyalanmış periodik strukturların əmələ gəlməsi mexanizmləri müxtəlif ola bilər.

P raktikada mühitdə işıqla induksiyalanmış periodik qofəsləri almaq üçün müxtəlif sxemlərdən istifadə olunur. Bu sxemlərdən biri şəkil 2-də göstərilmişdir. Paylanmış əks rabitəli lazerlərdə həyəcanlanmada iştirak edən iki koherent işıq dəstəsi mühitdə eyni zamanda həm zərrəciklərin inversiya halını və həm də əks rabitə yaradır. Belə lazerlərdə generasiya prosesi koherent işıq dəstələrinin ekvidistant məsafədə mühitdə yaranmış qəfəslərdən əks olunması nəticəsində formalaşır. İşığın ekvidistant qəfəslərdən qayıtması Breqq qayıtması adlanır. Beləliklə, paylanmış əks rabitəli lazerdən iki istiqamətdə güclü koherent şüalanma alınır. Generasiya olunan dalğa uzunluğu da Breqq şərti ilə təyin olunur: (6)

Burada n mühitin sındırma əmsalıdır. (6) düsturundan görünür ki, paylanmış əks rabitəli lazerin generasiya tezliyini müxtəlif üsullarla dəyişdirmək olar.