Kvant elektronikasının əsasları

2.3. Neodim lazeri

Bərk cisimlər əsasında hazırlanmış və işci dörd enerji səviyyəsi olan lazerlər praktikada geniş yayılmışdır. Bu lazerlərdən ən böyük üstunlükləri olan neodim lazeridir. Neodim lazerinin fəal mühiti şüşəyə neodim (Nd³⁺) ionlarını qarışdırmaqla alınır. Bele fəal mühiti hazırlamaq çox asandır. Fəal mühit yüksək dərəcədə optik bircinsdir. Burada maddənin ölçüləri ilə əlaqədar ol an məhdudiyyəti asanlıqla aradan qaldırmaq mümkündür.

Şəkil 1-də dördsəviyyəli lazerin fəal mühitinin enerji səviyyələri sxemi göstərilmişdir. Burada E₁ əsas E₂, E₃ və E₄ isə həyəcanlanmış enerji səviyyələridir. İşığın təsirilə E₁→ E₄ keçidində udulma baş verir. Sonra zərrəciklər E₄ →E₃ qeyri-optik keçid nəticəsində E₃ metastabil enerji səviyyəsində toplanırlar. Zərrəciklərin inversiya halı E₃ →Е₂ keçidində yaranır. Lazer şüalanması E₃→E₂ keçidində λ = 1,06mkm dalğa uzunluğunda baş verir. Bu sistemdə inversiya halı N₃ > N₂ yaratmaq üçsəviyyəli sistemə nəzərən olduqca asandır. Bunun səbəbi dördsəviyyəli sistemdə E₂ enerji səviyyəsinin boş olmasıdır. Neodimdə həyəcanlanmanın təsiri altında zərrəciklərin enerji səviyyələrinə görə paylanması şəkil 2-də göstərilmişdir. Real parametrlər üçün N₄ absis oxu ilə üst-üstə düşür. Aydındır ki. inversiya N₃ > N₂ halı bu sistemlərdə asan yaranır. Generasiya rejimini xarakterizə etmək üçün nisbi inversiya y = (N₃-N₂)/N kəmiyyətindən istifadə olunur. Dö rdsəviyyəli lazerdə generasiya prosesini təsvir etmək üçün nisbi inversiya tənliyi aşağıdakı kimidir:

(1)

(1) düsturundan nisbi inversiyanın stasionar qiyməti üçün alırıq:

(2)

Neodim lazeri də yaqut lazeri kimi iki iş rejimində işləyə bilər. Sərbəst generasiya rejimi relaksasiya rəqsləri şəklində baş verir.

Hal-hazırda ən perspektivli bərk cisim lazeri YAG (YAl₅O₁₂) kristal quruluşu əsasında işləyən lazerdir. Bu halda işçi zərrəciklər neodim Nd³⁺ və yaxud xrom Cr^{3 +} ionlarıdır.