Kvant elektronikasının əsasları

2.6. Molekulyar lazerlər

İlk molekulyar lazer 1965-ci ildə Patel (ABŞ) tərəfindən yaradılmış CO₂ lazeridir. C0₂ molekullarının rəqsi enerji səviyyələri arasında inversiya halı yaradılır. Məlumdur ki, C0₂ molekulunda üç növ rəqsi hərəkət mümkündür: simmetrik, antisimmetrik və deformasiya rəqsləri (şəkil-1). Ona görə də həmin molekulun rəqsi enerji səviyyələri üç qrupdan ibarətdir. Enerji səviyyələri kvant ədədlərinin kombinasiyası ilə işarə olunur: υ₁, , υ₃. Burada υ₁ simmetrik, -deformasiya, υ₃ -antisimmetrik rəqslərə uyğundur. l- indeksi deformasiya rəqslərini ikiqat cırlaşmasını nəzərə almaq üçün yazılır. C0₂ lazerinin işində əsas elektron halının bəzi aşağı rəqşi enerji səviyyələri iştirak edir ( şəkil 2). İnversiya halı E₅→E₄ (λ=10,6 mkm) və E₅→E₃ (λ=9,6 mkm) keçidlərində yaranır. Adətən C0₂ lazerlərində azot N₂ qarışığından istifadə olunur. Azotun E₂ və CO₂ qazının E₅ enerji səviyyələri üst-üstə düşür. Ona görə də C0₂ qazının E₅ enerji səviyyəsi həmçinin azot molekullarının enerjisinin rezonans şəkildə ötürülməsi nəticəsində zərrəciklərlə dolur. Bir çox hallarda C0₂ və N₂ qaz qarışığına He da əlavə olunur. He qazının əlavə olunması nəticəsində zərrəciklərin sayı E₅ səviyyəsində artır və E₃, E₄ səviyyələrində isə azalır. Nəticədə C0₂ lazerinin çıxış gücü artır. Qeyd etmək lazımdır ki, E₃, E₄və E₅, enerji səviyyələrinin fırlanma enerji səviyyələri də vardır. Təcrübə göstərir ki, C0₂ lazerində ən effektiv generasiya edən dalğa λ=10,6 mkm (E₅→E₄ ) -dır. C0₂ lazerinin şüalanma gücü fasiləsiz rejimdə onlarla kVt və f.i.ə. 20-30%-dir.

C0₂ lazeri vasitəsilə nəhəng işıq impulslarını almaq mümkündür. СО₂ molekulunun həyəcanlanma səviyyəsində yaşama müddəti 10^-3 saniyə olduğuna görə həmin səviyyədə maksimal sayda zərrəcik toplanan halda əks rabitəyə qoşulur və 10-100 nsan davam etmə müddəti olan impuls alınır. Belə impulsların pikdə gücü 10 MVt olur.