Mavzu: damlashning fotodissotsiatsiya va elektron oqimi usuli

2.3 Damlashning elektron oqimi usullari
Lazer nurlanishining monoxramatikligi deb, lazerning tor to‘lqin uzunliklar yoki chastotalar oralig‘ida nurlanish berish qobilyatiga aytiladi va u ₀ kattalik bilan aniqlanadi. Lazer nurlanishi spektrining eni, avvalam bor lazer nechta nurlanish chizig‘ida generatsiya berishi bilan aniqlanadi. Lazerning nurlanish chizig‘ida generatsiya berishi esa optik rezanator ichida joylashgan faol muhitning kuchaytirish konturining eni _ va optik rezonator parametrlari bilan belgilanadi. SHuning uchun faol muhit kuchaytirish konturining ichida optik rezonatorning chastotalari joylashgan bo‘lishi mumkin. CHastotalarning soni quyidagi
L_R (1)
ifoda bilan aniqlanishi mumkin. Bu erda q-xususiy chastotalar soni, -nurlanishning to‘lqin uzunligi, L_R-optik rezonator uzunligi.
Xususiy chastotalar orasidagi masofa esa
_R (2)
ifoda orqali aniqlanadi.
Demak, faol muhitning kuchaytirish K₀(_R) koeffitsienti chegaraviy kuchaytirish K_CH koeffitsientdan katta bo‘lgan shartlarni bajaruvchi optik rezonatorning barcha xususiy chastotalarida lazer generatsiyasi ro‘y beradi. Agar yuqoridagi shart rezonatorning faqat bir chastotasi uchun bajarilsa, lazer yakka chastotali nurlanish beradi.(1b-rasm). Agarda K₀(_R)K_CH shart optik rezonatorning ko‘plab xususiy chastotalari uchun bajarilsa lazer bir vaqtning o‘zida ko‘plab chastotalarda nurlanish beradi. (1a-rasm). Bu holda lazer




1-rasm. Kuchaytirish K() chizig‘ining profili va lazer gene-
ratsiyasining ko‘p chastotali (a) hamda yakka chastotali
(b) spektrlarining grafigi.
nurlanishi spektrini punktr chiziq bilan belgilangan kontur tashkil etadi. SHuning uchun faol muhitli optik rezonatorning aslligi (generatsiya holatidagi lazerning aslligi) Q_L bo‘sh optik rezanatorning Q_R aslligidan katta bo‘ladi va lazer nurlanishi spektrining eni _l, bo‘sh optik rezonator spektrining enidan _r ko‘plab marta kichik bo‘ladi. CHegaraviy holda uzluksiz generatsiya holatidagi lazer nurlanishining quvvatiga ham bog‘liq bo‘ladi va quyidagicha bo‘ladi.
(_l)_chegar.2(_r)²h₀R_l (3)
Bu erda R_l-lazerning to‘la quvvati. Misol tariqasida SO₂ lazer nurlanishi spektrining eni chegaraviy holda qancha qiymatni olishni hisoblab ko‘rish mumkin. 0,5, L_R100sm, R_L100Vt, 1,5107 Gs da (_l)_chegar.210^-6Gs.
Albatta real sharoitda bunday qiymatli spektral kenglikka erishib bo‘lmaydi. Sababi faol muhitning bir jinsli ekanligi, mexanik va akustik ta’sirlar natijasida faol muhitning o‘z navbatida optik rezonatorning parametrlari o‘zgarishi hamda optik elementlarning kamchilliklarining ta’siri bo‘ladi.
SHunday qilib, yakka chastotali (yuqori monoxromatik bo‘lgan) nurlanish olish uchun _ kattalik va optik rezonator uzunligi kichik qiymatga ega bo‘lishi kerak. YAkka chastotali generatsiya holatida muhit kuchaytirish konturining eniga nisbatan ko‘plab marta kichik va bu kattalik optik rezonator parametrlari bilan belgilanadi. Optik rezonatorning asosiy parametrlaridan biri bu uning aslligi, ya’ni
Q_p2₀_d
Bu erda _d-optik rezonator ichida yig‘ilgan energiyaning dissipatsiya vaqti.
Optik rezonator ichida nurlanishning bir ko‘zgudan ikkinchi ko‘zguga o‘tishdagi (yakka bir tebranishdagi) energiyaning nisbiy yo‘qotilishi () ni tashkil etadi, bir marta tebranish uchun ketgan vaqt 2L_Rs ga teng. SHuning uchun energiyaning dissipatsiya vaqti
_d (4)
ifoda bilan aniqlanishi mumkin. Bu erda -optik rezonator chiqish ko‘zgusining nurlanishni qaytarish koeffitsienti, -optik rezonator ichidagi energiya yo‘qotishlarni belgilovchi koeffitsient.
Ushbu aytganlardan kelib chiqqan holda bo‘sh optik rezonator spektral konturining enini
_r   _r «_r (5)
ifoda orqali baholanib aniqlansa bo‘ladi.
Real lazerda optik rezonator ichiga faol-kuchaytiruvchi muhit joylashgan va optik rezonatordagi energiyaning yo‘qotishlari nurlanish faol-kuchaytiruvchi muhitni har-bir o‘tganida to‘ldirib turiladi. SHuning uchun faol muhitli optik rezonatorning aslligi (generatsiya holatidagi lazerning aslligi) Q_l bo‘sh optik rezona-torning Q_r aslligidan katta bo‘ladi va lazer nurlanishi spektrining eni _l, bo‘sh optik rezonator spektrining _r enidan ko‘plab marta kichik bo‘ladi. CHegaraviy holda uzluksiz generatsiya holatidagi lazer nurlanishining quvvatiga ham bog‘liq bo‘ladi va quyidagi

(_l)_chegar2(_r)² (6)

bu erda P_l-lazerning to‘la quvvati. Misol tariqasida SO₂ lazer nurlanishi spektrining eni chegaraviy holda qancha qiymatni olishini hisoblab ko‘rish mumkin. 0,5, L_r100 sm, r_l100 Vt, 1,510⁷ Gs da ()_chegar210^-6 Gs.
Albatta real sharoitda bunday qiymatli spektral kenglikka erishib bo‘lmaydi. Sababi faol muhitning bir jinsli emasligi, mexanik va akustik ta’sirlar natijasida faol muhitning o‘z navbatida optik rezonatorning parametrlari o‘zgarishi hamda optik elementlarning kamchilliklari ta’siri bo‘ladi.
Maxsus chora tadbirlar ko‘rish natijasida, ya’ni haroratni stabilizatsiya qilish, mexanik va akustik to‘lqinlar ta’siridan lazerni ihota qilish, elektr ta’miniot manbaining parametrlarini stablizatsiyalash natijasida qisqa vaqt ichida lazer nurlanishi enining kengligini 1 kGs atrofida olish mumkin. Buning natijasida lazer nurlanishining monoxromatiklik darajasi 10^-910^-12 oralig‘ida bo‘lishi mumkin. Lazer nurlanishining monoxromatikligi, lazerli kimyoda, izotroplarni ajratishda, meditsinada, biologiyada va boshqa hollarda, ya’ni moddalarga selektiv ta’sir qilishda muhim ahamiyat kasb etadi.