Ne-He lazeri ishlash prinsiplari Reja: Kirish

Kimyoviy lazerlar.Elektr razryadidan tashqari, hayajonlangan holatlarda atomlar yoki radikallar hosil bo'ladigan kimyoviy reaktsiyalar natijasida gaz lazeridagi atomlar va molekulalar sathining populyatsiyasi inversiyasi yaratilishi mumkin. Odatdagi reaktsiyalar juda sekin bo'lgani uchun ular populyatsiya inversiyasini yaratishga mos kelmaydi. Etarli darajada hayajonlangan atomlar to'planishidan oldin ular asosiy holatga o'tishga vaqtlari bor va lazer ishlamaydi. Shu sababli kimyoviy lazerlar faqat tezkor reaksiyalar ustida ishlashlari mumkin, masalan, molekulalarning fotodissotsiatsiyasi (molekulaning yorug'lik ta'sirida bir necha qismlarga bo'linishi), atomlar yoki molekulalar orasidagi portlash yoki kimyoviy reaktsiyalar atomlarning qarama-qarshi nurlari yoki turli moddalar molekulalari. Populyatsiya inversiyasini yaratishning kimyoviy usuli printsipial jihatdan juda yuqori samaradorlik va chiqish quvvatiga ega lazerlarni yaratishga imkon beradi. CF 3 J fotodissotsiatsiya lazerida 65 J gacha bo'lgan impuls energiyasida yuqori yorug'lik kuchlari (50 kVtgacha) hosil bo'ladi. Portlashlarda ishlaydigan lazerlar ayniqsa katta quvvat berishi mumkin.
Lazerli texnologik moslamalarni tartibga solish.Hozirgi vaqtda elektron mahsulotlarni ishlab chiqarish texnologiyasida turli xil lazerli texnologik qurilmalar qo'llanilmoqda, ular maqsadlaridan qat'i nazar, umumiy tuzilish diagrammasi va shunga o'xshash tarkibiy elementlarga ega (7-rasm).
Lazer 2 texnologik jarayonni amalga oshirish uchun asosiy energiya manbai hisoblanadi. Optik tizim 5 lazer nurlanishini 4 nurli nurga yo'naltiradi va uni qayta ishlangan ob'ektga yo'naltiradi 7. Bundan tashqari, optik tizim 5 ishlov beriladigan qismning nurga nisbatan holatini vizual tarzda boshqaradi, jarayonning borishini nazorat qiladi va uning natijalarini baholaydi. Qurilma 8 yordamida ishlov beriladigan qism 7 texnologik jarayon davomida harakatga keltiriladi, u berilgan holatda o'rnatiladi va ishlov berilgandan keyin ishlov beriladigan qismlar almashtiriladi.
Ba'zi texnologik jarayonlar o'ziga xos sharoitlarni yaratishni talab qiladi (masalan, ish joyiga ma'lum texnologik vositani etkazib berish). Buning uchun o'rnatmalar mos keladigan moslamani 10 bilan ta'minlaydi, bu esa payvandlash paytida inert gazni etkazib berishga imkon beradi. Ba'zi hollarda lazer bilan ishlov berish samaradorligini oshirish uchun mexanik yoki elektromagnit energiya davolash maydoniga kiritiladi. Kombinatsiyalangan jarayonlar (gaz-lazer bilan kesish, uchqunni lazer bilan davolash va boshqalar) o'rnatishga kiritilgan yordamchi energiya manbai 6 bilan ta'minlanadi. Fizikasi Plankning nurlanish qonuniga asoslangan lazer bilan ishlashning birinchi printsipi 1917 yilda Eynshteyn tomonidan nazariy jihatdan asoslandi. U yutilish, o'z-o'zidan va stimulyatsiya qilingan elektromagnit nurlanishni ehtimollik koeffitsientlari (Eynshteyn koeffitsientlari) yordamida tasvirlab berdi.Teodor Meiman birinchi bo'lib 694 nm to'lqin uzunligida impulsli kogerent nurlanish hosil qiluvchi sintetik yoqutli chiroq yordamida optik nasosga asoslangan ish printsipini namoyish etdi.1960 yilda eronlik olimlar Javan va Bennett He va Ne gazlari aralashmasi yordamida 1:10 nisbatda birinchi gaz kvant generatorini yaratdilar.1962 yilda R.N.Xoll 850 nm to'lqin uzunligida chiqaradigan birinchi gallium arsenidi (GaAs) ni namoyish etdi. O'sha yilning oxirida Nik Golonyak ko'rinadigan yorug'lik uchun birinchi yarimo'tkazgichli kvant generatorini yaratdi. Ne-He lazer ishlash prinsiplari.Har bir lazer tizimi biri yarim yarim shaffof bo'lgan optik jihatdan parallel va yuqori darajada aks ettiruvchi oynalar orasiga joylashtirilgan faol muhitdan va uni haydash uchun energiya manbaidan iborat. Kuchaytiruvchi vosita qattiq, suyuq yoki gaz bo'lishi mumkin, ular elektr yoki optik nasos yordamida stimulyatsiya qilingan emissiya orqali u orqali o'tadigan yorug'lik to'lqinining amplitudasini kuchaytirish xususiyatiga ega. Maqola ko'zgu jufti orasiga shunday joylashtirilganki, ularda aks etgan yorug'lik har safar u orqali o'tib, sezilarli darajada kuchayib, yarim shaffof oynaga kirib boradi.Atomlari atigi ikkita energiya darajasiga ega bo'lgan faol muhit bilan lazerning ishlash printsipini ko'rib chiqamiz: hayajonlangan E 2 va asos E 1. Agar atomlar har qanday nasos mexanizmi (optik, elektr zaryadsizlanishi, tokni uzatish yoki elektronni bombardimon qilish) yordamida E 2 holatiga qo'zg'aladigan bo'lsa, u holda bir necha nanosekundadan so'ng ular hν \u003d E 2 - E 1 energiya fotonlarini chiqarib, er holatiga qaytadilar. Eynshteyn nazariyasiga ko'ra emissiya ikki xil usulda hosil bo'ladi: yoki foton tomonidan indüklenir yoki o'z-o'zidan paydo bo'ladi. Birinchi holda stimulyatsiya qilingan emissiya, ikkinchidan, o'z-o'zidan paydo bo'ladigan emissiya sodir bo'ladi. Issiqlik muvozanatida stimulyatsiya qilingan emissiya ehtimoli o'z-o'zidan chiqarilishidan ancha past (1:10 33), shuning uchun aksariyat oddiy yorug'lik manbalari bir-biriga mos kelmaydi va issiqlik muvozanatidan tashqari sharoitlarda lasing mumkin.
Hatto juda kuchli nasos bilan ham, ikki darajali tizimlarning soni faqat tenglashtirilishi mumkin. Shuning uchun optik yoki boshqa nasos usullari bilan teskari populyatsiyaga erishish uchun uch yoki to'rt darajali tizimlar talab qilinadi.
Ν 02 chastotali intensiv nur bilan nurlanish ko'p miqdordagi atomlarni E 0 eng past energiya sathidan yuqori E 2 gacha pompalaydi. Atomlarning E 2 dan E 1 ga nurli bo'lmagan o'tishi natijasida E 1 va E 0 o'rtasida populyatsiya inversiyasi o'rnatiladi, bu amalda atomlar uzoq vaqt E metastabil holatida bo'lganida va E 2 dan E 1 ga o'tish tez sodir bo'lganda bo'ladi. Uch darajali lazerning ishlash printsipi ushbu shartlarni bajarishdir, buning natijasida E 0 va E 1 orasida populyatsiya inversiyasiga erishiladi va fotonlar induktsiyalangan nurlanishning E 1 -E 0 energiyasi bilan kuchayadi. Kengroq E 2 darajasi samarali nasos uchun to'lqin uzunliklarining assimilyatsiya diapazonini oshirishi va natijada stimulyatsiya qilingan emissiyani ko'payishiga olib kelishi mumkin. Uch darajali tizim nasosning juda yuqori quvvatini talab qiladi, chunki avlodning quyi darajasi asosiy hisoblanadi. Bunday holda, populyatsiyaning inversiyasi sodir bo'lishi uchun atomlarning umumiy sonining yarmidan ko'pi E 1 holatiga quyilishi kerak. Bu behuda energiya. Agar quyi avlod darajasi asosiy bo'lmasa, bu kamida to'rt darajali tizimni talab qiladigan bo'lsa, nasos quvvati sezilarli darajada kamayishi mumkin. Faol moddaning xususiyatiga qarab lazerlar uchta asosiy toifaga, ya'ni qattiq, suyuq va gazga bo'linadi. 1958 yildan beri lasing yaqut kristalida birinchi marta kuzatilganidan buyon olimlar va tadqiqotchilar har bir toifadagi turli xil materiallarni o'rgandilar.