Optik rezonatorlar

I.Bob. Lazerlar haqida umumiy ma’lumot
1.1. Lazerlar haqida umumiy ma‘lumot
Spektrning optik qismida ishlatiladigan yorug‗lik manbalarining nurlanishi kogerent bo‗lmaydi, masalan, manbaning butun nurlanishi uning atomlari, molekulalari, ionlari, erkin elektronlari kabi mikroskopik elementlari chiqarayotgan va o‗zaro kogerent bo‗lmagan oqimlardan tashkil topgan bo‗ladi. Gaz razryadining yorug‗lanishi, su‘niy va tabiiy manbalarning issiqlik nurlanishi, turli usulda uyg‗otilgan lyuminessensiya kogerent bo‗lmagan nurlanishga misol bo‗la oladi.
XX asrning 60 yillari boshida boshqa tipdagi yorug‗lik manbalari yaratilgan bo‗lib, ular optik kvant generatorlari (OKG) yoki lazerlar deb ataladi. Kogerent bo‗lmagan manbalardagiga qarama-qarshi ravishda kvant generatorning bir-biridan mikroskopik masofalarda bo‗lgan qismlaridan chiqayotgan elektromagnitik to‗lqinlar o‗zaro kogerent bo‗ladi. Bu jihatdan kvant generatorlari kogerent radio to‗lqinlari manbalariga o‗xshash bo‗ladi.
Nurlanishning kogerentligi optik kvant generatorlarining qariyib hamma xususiyatlarida ko‗rinadi. Nurlanishning to‗la energiyasi bundan istisno bo‗ladi, chunki bu energiya kogerent bo‗lmagan manbalardagi kabi dastavval uzatilayotgan energiyaga bog‗liq bo‗ladi. Lazerlarning nurlanishi kogerentligi bilan bog‗langan ajoyib xususiyati shundan iboratki, energiya
vaqt davomida, spektrda, fazoda tarqalish yo‗nalishlari bo‗yicha konsentratsiyalanadi. Ba‘zi kvant generatorlarining nurlanishi yuqori darajada monoxromatik bo‗ladi. Boshqa lazerlar davom etish vaqti 10^-12 s ga teng bo‗lgan juda qisqa impulslar chiqaradi; shuning uchun bunday nurlanishning oniy quvvati juda katta bo‗lishi mumkin.
Lazerlarning yaratilishi insoniyat ilmiy-texnik taraqqiyotining o‗lkan yutuqlaridan biri desa bo‗ladi. Lazerlar yaratilishining boshlanishi 1916 yilga borib taqaladi. Usha yili buyuk fizik olim A.Eynshteyn birinchi bo‗lib, majburiy nurlanish tushunchasini kiritdi, va nazariy yo‗l bilan majburiy nurlanish uni majburlovchi nurlanishga kogerentligini (mosligini) ko‗rsatadi.
1930 yilda P.Dirak o‗zi tomonidan yaratilgan nurlanishning kvantomexanik nazariyasi asosida majburiy nurlanish va uning kogerentlik xususiyatlarini chuqurroq va aniqroq taxlil qilib, tushuntirib berdi. Lekin bu lazerning yaratilishi uchun yetarli emas edi. 1930 yildan boshlab optik spektroskopiya sohasida ko‗plab ilmiy-tadqiqot ishlari boshlanib ketdi. Bu izlanishlar natijasida atomlar, molekulalar, ionlarning energetik sathlari haqida ko‗plab ma‘lumotlar olindi va keyinchalik turli lazerlarning yaratilishida ishlatildi.
Bu ishlarga S.E.Frish va V.A.Fabrikant kabi Rossiya olimlari ham o‗z hissalarini qo‗shishdi.
1939 yilda V.A.Fabrikant birinchi bo‗lib, yorug‗lik nurining majburiy nurlanish xisobiga kuchayishining imkoniyati borligini aytdi. 1951 yilning yozida, u o‗zining xodimlari bilan majburiy nurlanish yordamida elektromagnit nurlanishni (ultrabinafsha, ko‗rinuvchi, infraqizil va radioto‗lqinlar sohasida) kuchaytirish uslubi uchun avtorlik guvoxnomasini olishga taklif berishgan. Bu takliflarida lazerlarning faol muhitini yaratishning asosiy g‗oyalari bayon etilgan edi. Lekin optik kuchaytirish g‗oyalaridan tashqari, uni amalda bajarish va nixoyat kogerent nurlarning xosil qilish uchun o‗ziga xos teskari bog‗lanishli optik rezonator bo‗lishi kerak edi. Usha yillarda fanning optika bo‗limida optik soha uchun rezonatorlar o‗ylab topilmagan edi.
Kvant elektronikasi yoki lazerlar fizikasining rivojlanishida radiofizikanig bo‗limi bo‗lgan radiospektroskopiya muhim omil bo‗ldi. Uning keskin rivojlanishi 1940 yillardan boshlanib, ilmiy izlanishlar yo‗nalishi atom va molekula spektroskopiyasidan tashqari vaqt va chastotaning, ya‘ni o‗ta yuqori chastota (O‗YUCH) standartlarini yaratilishga bag‗ishlangan edi. Bu ilmiy izlanishlar natijasida 1950 yillarning boshlarida bir-birlaridan mustaqil ravishda N.G.Basov, A.M.Proxorov (FIAN, Rossiya) va Ch.Tauns (AQSH, Kolumbiya universiteti) tomonidan majburiy nurlanish g‗oyalaridan amalda foydalanib, ammiak molekulasida ishlovchi molekulyar kuchaytirgich va generator (Mazer) yaratildi .
Mazer (Maser - microwave amplification by stimulated emission of radiation) - ingliz so‗zlaridagi bosh harflardan tashkil topgan va mazmuni mikroto‗lqinni majburiy nurlanish hisobiga kuchaytirishdir. Shu ishlari uchun ular 1964 yili Nobel mukofotining sovrindori bo‗lishdi.
Kvant elektronikasining rivojlanishi elektromagnit to‗lqinning yangi, infraqizil va ko‗zga ko‗rinuvchi sohalarida kogerent nurlanish olishga yo‗naltirildi. Dunyoning ko‗p ilmiy laboatoriyalarida lazerlar yaratish ustida ish boshlab yuborildi. Bu ishlarning rivojlanishida A.M. Proxorovning kvant qurilmalarida ochiq optik rezanotor sifatida Fabri-Pero ( etaloni) interferometrini qo‗llash g‗oyasi hal qiluvchi omil bo‗ldi.
Birinchi gazli lazer (Laser – light amplification by stimulated emission of radiation – ya‘ni yorug‗likni majburiy nurlanish hisobiga kuchaytirish demakdir) 1961 yilda neon va geliy aralashmasida yaratildi. Uzluksiz ish holatida infraqizil sohada to‗lqin uzunligi 1,15 mkm bo‗lgan kogerent nurlanish berdi. 1962 yilda geliy-neon lazerlarida ko‗zga ko‗rinadigan sohada, 0,63 mkm to‗lqin uzunlikli, qizil rangli kogerent nurlanish hosil qilindi. Shundan beri geliy–neon lazeri takominllashib kelinmoqda.