Lazer (inglizcha Light amplification by Stimulated Emission of Radiaton, majburiy nurlanish natijasida yorug’likning kuchayishi ) – koggerent yorug’lik oqimini vujudga keltirishda kvant mexanikasi effektidan foydalanuvchi qurilma

REJA:

1. 
   Lazerlarning yaratilish tarixi.
   
2. 
   Lazerlarning tuzilishi.
   
3. 
   Lazerlarning harbiy maqsadlarda qo’llanilishi.
   
4. 
   Tibbiyotda lazerlardan foydalanish.
   
5. 
   foydalanilgan adabiyotlar ro’yxati.
   

Lazer (inglizcha Light amplification by Stimulated Emission of Radiaton, majburiy nurlanish natijasida yorug’likning kuchayishi ) – koggerent yorug’lik oqimini vujudga keltirishda kvant mexanikasi effektidan foydalanuvchi qurilma. Lazer nuri uzluksiz doimiy amplitudali yoki impulsli bo’lishi mumkin. Va ekstremal yuqori quvvatga ega. Ko’pgina qurilmalarda lazerdan boshqa manba orqali nurlanishni kuchaytirgich sifatida foydalaniladi. Kuchaytirilgan signal boshlang’ich signal bilan to’lqin uzunligi, fazasi va qutblanishi bilan mos keladi. Bu optic qurilmalarda juda muhum hisoblanadi. Yorug’likning oddiy manbalari nurni turli yo’nalishlarda keng diapason bo’yla

b sochadi. Bundan tashqari lazer bo’lmagan manbalarning nurlanishi odatda muqim qutblanishga ega bo’lmaydi. Aksincha lazer nurlanishi monoxromatik va koggerent bo’lib, doimiy to’lqin uzunligi va aniq fazaga shuningdek ma’lum qutblanishga ega. Boshqa tomondan lazerlarning ba’zi turlari, masalan ranglantirilgan aralashmali lazerlar yoki yarim xromatik qattiq jismli lazerlar chastotalarning bir qancha to’plamini keng spectral diapazonda boshqara oladi. Lazerlar fanning ikki sohasi kvant mexanikasi va termodinamika hamkorligida yaratilgan. Lekin lazerlarning ko’pchilik turlari xatolar va urinishlar orqali yaratigan. Dastlabki lazer 1960 yilda Teodor Mayman tomonidan Malibudagi Hyuz kompaniyasining tadqiqotlar labaratoriyasida yaratilgan. Mayman o’z ixtirosida 694 nanometr to’lqin uzunligida qizil nurlanish beruvchi rubindan yasalgan sterjendan foydalandi. Deyarli u bilan bir vaqtda eronlik fizik Ali Yovon gazli lazerni namoyish qildi. Keyinroq u o’z ixtirosi uchun Albert Eynshteyn nomidagi mukofotga sazovor bo’ldi. Lazer ishlashining asosiy mohiyati ishlovchi qismning uyg’otishi natijasida elektronlarning ko’chishi bilan bog’liq. Ishlovchi qism optic rezonatorga o’rnatiladi. Majburiy nurlantiruvchi mexanizm yordamida to’lqinlar aylanishi natijasida uning energiyasi eksponensial ravishda ortib boradi.
Lazer odatda uch asosiy qismdan tshkil topadi:

• 
  Energiya manbai;
  
• 
  Ishlovchi qism;
  
• 
  Oynalar sistemasi (optik rezonator)
  

..Quvvat manbai tizimga energiya beradi. Bu elektr razryadlovchi, impulsli lampa, botiq lampa, boshqa lazer, kimyoviy reaksiya va hatto portlovchi modda ham bo’lishi mumkin. Foydalanilayotgan quvvat tizimi turi ishlovchi qism bilan bevosita bog’liq. Masalan geliy neonli lazerlarda geliy neon gaz aralashmasidagi elektr razryadlardan, neod bilan lgirlangan alyumin ititriyli lazerlarda ksenon impulsli lampaning jamlangan nurlaridan, eksimer lazerlarda kimyoviy reaksiya energiyasidan foydalaniladi.
Ishlovchi qism – lazer nurlanishi to’lqin uzunligi va boshqa xususiyatlarini belgilovchi asosiy omil. Lazer qurish mumkin bo’lgan yuzlab hatto minglab ishchi qismlar mavjud. Ishlovchi qism qo’zg’atuvchiga qaratib o’rnatiladi. Bundan ko’zlangan maqsad fotonlarning majburiy nurlanishiga olib keladigan electron ko’chishi inversiyasi effektiga erishishdir.
Lazerlarda asosan quyidagi ishchi qismlar qo’llaniladi:

• 
  Suyuqlik, masalan bo’yoqlarga asosan yaratilgan lazerlarda rodamin yoki kumarin, methanol etanol, etilenglikol.
  
• 
  Gazlar, masalan karbonat angidrid, argon, krypton, yoki geliy neon lazerlaridagidek aralashmalar.
  
• 
  Qattiq jismlar, kristall yoki oynadagidek. Yaxlit modda odatda xrom, neodim, erbiy yoki titan ionlari bilan legirlanadi. Ko’p qo’llaniladigan kristallar: alyuminiy itteriyli granat, litiy itteriyli ftorid, sapfir va silikat oyna. Eng keng tarqalgan variant: titan- sapfir, xrom – sapfir (shuningdek rubin ham), xrom bilan legirlangan stronsiy litiy alyuminiy ftorid, neodimli oyna.
  
• 
  Qattiq jismli lazerlar odatda impulsli lampa yoki boshqa lazer bilan ta’minlanadi.
  

Yarim o’tgazgichlar. Energetic pog’onalar bo’yicha elektronlarning ko’chishini nurlanish bilan boshqarish mumkin bo’lgan moddalar. Yarim o’tgazgichli lazerlar juda ixcham, elektr manbaidan quvvat oladi. Bu ularning kompakt disk o’quvchi qurilmalar kabi maishiy texnikalarda ham qo’llash imkonini beradi.
Optic resonator ikki oynadan iborat bo’lib, lazer ishchi qismi atrofi bo’ylab joylashgan bo’ladi. Ishchi qismning majburiy nurlanishi oynalarda akslanadi va yanada kuchayadi. To’lqin tashariga chiqqunicha ko’p bora akslanaishi mumkin. Murakkab lazerlarda resonator sifatida to’rt va undan ortiq oyna qo’llanishi mumkin. Bunday oynalarning sifatli tarzda tayyorlanishi va to’g’ri o’rnatilishi yaratilayotgan lazer tizimining sifatini belgilovchi omil hisoblanadi.
Shuningdek, lazer tizimida turli effect olish maqsadida qo’shimcha qurilmalardan masalan aylanuvchi oyna, modulyator, filtr va yutuvchilardan foydalaniladi. Ularning qo’llanishi lazer nurining xususiyatlarini o’zgartiradi, masalan impulslar yoki to’lqin uzunligini.
Geliy – neonli lazer markazda charaqlab turgan nur aslida lazer nuri emas, balki elektr razryad bo’lib xuddi neon lampalaridagi kabi nurlanishni yuzaga keltiradi. Elektronlar ko’chishi bundan tashqari mazer larga ham asos qilib olingan. Mazerlar ham lazerlarga o’xshsash bo’lib, faqat mikroto’lqinli diapazonda ishlaydi. Birinchi mazerlar 1953-1954 yillarda Basov va Proxorov tomonidan shunungdek ulardan mustaqil ravishda amerikalik olim Tauns va uning hamkasblari tomonidan yaratilgan. Basov va Proxorovning ikkitadan ortiq energetic darajada faoliyat ko’rsatuvchi kvant generatorlaridan farqli o’laroq Taunsning mazeri doimiy rejimda ishlay olmasdi. 1964 yilda Basov, Proxorov va Tauns “Kvant elektronikasi sohasidagi mazer va lazerlarga asoslangan generatorlarni yaratishga imkon beruvchi izlanishlari uchun” Nobel mukofotiga sazovor bo’ldilar. Lazer nuri quvvati juda yuqori bo’lib po’lat va boshqa metallarni kesishi mumkin. Lazer nurini kichik bir nuqtaga yig’ib bo’lsada difraksiya tufayli u hamisha noldan farqli bo’lgan o’lchamga ega bo’ladi. Boshqa tomondan fokuslashtirilgan lazer nuri o’lchami boshqa yo’l bilan hosil qilingan nur o’lchamidan albatta kichik bo’ladi. Masalan geliy neonli lazerning nuri yerdan oyga tushirilganda 1,5 kilometrlik radiusda yoyiladi. Albatta, ba’zi lazerlar ayniqsa yarim o’tkazgichlilari kichik o’lcham evaziga yoyiluvchan nur taratadi, ammo bu muammoni linzalarni qo’llash orqali hal etish mumkin. Lazerlar yaratilgan dastlabki vaqtlardayoq ularni qo’llanish sohasini o’zi topuvchi qurilmalar deb atashgan. Darhaqiqat lazerlar ko’z nuqsonlarini tuzatish sohasidan tortib transport vositalarini boshqarishgacha, fazoviy parvozlardan tortib termoyadro sintezigacha bo’lgan sohalarni qamrab oldi.lazer XX asrning eng muhim ixtirolaridan biri bo’lib qoldi. Fan va sanoatda lazerlarning keng miqyosda qo’llanilishi ularning ajoyib xususiyati – kogerentligi monoxromatikligi va nurlanish quvvatining yuqori darajada yassiligi bilan bevosita bog’liq.
Misol uchun lazer nurining koggerentligi uni ko’rish spektrida bir necha yuz nanometrli difraksion oraliq o’lchamida bir nuqtaga yig’ish imkonini beradi. Bu lazerli yozuvchi qurilmalarga gigabaytlarda o’lchanuvchi ma’lumotlarni optic disklarda saqlash imkonini beradi. Yaxshi jamlangan nur qiyin eruvchan metallarni kesish ,eritish, xatto bug’lantirib yuborish uchun kifoya qiladi. Masalan legirlangan neodli alyuminiy itteriyga asoslangan lazer ikkilanga chastotada 532 nanometr uzunlikdagi to’lqinda ishlaydi va bor yo’g’I 10 Watt quvvat bilan bir qancha kvadrat santimetrlaga bir qancha megawatt energiyani yo’naltirishga xizmat qiladi. Aslida, albatta, nurni difraksiya masofasida yig’ish mushkul. Xavfsizlik choralari. Xatto kamquvvatli lazerlar ham (bir qancha millivatt quvvatli) ko’rish uchun xavfli bo’lishi mumkin. Ko’z gavhari lazer nuri tushishidan ko’rish xususiyatini qisman yoki to’liq yo’qotishi mumkin. Buning uchun nurning ko’zga bir necha soniya tushishi kifoya qiladi.
Lazerlar xavfsizligiga ko’ra to’rt guruhga ajratiladi. Birinchisi xavfsiz bo’lib, eng xavflisi to’rtinchisi hisoblanadi. Uning hatto tarqalgan nuri ham ko’z yoki terining kuyishiga olib kelishi mumkin. Birinchi guruhga mansub lazerlar yoki lazerli sistemalar ruhsat teilgan yuqori nurlanish me’yoridan ortiq bo’lmagan quvvatga ega. Birinchi guruhga mansub lazer yoki lazer sistemalari inson ko’ziga zarar keltirish xususiyatiga ega emas. Kamquvvatli lazerlar ikkinchi guruhga mansub bo’lib, ma’lum vaqt davomida lazer nurining o’ziga tikilib turilganda inson ko’ziga zarar keltirishi mumkin. Uchinchi guruhga mansub lazerlar va lazerli tizimlar ularga agar qurollanmagan ko’z bilan qisqa vaqt davomida qaralsa ko’zga zarar qilmaydi, lekin durbin yoki teleskop orqali qaralsa zarar keltirishi mumkin. Uchinchi guruhning yana bir turi mavjud bo’lib bu turga mansub lazerlar bevosita nurga qaraganda yoki unining oynadagi aksiga tikilganda ko’zga ziyon keltiradi. To’rtinchi guruhga mansub lazerlar va lazer tizimlari yuqori quvvatli bo’lib inson ko’ziga nazar tushganda qisqa impulslar orqali, shuningdek, oyna orqli tushgan aksi Va tarqalishdagi aksi orqali zarar bo’lishi mumkin. Gazli lazerlar: geliy neonli lazerlar (543nm, 632,8nm, 1,15nm, 3,39nm) argonli lazerlar (458nm, 488nm yoki 514,5nm) karbonat angidrid asosidagi lazerlar (9,6nm, va 10,6) sanoatda metallrni kesish va payvandlashda foydalaniladi, 100 kW quvvatga ega. Uglerod osidlariga asoslangan lzerlar. Qo’shimcha sovutishni talab qiladi. 500 kvt quvvatga ega. Ultrabinafsha nur beruvchi lazerlar mikrosxemalar ishlab chiqarish va ko’z nuqsonlarini davolashda ishlatiladi. Qattiq jismli lazerlar: rubinli lazerlar (694nm), aleksandritli lazerlar (755nm) impulsli diodlarga asoslangan lazerlar (810nm), Nd; YAg (1064nm); Ho: YAG (2090nm); Er: YAG (2940nm) tibbiyotda qo’llaniladi. Neodiy bilan legirlangan alyuminiy ittriyli lazerlar metllarni va qattiq materiallarni aniq kesish, payvandlash va markirovkalashda ishlatiladi. tibbiyotda qo’llaniladi. Neodiy bilan legirlangan alyuminiy ittriyli lazerlar metllarni va qattiq materiallarni aniq kesish, payvandlash va markirovkalashda ishlatiladi. itterbiy bilan legirlangan kristalli lazerlar Yb: YAG, Yb: KGW, Yb: KYW; Yb: SYS, Yb: BOYS, Yb: CaF2 yoki itterbiylik shisha tolaga asoslangan lazerlar. Odatda 1020- 1050 nm diapazonda ishlaydi; kvant kamchiligining pastliiga ko’ra eng samarali; itterbiy bilan legirlangan tolali lazerlar o’zining eng yoqori darajali quvvati bilan qattiq jismli lazerlar orasida ajralib turadi. Erbiy bilan legirlangan alyumin itteriyli lazerlar (1645nm), tuliy bilan legirlangan alyumin itteriyli lazerlar (2015nm), golmiy bilan legirlangan alyumin itteriyli lazerlar (2096nm), titan sapfirli lazerlar. Spektroskopiada yuqori qisqa impulslarni generatsiyalashda foydalaniladigan infraqizil nurli lazer. Erbiyli oyna asosida yaratilgan lazerlar, maxsus optic toladan tayyorlanib aloqaning optic tarmoqlarida kuchaytirgich sifatida foydalaniladi. Mikrochipli lazerlar. Ixcham integrallangan qattiq jismli lazerlar yqori darajali yorqinlikdagi lazerli ko’rsatkichlarda keng miqyosda foydalaniladi. Yarim o’tkazgichli lazer diodlar. Eng keng tarqalgan lazer turlari lazerli ko’rsatkichlar, lazerli printerlarda foydalaniladi, telekommunikatsiyalarda va optic axborot tashuvchilarda qo’llaniladi. Quvvatli lazerli diodlar zamonaviy qattiq jismli Lazerlarni yig’ishda ishlatiladi. tashqi rezonatorli lazerlar yuqori energiyali impulslarni hosil qilishda ishlatiladi. Bo’yoqlar asosidagi lazerlar. Etil spirit yoki etilenglikol dan foydalanib yaratilgan. Qo’yilgan topshiriqqa ko’ra bu favqulodda qisqa spektrli uzluksiz nurlanish ham, ultra qisqa impulslar ham bo’lishi mumkin. Bu impulslarda to’plangan yuqori energiya izlanayotgan namunada dog’ shaklida yig’ilishi mumkin. To’lqinning o’lchamlaridan kelib chiqqan holda chiziqli bo’lmagan optic effektlarni beradi. Lazer nurlari qutblanishini boshqarish esa o’rganilayotgan jarayonlarni koggerent nazorat qilishga imkon beradi. Oyga uchish vaqtida uchuvchili va uchuvchisiz apparatlar tomonidan oy yuzasiga burchakli akslantirgichlar o’rnatilgan. Yerdan teleskop yordamida maxsus jamlangan nurni oyga yuborishdi va oyga borib qaytish vaqtini o’lchashdi. Yorug’lik tezligiga asoslangan holda oygacha bo’lgan masofa aniq o’lchandi. Bugungi kunda oy orbitasi o’lchamlari bir necha santimetrgacha aniqlikda o’lchangan. Lazerlarning ba’zi turlari piko va femto sekundlarda o’lchanadigan qisqa yorug’lik nurlari chiqarishi mumkin. Bunday impulslardan kimyoviy reaksiyalar o’tkazish va ularni taxlil qilishda foydalanish mumkin. Yuqori darajali impulslardan kimyoviy reaksiyalarni vaqt bo’yicha nazorat qilishga imkon beradi. Bu qisqa yashovchi birikmalrni aniqlshda qo’l keladi. Impulsning qutblanishi manipulyatsiyasi kimyoviy reaksiya yo’nalishini bir qancha variantlardan eng maqbulini tanlab olshga imkon beradi. Bunday uslubdan biokimyoda oqsillarni o’rganishda foydalaniladi. Lazerli sovutish. Lazerli sovutish bo’yicha dastlabki tajribalar ion tuzoqlarida ionlar bilan o’tkazilgan. Ionlar tuzoq doirasida elektr maydon va magnit maydon yordamida ushlanib turdi. Bu ionlar lazer nurlari bilan yoritilib fotonlar bilan bog’liqligi tufayli har bir zarbdan so’ng energiyasini yo’qota bordi. Bu effect juda past temperaturaga erishish maqsadida qo’llaniladi. Keyinroq lazerlar takomillashuvi jarayonida bugungi kunda keng miqyosda qo’llanilayotgan nisbatan afzalroq bo’lgan qattiq jismlarni sovutishning antistoks usuli kabi yangi usullar topildi. Bu uslub atomlarning asosiy electron vaziyatidan uyg’onishiga emas, balki bu vaziyatning tebranish darajasiga asoslanadi. Keyinroq atom nursizlangan shaklda uyg’ongan holatga o’tadi va qo’zg’algan electron darajadan asosiy vaziyatga o’tayotganda foton chiqaradi (bu foton dastlabki fotonga nisbatan yuqori energiyaga ega bo’ladi). Atom fonon yutadi va holat yana takrorlanadi. Kristallarni azot va geliy harorati darajasigacha sovuta oladigan tizimlar allaqachon yaratilgan. Sovutishning bu uslubi fazoviy qurilmalarni yaratishda ananaviy sovutish uslublarini qollab bo’lmaydi bu vaziyatda sovutishning yuqorida aytib o’tilgan uslubidan foydalanish mumkin. Lazerli masofa o’lchagich. Lazerli masofa o’lchagich – impulsli lazer va nurlanish detektoridan iborat bo’lgan qurilma. Yorug’lik tezligi ahamiyatini anglagan holda nurning akslantiruvchigacha borib qaytishga ketgan vaqtni o’lchagan holda lazer bilan akslantiruvchi ob’yekt oralig’idagi masofani aniqlash mumkin. Mo’ljalgacha bo’lgan masofani aniqlash usulidan qurollarni masalan tank quvurini ko’rishda foydalanish mumkin. Lazerlardan boshqa harbiy maqsadlarda – nishonga olishning harbiy tizimlarida foydalanish mumkin. Bunday tizimlar o’zida kam quvvatli lazerlarni namoyon qiladi. Ular samolyotlardan uchirilgan raketa yoki aqlli bombalarni yo’naltirishga mo’ljallangan. Samolyotdan uchirilgan raketa lazer nuri ortidan avtomatik tarzda yo’nalishini o’zgartira oladi, bu orqali esa mo’ljalga aniq tekkizish imkoniyati ortadi. Lazer nurlantirgich samolyotning o’zida ham, yerda ham bo’lishi mumkin. Lazer yo’naltirgich qurilmalarida odatda infraqizil nurli lazerlardan foydalaniladi. Bundan ko’zlangan maqsad unining faoliyatini dushman kuzatuvidan yashirishdir. Ko’pchilik lazerlardan harbiy maqsadlarda foydalanish deganda birinchi navbatda piyodalar, tanklar va hatto samolyotlarni yo’q qilishga mo’ljallangan lazerlarni hayolga keltiradi. Amalda esa bunday g’oyalar jiddiy muammolarga uchraydi.
Zamonaviy lazer texnologiyalarida insonga jarohat yetkazishi mumkin bo’lgan qurolni yaratish imkoniyati yo’q. Chunki u juda qo’pol ko’rinishga ega bo’ladi va uni bir kishi olib yura olmaydi. Tanklarni ishdan chiqaruvchi lazerlarni ham yaratish juda mushkul.chunki ulr past darajadagi tebranishlarga hamsezuvchan bo’lib keng miqyosda qo’llanishda noqulayliklar tug’diradi.faqatgin dushman ko’zini ko’r qilib qo’yadigan lazerlar yaratish imkoniyati mavjud bo’lib, bunga kam quvvatli lazerlar bilan ham erishish mumkin. Shunga yarasha ular ixcham bo’ladi. Hozirgi kunda urush olib borishning xalqaro qoidalariga muvofiq urushda lazer qurilmalaridan foydalanish ta’qiqlangan. Ba’zi istisno holatlarda dushman merganing ko’zini ko’r qilishda va yashirin o’t ochish nuqtasini aniqlashda lazerlardan foydalanishga ruxsat etiladi.
Sanoat lazerlari paydo bo’lishi bilan jarroxlikda yangi davr boshlandi. Bu borada metallarni lazerda qayta ishlash sohasi mutahassislarining yajribalari qo’l keldi. Ko’zning kochib ketgan shoh pardasini lazer yordamida eritib yopishtirish nuqtaviy aloqa payvandi hisoblanadi. Lazer skalpel avtogen keskich hisoblanadi. Suyaklarni payvandlash – alangalantirish orqali zich payvandlashdir. Muskul to’qimalarini birlashtirish ham payvandlash vositasida amalgam oshiriladi. Lazer nurlanishi qandaydir ta’sir ko’rsatishi uchun to’qima uni yutishi lozim. Tibbiyotda eng ko’p qo’llaniladigan lazer karbonat angidridli lazerdir. Boshqa lazerlar monoxromatikdir. Ular isitadi, parchalaydi yoki ba’zi bir alohida xususiyarga ega bo’lgan to’qimalarni payvandlaydi. Misol uchun argon lazerining nuri shaffof dag’al jismdan erkin tarzda o’tib o’zining energiyasini hujayraga beradi va qizil rangga yaqin rang bilan boyaydi. Karbonat angidridli lazer ko’p hollarda qo’l keladi. Masalan turli rangdagi to’qimalarni bir biriga payvandlash yoki bir biridan ajratishda. Ammo bunda boshqa muammo yuzaga keladi. Qon va limfa bilan to’la to’qimalar ko’p suvni o’zida tutib turadi, lazer nurlanishi energiyasi esa suvli sharoitda o’z kuchini yo’qotadi.
Lazer energiyasini oshirish mumkin. Lekin bu to’qimalarning kuyishiga olib kelishi mumkin. Jarroxlik lazerlari yaratuvchilari bunday noqulayliklardan qochishlari lozim bu esa uskuna narxini keskin oshirib yuboradi. Metal payvandlash mutaxassislariga azaldan ma’lumki ingichka metall qatlamlarini kesishda ular bir- biriga zich turishi kerak, nuqtaviy tutashtiruvchi payvandda esa payvandlanayotgan metallarning mustahkam bo’lishi uchun qo’shimcha bosim zarur. Jarrohlikda bu uslub professor Skobelkin tomonidan qo’llangan. Skobelkin va uning hamksblari to’qimalarni payvandlashda ularni ma’lum bosim ostida ushlash taklifini bildirdilar. Bu qonni siqish imkonini berardi. Yangi uslubni qo’llash uchun anchagina yangi uskunalr yaratishga to’gri keldi. Ulardan bugungi kunda oshqozon ichak jarrohligida, o’pka, jigar ustida bajariladigan jarroxlik amallarida keng foydalanilmoqda.

Foydalanilgan manbalar:

1. 
   D.Sh. Shodiyev, N.Sh Turdiyev. Fizika 9, T.: “Ma’naviyat” 2002.
   
2. 
   O.I.Ahmadjonov, R.B.Bekjonov, Sh.M. Kamolxo’jayev, H.A. Rizayev Fizika (abituryentlar uchun), T.: “O’qituvchi” 1992.
   
3. 
   O.F. Kabardin Fizikadan spravochnik materiallar, T.: “O’qituvchi” 1992.
   
4. 
   Internet ensiklopediya: Wikipedia.