Lazer

Manba: ÖzME, 5-jild (2000–2005), «Özbekiston milliy ensiklopediyasi» Davlat ilmiy naşriyoti · elektron nusxa: ziyouz.com kutubxonasi, 12–15-b. — ziyouz.com

Matn sifati past bölişi mumkin. Bu maqola PDF'dagi buzuq belgilar bilan olingan (işonç 85%): ayrim söz va raqamlar xato bölişi mumkin — iqtibos keltirişdan oldin asl matn bilan solişting.

Lazer (ing. laser; Light Ampliﬁ cation by Stimulated Emission of Radiation — majburiy nurlaniş yordamida yoruğglikning kuçayişi ma'nosini anglatadigan söz birikmalarining boş harflaridan olingan), optik kvant generator — ultrabinafşa, infraqizil va közga körinadigan soha diapozondagi nurlanişlarni hosil qiluvçi qurilma; kvant elektronikadagi asosiy qurilmalardan biri. Birinçi L. 1960 y.da yoqutda amerikalik olim T. Meyman tomonidan yaratilgan. Işi atom va molekulalarning majburiy nurlanişiga asoslangan. L. har xil energiya (elektr, yoruğlik, kimyoviy, issiklik va h.k.)ni optik diapozondagi kogerent elektromagnit nur energiyasiga aylantirib beradi. U 3 element — energiya manbai, aktiv muhit (modda), teskari boğlanişdan iborat (agar L. kogerent nurni kuçaytiriş uçun xizmat qilsa, teskari boglaniş zarur emas). L. boşqa yoruğlik manbalardan kogerentligi, monoxromatikligi, juda kiçik burçak ostida yönalganligi b-n, nur kuvvatining katta spektral ziçlikka, juda yuqori tebraniş çastotasiga egaligi b-n farqlanadi. Aktiv muhitga köra, L. quyidagi guruhlarga bölinadi: 1) qattiq jism va suyuqlikdan tayyorlangan L; 2) gazli L; 3) yarimötkazgiçli L. Bulardan taşqari, eksimer, kimyoviy va h.k. L. xillari ham bor. L.da teskari boğlaniş optik rezonator (ikki közgu) yordamida amalga oşiriladi. Közgular orasiga aktiv modda joylaştiriladi. Nur tölqini közgulardan qaytib, yana aktiv moddadan ötadi, unda majburiy ötişlarni yuzaga keltiradi. Közgulardan biri qisman şaffof bölib, u çeksiz köp ötişlardan keyin kuçaygan nurni taşqariga çiqib ketişiga xizmat qiladi.

L.ning işlaş tamoyilida atom tuzil işi muhimdir. Moddalarni taşkil qilgan atomlarni energetik holatlari (orbitasi) har xil. Pastki orbitada zarrasi bölgan atom turğun, yuqori orbitada zarrasi bölgan atom beqaror böladi. Yuqori orbitada zarra uzoq turmaydi. Ma'lum vaqt ötgaç, zarra pastki orbitaga tuşib, atom özidan nur çiqaradi. Yuqori energetik holatlar (orbita) dagi öz-özidan pastga, ya'ni, energetik turğunroq holatga tuşmasa, uni «turtib» tuşirib yuborişi mumkin. Buni fanda majburiy nurlatiş deyiladi. Toğ ustidan pastga yumalatilgan bitta toş bir neça toşni yumalatib tuşirganidek, moddaning bitta zarrasi turtib yuborilsa, barça orbitalardagi zarralar qözğaladi. Atom çiqargan nur b-n yutilgan nur köşilib, ikkitasi törtta, törttasi sakkizta va h.k. L. nuriga aylanadi. Bu nurlarni kvant generator (elektr signal kuçaytirgiçiga öxşab) kuçaytirib, ğoyat töğri yönalgan nur (energiya)ga aylantirib beradi. Energiya manbai (özgarmas tok, yuqori yoki öta yuqori çastotali tok, optik yoki L. nuri, elektron nur dastasi) hisobiga aktiv moddadagi elektronlar yuqori (uyğotilgan) sathlarga ötib, inversiya holati (elektronlar soni yuqori sath N2 da quyi sath N, dagiga nisbatan köp böladi) vujudga keladi. Ularga biror energiya manbai b-n ta'sir ettirilsa (mas, yoruğlik nuri), aktiv modda işga tuşadi. Bunda elektronlarga berilgan energiya bir neça ming marta köpayadi va şu onda L. nuri şaklini oladi. Bundan taşqari, L. nurining qurilmadagi kuçaytiriş koeffitsiyenti Kk unda sodir böladigan energiya yöqotişlar koeffitsiyenti Ky dan ança katta (KkJ.) bölişi kerak. Şu şartlar bajarilganda L. nuri generatsiyasi (hosil bölişi)ga erişiş mumkin.

L. 2 xil iş rejimiga ega. Agar unda uzluksiz energiya manbaidan foydalanilsa, uzluksiz ingiçka nur hosil qiliş mumkin. Agar manba impulyeli energiya bersa, L. nur impulslarini beradi.

Qattiq jismlardan tayyorlangan L.da (mas, yoqutli L.da) 0,05% gaça xrom (Sg3+) ionlari (aktivator) qöşilgan alyuminiy oksid (A12O3) dan tayyorlangan kizil kristall şişa tayoqça işlatiladi. Bunda yoqut silindr şaklida bölib, yoqut öqining ikki uçiga optik rezonator hosil qiluvçi közgular joylaştirilgan. Impulsli lampadan çiqayotgan yoruğlik tebrantirişni vujudga keltiradi. Lampaning yoruğligi yoqutga tuşganda, xrom ionlari lampadan çiqayotgan radiatsiya spektrining yaşil va sarik, qismlarini yutib «uyğongan» aktivlaşgan holatga ötadi. Natijada nurlanişga tayyor aktiv muhit hosil böladi va yoqutning öqi böylab közguga tik yönalgan jala şaklida köpayib boruvçi yoruğlik kvantlari paydo böladi. Yoqutli L.larda generatsiyalanayotgan yoruğlikning quvvati 20 kVt gaça yetadi. Ularning f.i.k. 0,1% dan 10% gaça. L. nuri generatsiyasi aktivatorning energiya sathlari orasidan ötişiga boğliq. Unda hosil bölgan infraqizil nurning tölqin uzunligi >.=0,69 mkm. Qattiq jismli L.lardan neodim L.ida aktiv modda vazifasini neodim (Nd3+) ionlari qöşilgan şişa (CaWO4) tayoqçadan foydalaniladi. Bu L. L.=1,06 mkm li infraqizil nur çiqaradi.

Suyuq jismlardan tayyorlangan L.da aktiv modda örnida «Rodamin-6J», piranin, tripaflavin va b. işlati-ladi. Böyoqni erituvçi sifatida spirt, atseton, toluol va b.dan foydalanib, aktiv modda şişa kyuvetaga joylaş-tiriladi (2- rasm). Azot L. yordamida uyğotiladigan böyoq L.ning sxematik tuzilişi körsatilgan. Gazli L.da [bi-rinçi gazli L. (He-Ne) aralaşmasida amerikalik olim A. Javan tomonidan yaratilgan] aktiv muhit gaz (yoki gaz aralaşmasi)dan böladi. Mac, geliy-neon (Ne—Iye)li aktiv muhit geliy va neon gazlar aralaşmasidan iborat (3-rasm). Gaz aralaşmasi elektr razryadi b-n aktivlaşgan holatga keladi. Bun-day L.da generatsiya Ne ning sathlar orasidan ötişida sodir böladi. Bunda 3 ta tölqin uzunlikdagi nur çiqadi: ^.=0,63 mkm (qizil nur), L2=1,15 mkm va X3=3,39 mkm (infraqizil nurlar). Gazli L.dan (CO2+N2) da X=10,6 mkm uzunlikdagi nur çiqadi. Ionli va kimyoviy L.lar ham gazli L. hisoblanadi. Ionli L.da aktiv muhit — ionlaşgan atomlar, kimyoviy L.da esa kimyoviy reak-siyalarda «uyğongan» holatga ötgan atomlar böladi (ion sathlarda işlovçi argon L.i kök nur çiqaradi). Özbekiston milliy unti (ÖzMU)ning kvant radiofizika kafedrasida öta yuqori çastota sohasiga oid tranzistorli avtogeneratorlarda işlovçi ixçam yengil CO2 L.i yaratilgan.

Yarimötkazgiçli mas, GaAs L.larda aktiv muhit yarimötkazgiçlardan böladi. Bunday L.da muhit optik va elekt-ronlar oqimi yordamida aktiv holatga keltiriladi. Bu turdagi L.larda lazer ötişlari ötkazuvçanlik-valent zonalari va donorakseptor sathlari orasida böladi. Bular L. diodlari deyiladi. Yarimötkazgiçli diod qalinligi 0,1 mm va yuzasi bir neça mm2 bölgan kristall plastinkadan iborat (4-rasm). Bu diodlar orqali töğri tok ötkazilganda elektronlar yuqori zona yoki sathlarga ötib, inversiya holati röy beradi. Elektronlar quyi zona (yoki sathlar)ga ötganida elektron-kovaklar rekombinatsiyasi natijasida ajralgan energiya hisobiga L. nuri generatsiyasi kuzatiladi. GaAs L.idan çiquvçi in-fraqizil nurning tölqin uzunligi ^.=0,84 mkm. Yarimötkazgiçli L.lardan aktiv moddasi CdS (kök nur), CdTe (qizil, töq qizil nur — qirmizi), CaSb (qizil; infraqizil nur) bölgan L.lar mavjud. Yarimötkazgiçli L.larning tuzilişi sodda, ölçami kiçik va ular uzoq işlay oladi.

L.lardagi nur quvvati qattiq jismli L., suyuq jismli L., gazli L., va yarimötkazgiçli L. tartibida, f.i.k. esa yarimötkazgiçli L., suyuq jismli L., gazli L. va qattiqjismli L. tartibida kamayib boradi. Nurning ingiçkali-gi (tor burçak ostida yönalgaşgagi) gazli L.larda eng yaxşi, yarimötkazgiçli L.larda esa eng yomon. Kurilmaning ölçamlari, oğirligi qattiq jismli L.larda eng katta, gazli va suyuk, jismli L.larda örtaça, yarimötkazgiçli L.larda esa eng kiçik. Turli L.lar nuri ultrabinafşadan tortib, közga körinadigan soha va infraqizil diapazonlarni qamrab oladi.

L. turli sohalarda keng qöllaniladi. Qattiq jismli L.lar lazer spektroskopiyasida, L. texnologiyasi (qattik, jismlarni qirqiş, payvandlaş, teşiş) da, noçiziğiy optikada, gazli L.lar esa çastota va uzunlikni standartlaşda, optik sistemalarni sopaş, markşeyder işlarida, L.lar kimyosida, tibbiyotda; yarimötkazgiçli L.lar ixçam, yengil bölib, optik aloqa sistemalarida, audio va video sistemalarida, tunda köriş qurilmalarida, ma'lu-motni optik qayta işlaş va proyeksion L. televideniyesida keng qöllanilmoqda. Kimyoviy L.lar atmosfera tarkibini nazorat qiliş sistemalarida işlatiladi. L.lar kriminalistika, Yer ustidagi uzok, masofalarda va suv osti optik aloqasida, nur tolali telefon aloqa sistemalarida, L. kompakt-diski yasaşda, xirurgik operatsiyalarda, oftalmologiyada, boşqariluvçi termoyadro sintezida va h.k. k.da işlatiladi.

Ad.: Mirzayev A. T., Mirinoyatov M. M., Stepanov V. A., Molekulyarniye gazoviye lazeri s popereçnim visokoçastotnim vozbujdeniyem, M., 1979; 3 vel to O., Prinsipi lazerov [per. s angl.], 2-izd., M., 1984.A'zam Mirzayev

Asl matn (kirill, PDF'dagidek)

ЛАЗЕР (инг. laser; Light Ampliﬁ cation by Stimulated Emission of Radiation — мажбурий нурланиш ёрдамида ёруғгликнинг кучайиши маъносини англатадиган сўз бирикмаларининг бош ҳарфларидан олинган), оптик квант генератор — ультрабинафша, инфрақизил ва кўзга кўринадиган соҳа диапозондаги нурланишларни ҳосил қилувчи қурилма; квант электроникадаги асосий қурилмалардан бири. Биринчи Л. 1960 й.да ёқутда америкалик олим Т. Мейман томонидан яратилган. Иши атом ва молекулаларнинг мажбурий нурланишига асосланган. Л. ҳар хил энергия (электр, ёруғлик, кимёвий, иссиклик ва ҳ.к.)ни оптик диапозондаги когерент электромагнит нур энергиясига айлантириб беради. У 3 элемент — энергия манбаи, актив муҳит (модда), тескари боғланишдан иборат (агар Л. когерент нурни кучайтириш учун хизмат қилса, тескари богланиш зарур эмас). Л. бошқа ёруғлик манбалардан когерентлиги, монохроматиклиги, жуда кичик бурчак остида йўналганлиги б-н, нур кувватининг катта спектрал зичликка, жуда юқори тебраниш частотасига эгалиги б-н фарқланади. Актив муҳитга кўра, Л. қуйидаги гуруҳларга бўлинади: 1) қаттиқ жисм ва суюқликдан тайёрланган Л; 2) газли Л; 3) яримўтказгичли Л. Булардан ташқари, эксимер, кимёвий ва ҳ.к. Л. хиллари ҳам бор. Л.да тескари боғланиш оптик резонатор (икки кўзгу) ёрдамида амалга оширилади. Кўзгулар орасига актив модда жойлаштирилади. Нур тўлқини кўзгулардан қайтиб, яна актив моддадан ўтади, унда мажбурий ўтишларни юзага келтиради. Кўзгулардан бири қисман шаффоф бўлиб, у чексиз кўп ўтишлардан кейин кучайган нурни ташқарига чиқиб кетишига хизмат қилади.

Л.нинг ишлаш тамойилида атом тузил иши муҳимдир. Моддаларни ташкил қилган атомларни энергетик ҳолатлари (орбитаси) ҳар хил. Пастки орбитада зарраси бўлган атом турғун, юқори орбитада зарраси бўлган атом беқарор бўлади. Юқори орбитада зарра узоқ турмайди. Маълум вақт ўтгач, зарра пастки орбитага тушиб, атом ўзидан нур чиқаради. Юқори энергетик ҳолатлар (орбита) даги ўз-ўзидан пастга, яъни, энергетик турғунроқ ҳолатга тушмаса, уни «туртиб» тушириб юбориши мумкин. Буни фанда мажбурий нурлатиш дейилади. Тоғ устидан пастга юмалатилган битта тош бир неча тошни юмалатиб туширганидек, модданинг битта зарраси туртиб юборилса, барча орбиталардаги зарралар қўзғалади. Атом чиқарган нур б-н ютилган нур кўшилиб, иккитаси тўртта, тўрттаси саккизта ва ҳ.к. Л. нурига айланади. Бу нурларни квант генератор (электр сигнал кучайтиргичига ўхшаб) кучайтириб, ғоят тўғри йўналган нур (энергия)га айлантириб беради. Энергия манбаи (ўзгармас ток, юқори ёки ўта юқори частотали ток, оптик ёки Л. нури, электрон нур дастаси) ҳисобига актив моддадаги электронлар юқори (уйғотилган) сатҳларга ўтиб, инверсия ҳолати (электронлар сони юқори сатҳ N2 да қуйи сатҳ N, дагига нисбатан кўп бўлади) вужудга келади. Уларга бирор энергия манбаи б-н таъсир эттирилса (мас, ёруғлик нури), актив модда ишга тушади. Бунда электронларга берилган энергия бир неча минг марта кўпаяди ва шу онда Л. нури шаклини олади. Бундан ташқари, Л. нурининг қурилмадаги кучайтириш коэффициенти Кк унда содир бўладиган энергия йўқотишлар коэффициенти Кй дан анча катта (КкЖ.) бўлиши керак. Шу шартлар бажарилганда Л. нури генерацияси (ҳосил бўлиши)га эришиш мумкин.

Л. 2 хил иш режимига эга. Агар унда узлуксиз энергия манбаидан фойдаланилса, узлуксиз ингичка нур ҳосил қилиш мумкин. Агар манба импульели энергия берса, Л. нур импульсларини беради.

Қаттиқ жисмлардан тайёрланган Л.да (мас, ёқутли Л.да) 0,05% гача хром (Сг3+) ионлари (активатор) қўшилган алюминий оксид (А12О3) дан тайёрланган кизил кристалл шиша таёқча ишлатилади. Бунда ёқут цилиндр шаклида бўлиб, ёқут ўқининг икки учига оптик резонатор ҳосил қилувчи кўзгулар жойлаштирилган. Импульсли лампадан чиқаётган ёруғлик тебрантиришни вужудга келтиради. Лампанинг ёруғлиги ёқутга тушганда, хром ионлари лампадан чиқаётган радиация спектрининг яшил ва сарик, қисмларини ютиб «уйғонган» активлашган ҳолатга ўтади. Натижада нурланишга тайёр актив муҳит ҳосил бўлади ва ёқутнинг ўқи бўйлаб кўзгуга тик йўналган жала шаклида кўпайиб борувчи ёруғлик квантлари пайдо бўлади. Ёқутли Л.ларда генерацияланаётган ёруғликнинг қуввати 20 кВт гача етади. Уларнинг ф.и.к. 0,1% дан 10% гача. Л. нури генерацияси активаторнинг энергия сатҳлари орасидан ўтишига боғлиқ. Унда ҳосил бўлган инфрақизил нурнинг тўлқин узунлиги >.=0,69 мкм. Қаттиқ жисмли Л.лардан неодим Л.ида актив модда вазифасини неодим (Nd3+) ионлари қўшилган шиша (CaWO4) таёқчадан фойдаланилади. Бу Л. Л.=1,06 мкм ли инфрақизил нур чиқаради.

Суюқ жисмлардан тайёрланган Л.да актив модда ўрнида «Родамин-6Ж», пиранин, трипафлавин ва б. ишлати-лади. Бўёқни эритувчи сифатида спирт, ацетон, толуол ва б.дан фойдаланиб, актив модда шиша кюветага жойлаш-тирилади (2- расм). Азот Л. ёрдамида уйғотиладиган бўёқ Л.нинг схематик тузилиши кўрсатилган. Газли Л.да [би-ринчи газли Л. (He-Ne) аралашмасида америкалик олим А. Жаван томонидан яратилган] актив муҳит газ (ёки газ аралашмаси)дан бўлади. Mac, гелий-неон (Не—Ые)ли актив муҳит гелий ва неон газлар аралашмасидан иборат (3-расм). Газ аралашмаси электр разряди б-н активлашган ҳолатга келади. Бун-дай Л.да генерация Ne нинг сатҳлар орасидан ўтишида содир бўлади. Бунда 3 та тўлқин узунликдаги нур чиқади: ^.=0,63 мкм (қизил нур), Л2=1,15 мкм ва Х3=3,39 мкм (инфрақизил нурлар). Газли Л.дан (CO2+N2) да Х=10,6 мкм узунликдаги нур чиқади. Ионли ва кимёвий Л.лар ҳам газли Л. ҳисобланади. Ионли Л.да актив муҳит — ионлашган атомлар, кимёвий Л.да эса кимёвий реак-цияларда «уйғонган» ҳолатга ўтган атомлар бўлади (ион сатҳларда ишловчи аргон Л.и кўк нур чиқаради). Ўзбекистон миллий унти (ЎзМУ)нинг квант радиофизика кафедрасида ўта юқори частота соҳасига оид транзисторли автогенераторларда ишловчи ихчам енгил СО2 Л.и яратилган.

Яримўтказгичли мас, GaAs Л.ларда актив муҳит яримўтказгичлардан бўлади. Бундай Л.да муҳит оптик ва элект-ронлар оқими ёрдамида актив ҳолатга келтирилади. Бу турдаги Л.ларда лазер ўтишлари ўтказувчанлик-валент зоналари ва доноракцептор сатҳлари орасида бўлади. Булар Л. диодлари дейилади. Яримўтказгичли диод қалинлиги 0,1 мм ва юзаси бир неча мм2 бўлган кристалл пластинкадан иборат (4-расм). Бу диодлар орқали тўғри ток ўтказилганда электронлар юқори зона ёки сатҳларга ўтиб, инверсия ҳолати рўй беради. Электронлар қуйи зона (ёки сатҳлар)га ўтганида электрон-коваклар рекомбинацияси натижасида ажралган энергия ҳисобига Л. нури генерацияси кузатилади. GaAs Л.идан чиқувчи ин-фрақизил нурнинг тўлқин узунлиги ^.=0,84 мкм. Яримўтказгичли Л.лардан актив моддаси CdS (кўк нур), CdTe (қизил, тўқ қизил нур — қирмизи), CaSb (қизил; инфрақизил нур) бўлган Л.лар мавжуд. Яримўтказгичли Л.ларнинг тузилиши содда, ўлчами кичик ва улар узоқ ишлай олади.

Л.лардаги нур қуввати қаттиқ жисмли Л., суюқ жисмли Л., газли Л., ва яримўтказгичли Л. тартибида, ф.и.к. эса яримўтказгичли Л., суюқ жисмли Л., газли Л. ва қаттиқжисмли Л. тартибида камайиб боради. Нурнинг ингичкали-ги (тор бурчак остида йўналгашгаги) газли Л.ларда энг яхши, яримўтказгичли Л.ларда эса энг ёмон. Курилманинг ўлчамлари, оғирлиги қаттиқ жисмли Л.ларда энг катта, газли ва суюк, жисмли Л.ларда ўртача, яримўтказгичли Л.ларда эса энг кичик. Турли Л.лар нури ультрабинафшадан тортиб, кўзга кўринадиган соҳа ва инфрақизил диапазонларни қамраб олади.

Л. турли соҳаларда кенг қўлланилади. Қаттиқ жисмли Л.лар лазер спектроскопиясида, Л. технологияси (қаттик, жисмларни қирқиш, пайвандлаш, тешиш) да, ночизиғий оптикада, газли Л.лар эса частота ва узунликни стандартлашда, оптик системаларни сопаш, маркшейдер ишларида, Л.лар кимёсида, тиббиётда; яримўтказгичли Л.лар ихчам, енгил бўлиб, оптик алоқа системаларида, аудио ва видео системаларида, тунда кўриш қурилмаларида, маълу-мотни оптик қайта ишлаш ва проекцион Л. телевидениесида кенг қўлланилмоқда. Кимёвий Л.лар атмосфера таркибини назорат қилиш системаларида ишлатилади. Л.лар криминалистика, Ер устидаги узок, масофаларда ва сув ости оптик алоқасида, нур толали телефон алоқа системаларида, Л. компакт-диски ясашда, хирургик операцияларда, офтальмологияда, бошқарилувчи термоядро синтезида ва ҳ.к. к.да ишлатилади.

Ад.: Мирзаев А. Т., Мириноятов М. М., Степанов В. А., Молекулярные газовые лазеры с поперечным высокочастотным возбуждением, М., 1979; 3 вел то О., Принципы лазеров [пер. с англ.], 2-изд., М., 1984.Аъзам Мирзаев

Matn ÖzME'dan o'zgartirişsiz olingan, faqat yozuvi yangi alifboga o'girilgan. Qisqartmalar asl holida. Xato ko'rsangiz — xabar bering.