Ilm-fan va texnologiyasida lazerlarning ahamiyati. Lazer fizikasining rivojlanish tarixi va bosqichlari. Eynshteyn, ishlab chiqaruvchi, Basov, Proxorov, Towns va Meiman tadqiqotlari. Lazer fizikasiga kirish

Nd – ИАГ – lazerlari

Hozirgi vaqtda ushbu turdagi lazer eng muhim qattiq davlat lazeridir. Bu nisbatan oddiy dizayni bilan impuls rejimida yuqori quvvatga (10 khzgacha) yoki hatto doimiy rejimda yuqori tezlikda erishish bilan tavsiflanadi. Alümino-ittrium granatasi noyob lazer materialidir, chunki u yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, yuqori qattiqlik va yaxshi optik xususiyatlarga ega. Anor kristallari yuqorida sanab o'tilgan noyob tuproq elementlari bilan faollashtirilishi mumkin bo'lgan matritsadir. Ushbu lazerda aholi inversiyasini olishning jismoniy printsipi neodimiyali shisha ustida lazer bilan mos keladi. Farqi amorf (shisha) emas, balki kristalli matritsadan (Y3Al5O12) foydalanishdir. Y3Al5O12 ni Nd3 + ionlari bilan faollashtirish 0,5-3,5%.

Atrof-muhitning qo'zg'alishi optik nasos yordamida amalga oshiriladi – impuls rejimida-silindrsimon reflektorli Xenon puls lampalari – doimiy rejimda-halogen lampalar va elliptik reflektorli kripto kamon lampalari. Eshik energiyasi 5 J dan kam. Puls rejimida lazer nurlanishining maksimal kuchi 109 Vattga etadi, doimiy rejimda – 500 Vt. Samaradorlik taxminan 1%.
Gaz lazerlari.
Gaz lazerlari uchun faol vosita sifatida xona haroratida barcha gazli elementlar, bug ' holatida ko'p sonli elementlar (masalan, metall bug'lari), ko'p sonli molekulalar mos keladi. Aholi inversiyasini yaratishda atomlar va molekulalarning gaz oqimlarida va elektron nurlarda elektronlar bilan to'qnashuvlarida radiatsiya holatlarining zarba qo'zg'alishi keng qo'llaniladi. Shu bilan birga, metastabil atomlar va molekulalarni o'z ichiga olgan bosqichma-bosqich jarayonlar odatda katta rol o'ynaydi. Molekulalardagi salınımlı o'tish ustida ishlaydigan lazerlar uchun kimyoviy yoki gazodinamik şişeleme foydalanish mumkin. Misol gaz lazer dizayn ko'rsatilgan 17-rasm.

	4

Shakl 17-gaz chiqarish lazerining sxematik diagrammasi: 1-chiqarish quvvat manbai; 2-optik rezonator; 3-faol element – 4-lazer nurlanishi.
Faol muhit lazer naychasining ichida joylashgan bo'lib, qo'zg'alish zonasi uzunligi bir necha santimetrdan 200 m (odatda 0,3 – 1,5 m) ga etadi va lazer naychasining diametri 0,1-50 sm (odatda 0,1 – 2 sm), gazni to'ldirish statsionar yoki oqim tizimida. Gaz sovutish, t. E. issiqlik zarar olib tashlash, past kuch havo sovutish orqali sodir bo'ladi; o'rta va yuqori kuch bilan suv sovutish; juda yuqori quvvatda tez gaz almashtirish. Qattiq davlat lazer bilan solishtirganda, gaz lazer, faol o'rta va lazer liniyasi tor kengligi yaxshiroq bir hil tufayli, izchil uzunligi, radiatsiya zichligi barqarorlik, nur farq va ko'ndalang kesimi bir xilligi nisbatan yuqori nurlanish parametrlarini ega. Gaz lazerlarining marginal fizik-texnik parametrlari jadvalda keltirilgan. F. 2.

Параметр	Значение	Тип лазера
Мощность в непрерывном режиме, кВт	400	Газодинамический CO2-лазер
Энергия импульса излучения, кДж	70	Быстропроточный CO2-лазер
Импульсная мощность, ТВт	20	ТЕА-лазер на CO2
Длительность импульса, пс	30	ТЕА-лазер на CO2
КПД, %	50	Лазер на галогенидах инертных газов
Минимальная длина волны, нм	116	H2-лазер
Максимальная длина волны, мм	1,965	CH3Br-лазер

Lazer nurlanishining spektral xususiyatlari asosan kuchli heterojen (Doppler) kengayish bilan belgilanadi. Shu bilan birga, to'lqin uzunligiga qarab, Doppler kengligining o'zgarishi tengdir;

= 50 МГц для = 10.6 мкм (СО₂-лазер);
= 1.5 ГГц для = 0.633 мкм (Не-Nе-лазер);
= 3.5 ГГц для = 0.448 мкм (Аr⁺-лазер).

Heterojen kengayish gaz lazerining ko'plab o'z modlarini chiqarishiga olib keladi va natijada spektral jihatdan nisbatan keng chiziq hosil bo'ladi. Qisqa rezonatorlar yordamida chastota-selektiv elementlarni qo'llash bilan bir qatorda, yagona rejimli lazer rejimiga erishish mumkin. O'tish jarayonida hosil bo'lgan zarrachaning turiga qarab, atom, ion va molekulyar gaz lazerlari farqlanadi.

Atom lazerlari
Atom o'tish eng keng tarqalgan lazer-ne-lazer emas. Ushbu lazer kichik chiqish quvvati bilan uzluksiz rejimda ishlashi mumkin. Kichik o'lchamli, oddiy va ishonchli dizaynga ega. Ne-lazerda neon atomining elektron darajalari o'rtasida ko'plab o'tishlar paydo bo'lishi mumkin. 632,8 nm radiatsiya to'lqin uzunligi bilan eng keng tarqalgan lazerlar. Teskari aholining yaratilishi elektr gaz oqimida sodir bo'ladi va yuqori darajadagi aholi asosan elektronlar bilan to'qnashuvlarda hayajonlanmaydigan metastabil atomlar bilan to'qnashuvlardan kelib chiqadi.

1-rasm – Не-Nе-lazeri.
He-Ne-lazer xususiyatlari gaz lazer xos va katta mustahkamlik uzunligi, yuqori monoxromatik, yaxshi nur sifati bilan ifodalanadi. Geliy-neon lazerlarining kuchi odatda 0,5 – 50 mw va ulardan foydalanish asosan o'lchash texnikasi, gologramma va boshqalar bilan bog'liq.
Metall juftlari uchun lazerlar
Atomlar lazerlarida lazerlar orasida metall juftlarga lazerlar muhim o'rin tutadi. Aslida, metallar yuqori kvant samaradorligini olish nuqtai nazaridan energiya darajasining eng mos tuzilishiga ega. Lazer sifatida rezonansdan metastabil holatga o'tish keng tarqalgan. Bunday lazerlar faqat puls rejimida ishlashi mumkin, chunki pastki holatning umri yuqori darajadan kattaroqdir va o'z-o'zini chegaralangan o'tishlarda lazer deb ataladi. Hozirgi vaqtda ko'plab metallar – mis, oltin, qo'rg'oshin, marganets, tallium, bizmut, temir, bariy, kaltsiy, stronsiy va boshqa juftlarni ishlab chiqarish. Sanoat ahamiyatiga asosan mis va mis-oltin juftlari uchun lazerlar kiradi. Mis juftlari uchun lazerlar spektrning yashil (510,6 nm) va sariq (578,2 nm) hududlarida radiatsiya beradi. Oltin bug'lari mavjudligida qizil chiziq (627,8 nm) paydo bo'ladi, ya'ni lazer nurlanishi uch rangli bo'ladi.
Metall bug'lari uchun lazerlarni yaratishda qiyinchiliklar faol hajmning yuqori ish haroratiga (1700 K ga qadar) va o'nlab kilogertsda takroriy chastotada gaz oqimida kuchli qisqa nasos impulslarini ta'minlash zarurligiga bog'liq.
Ion lazerlari.
Ion lazerlarida avlod ionlardagi elektron o'tishlarda amalga oshiriladi. Ion lazerlaridan argon lazer eng keng tarqalgan bo'lib, unda avlod 454 dan 528 nm oralig'ida bir nechta to'lqin uzunliklarida paydo bo'lishi mumkin. Yuqori lazer sathining joylashishi elektron zarba bilan sodir bo'ladi. Nasos yuqori darajada ionlanish darajasini yaratish uchun kuchli kamon oqimi bilan amalga oshiriladi. Pastki lazer darajasi juda qisqa umrga ega, bu esa aholining yuqori darajadagi o'zgaruvchanligini ta'minlaydi. Argon lazerlarining kuchi 500% gacha bo'lgan samaradorlik bilan doimiy rejimda 0,1 W ga etadi. Boshqa ion lazerlaridan kripto va geliy-kadmiyumlarni qayd etish kerak. Kadmiy ionining yuqori lazer sathining joylashishi geliyning metastabil atomlarining kadmiy atomlari bilan to'qnashuvlarida amalga oshiriladi. 325 va 441,6 nm to'lqin uzunligi bilan ikkita lazer o'tish mumkin.
Molekulyar lazerlar
Lazer nurini ishlab chiqarish ko'plab molekulalarda olingan va ularning emissiyasi spektrning ultrabinafsha, ko'rinadigan va infraqizil oralig'ini qamrab oladi. Molekulyar lazerlarning eng ko'p ishlatiladigan turlarini ko'rib chiqing. Uv oralig'ida gaz lazer (N2 va H2 lazer). Azot lazer puls yuqori chastota bilan, qisqa puls o'sish vaqt bilan yuqori kuch lazer hisoblanadi. Yuqori darajadagi kichik hayot vaqti tufayli, turar-joyning teskarisiga faqat qisqa impulslar (<15 NS) bilan qo'zg'alish orqali erishiladi. Impulsda yuqori energiyaga erishish uchun katta elektr quvvati talab qilinadi. Faol muhitda juda tez sur'atlar bilan o'sib borishi sababli, barcha teskari aholi bir yo'la olib tashlanadi, N2 lazer rezonatorsiz ishlashi mumkin. Azot lazerining ish to'lqin uzunligi 337,1 nm. H2 lazer past puls davomiyligi bilan vakuum uv oralig'ida (operatsion to'lqin uzunligi 116, 123, 160 nm) kuchli puls lazer hisoblanadi. Faoliyat printsipiga ko'ra, u azotga o'xshaydi.
Eksimer lazer
"Eksimer" deb nomlangan impuls gaz lazerlarining klassi nisbatan yaqinda paydo bo'ldi. Ushbu sinfning lazerlari molekulalarning ikki atamasi orasidagi o'tishlarda ishlaydi, ularning pastki qismi repulsivdir va odatda asosiy holatdagi atomlardan iborat. Yuqori termik lazer o'tish salohiyati minimal bor (fig. 19). Bunday molekulalar faqat hayajonlangan holatda mavjud bo'lib, unda bu turdagi lazerlarning nomi paydo bo'ladi. Ushbu lazerning xususiyatlari quyidagicha.

19-rasm Eksimer molekulalarning potentsial egri diagrammasi.
Jarayonlar natijasida eksimer molekulalar elektron-hayajonlangan holatda eksimer gazda ma'lum bir salınım darajasida hosil bo'ladi. Bunday molekula radiatsiya liniyasi nisbatan keng. Eksimer lazerda bir nechta buyurtma bo'yicha o'tish chizig'ining kengligi bu qiymatning boshqa turdagi lazerlar uchun qiymatidan oshadi.
Shunday qilib, eksimer lazerga o'tish uchun indikatsiyalangan nurlanishning kesimi juda kichik va bu lazer faqat nisbatan yuqori nasos qizg'inligida ishlashi mumkin. Shuning uchun mavjud eksimer lazerlar faqat impuls rejimida ishlaydi. Shu sababli, eksimer lazerlar boshqa turdagi lazerlardan ancha keyin paydo bo'lgan.
Birinchi marta teskari aholi sonini yaratish mexanizmi N. N. N. Basov tomonidan suyuq xenonda ishlaydigan xodimlar bilan, xE2 molekulasining qo'zg'aluvchan (metastabil) va asosiy (repulsiv) atamalar orasidagi o'tishlarda amalga oshirildi. Keyinchalik molekulyar xenonda ishlab chiqarish atmosfera bosimidan o'n barobar yuqori bosim ostida zich gazda amalga oshirildi. Eksimer lazerlarga bo'lgan qiziqish, bir tomondan, inert gazlarning monogalogenidlarining eksimer molekulalari, Haloid o'z ichiga olgan molekulalar tomonidan inert gazning metastabil atomlarini söndürmesiyle jadal ravishda hosil bo'lishi mumkinligi va boshqa tomondan, birinchi kuchli eksimer lazerlar bir necha joulele impuls chiqishi bilan yaratilgan. Hozirgi vaqtda 300 NS va samaradorlik = 50% (bu lazerlar 193,3 to'lqin uzunligi, 248,4 va 353 nm bilan o'tishlarda ishlashi mumkin) haqida impuls davomiyligi bilan 353 J ga qadar impuls energiyasi bilan eksimer lazerlar mavjud. Ushbu parametrlar ko'rinadigan va ultrabinafsha intervallarni barcha lazerlari uchun rekord hisoblanadi.
Eksimer lazerlar odatda ultrabinafsha lazerlardir va spektrning keng maydonini qamrab oladi. Jadval F. 3 mavjud eksimer lazerlarning asosini tashkil etuvchi qo'zg'almas molekulalarning o'tish bosqichlari markazlari uchun to'lqin uzunligini ko'rsatadi. Bundan tashqari, katta o'tish chizig'i kengligi tufayli eksimer lazerlar spektrning keng doirasiga qayta tiklanishi mumkin. Eksimer lazerlarga asoslangan holda, to'lqin uzunligi ko'rinadigan spektrning chegarasidan (~400 nm) 200 nmgacha bo'lgan to'lqin uzunliklarining butun maydonini silliq ravishda qoplaydigan qayta tiklanadigan lazerlar klassi yaratiladi. Yuqorida keltirilgan eksimer lazerlarning parametrlari ularni lineer bo'lmagan optika, fotokimyo, fotolitografiya, texnologiya, qayta tiklanadigan suyuq lazerlarni nasos bilan ta'minlash manbai va lazer isitish tajribalarida foydalanish istiqbollari nuqtai nazaridan ko'rinadigan va ultrabinafsha intervalli lazerlar orasida raqobatdan tashqarida qoldiradi.
Eksimer lazerlarda o'tish parametrlari

Молекула, переход между состояниями которой создает лазерное излучение	Длина волны в центре линии перехода, нм	Эквивалентный электронный переход в атоме	Ширина спектра усиления, нм
Ar2	126,1	Ar(P)Ar(^1S)	8
Kr2	146,7	Kr(P) Kr(^1S)	13,8
Xe2	172	Xe(P)Xe(^1S)	20
ArF	193,3	Ar(P)Ar(^1S)	1,5
KrCl KrF XeBr XeCl XeF XeO KrO ArO	222 248,4 281,8 308 351,1 540 557,7 558	Kr(P) Kr(^1S) Kr(P) Kr(^1S) Xe(P)Xe(^1S) Xe(P)Xe(^1S) Xe(P)Xe(^1S) O(^1S) O(^3P) O(^1S) O(^3P)	5 4 1 2,5 1,5 25 1,5 4

Spektr infraqizil sohasida gaz lazer

Ushbu gaz lazerlari, barcha gaz lazerlarining o'ziga xos xususiyatlari bilan bir qatorda, birinchi navbatda, kichik chiziq kengligi va yuqori quvvatli qayta qurish imkoniyati cheklangan. Spektrning IQ mintaqasida majburiy radiatsiya o'zaro o'tishlarda olinishi mumkin:
* o'rta va uzoq ir hududida (HF -, CO -, CO2 lazerlari, H2O -, SO2 lazerlari) molekulalarning salınımlı aylanish darajalari asosan elektrondir.;
* aylanish sathi uzoq ir sohasida (HF -, CH3F lazer) asosan elektron davlat hisoblanadi. Ushbu qurilma sinfining eng muhim turlaridan biri CO2 lazeridir. Uning samaradorligi (20% dan ortiq) deyarli barcha lazerlarning samaradorligini oshiradi. CO2 lazerida impulslarning davomiyligi (< 30 PS) uchun eng kichik gaz lazerlari olinadi. Uzluksiz rejimda juda yuqori barqarorlikka erishiladi chastotalar 0.001. Bundan tashqari, CO-lazerlar uchun rekord darajada erishildi  uzluksiz va puls rejimida yuqori ishlab chiqarish quvvati.
Lazer nurlanishi molekulalarning salınımlı aylanish darajalari o'rtasida asosan elektron holatda o'tishganda paydo bo'ladi. Yaratilgan nurlanishning to'lqin uzunligi 9,2-11,4 mm oralig'ida va eng kuchli radiatsiya 10,6 mm to'lqin uzunligida olinadi. Yuqori lazer sathining joylashishi gaz lazerlarining inversiyani yaratish uchun barcha xarakterli usullaridan kelib chiqishi mumkin. Biroq, gaz oqimida eng ko'p ishlatiladigan nasos. Gaz chiqarish lazerining faol muhiti karbonat angidrid, azot va geliyning aralashmasidir. Yuqori lazer sathining joylashishi to'g'ridan – to'g'ri elektron zarbalar bilan amalga oshiriladi, bu esa energiyani vibratsiyali hayajonlangan azot molekulalaridan va kaskadli o'tishlarda rezonansli uzatish orqali bosqichma-bosqich amalga oshiriladi.
Kimyoviy lazerlar
Kimyoviy lazerlarda elektromagnit nurlanish hosil bo'lishi kimyoviy reaktsiyalar natijasida yuzaga keladi. Shunday qilib, vodorod va ftorning (deuterium) azot bilan qizdirilgan azot bilan o'zaro ta'siri natijasida 2,6 to'lqin uzunliklarida lazer nurlanishini ta'minlaydigan hayajonlangan HF yoki DF molekulalarining teskari aholisi yaratiladi - 3,5 yoki 3,6-5 mm. Energiya uzatish bilan hemolazerlarda vodorod ftorid yoki deuteriumning hayajonlangan molekulalari energiyasini karbonat angidrid molekulalariga uzatadi va 10,6 mm to'lqin uzunligida oxirgi lazer nurlanishi kuzatiladi. Kimyoviy lazerlar ma'lum, ularning ishi shok yoki portlovchi to'lqin bilan, shuningdek, elektr toki bilan boshlanadi. Fotodissotiv lazerlar kimyoviy lazerlarning alohida holatidir. Kemolazerda teskari aholi paydo bo'lishiga olib keladigan asosiy jarayon kimyoviy reaktsiya bo'lib, natijada hayajonlangan holatda atomlar, molekulalar yoki radikallar hosil bo'ladi.
Gazodinamik lazerlar
Gazodinamik lazerning faol moddasi azot va karbonat angidrid aralashmasi. Ushbu lazerdagi energiya darajasining teskari aholisi supersonik gazni kengaytirish jarayonida molekulalarning to'qnashuvi natijasida yuzaga kelgan differentsial salınımlı gevşeme tufayli hosil bo'ladi. Nazariy hisob-kitoblarga ko'ra, gazodinamik lazerlar infraqizil nurlanish sohasida bir necha yuz ming kilovatt quvvatga ega bo'lgan doimiy lazer nurlanishini yaratishga qodir. Gazodinamik lazerda uglerod oksidi yonishi va faol moddaning reaktiv amal qilish printsipi tufayli issiqlik pompasi qo'llaniladi. Lazer kamerasi Jet motorining yonish kamerasiga o'xshaydi. Bu energiya darajasini teskari aholi yaratish maqsadida ko'krak past harorat va gaz bosimini olish iborat maqsadi bo'lgan torayish va kengaytirish ko'krak bilan jihozlangan.
Gazodinamik lazerning ishlash printsipi gaz aralashmasining kengayishiga va uning harorati va bosimining keskin pasayishiga asoslangan bo'lib, lazer tizimining yuqori energiya darajasining salınımlı gevşemesi jarayonlari uchun zarur bo'lganidan ancha past. Karbonat angidrid gazodinamik lazer tamoyili shakl ko'rsatilgan.20. 1 lazerning aralashtirish xonasida isitish gazlari (karbonat angidrid – 75%, azot – 22% va suv bug'lari – 3%) aralashmasi mavjud. Ishlab chiqarish jarayonida gaz aralashmasi kameradan doimiy ravishda chiqib ketishi kerakligi sababli, gazning bunday muddati uchun turli usullar, xususan, gaz almashinuvi apparatida isitish, tegishli yoqilg'ini yoqish va boshqalar ishlatilishi mumkin.

20rasm-- CO2 molekulalarida gazodinamik lazer sxemasi.
Hayajonlangan azot molekulalari karbonat angidrid molekulalariga salınımlı energiya beradi. Bosim va aralashtirish palatasida harorat mos ravishda 1,7 MPa (17 ATM) va 1400 K erishish. tuynugi 2 boshiga gaz aralashmasi amal qilish tezligi lazer palatasi 3 (kengaytirish tuynugi maydoni) bosim va harorat 104 Pa (0,1 ATM) va 350 K uchun mos ravishda kamayadi, natijada, 1360 m/ s bo'ladi. lazer kamerasidan tashqarida joylashgan 4 avlod maydoniga. Gaz aralashmasining harorati va bosimi shunchalik tez tushib ketadiki, stimulyatsiya qilingan molekulalarning tebranish energiyasi yuqori energiya holatida "muzlatiladi". Natijada, ular sutdan (3 K) uchun "muzlatilgan" gaz oqimining dastlabki haroratda edi tebranishlar, energiya tejash esa 1400 sohasida hayajonlangan azot molekulalari darajadagi teskari aholi ortadi.
Bosimning yanada pasayishi bilan hayajonlangan azot molekulalari karbonat angidrid molekulalariga duch keladi va ularga tebranish energiyasini beradi. Energiya olgan karbonat angidrid molekulalari 10,6 mm to'lqinida izchil monoxromatik radiatsiya hosil qiladi. Lazer nurlanishi 4 maydonida bo'lib o'tadi, bu erda 5 tekis mis nometalllaridan tashkil topgan rezonator mavjud. Optik rezonator oynasining gazodinamik lazerlari mis nometall radiatsiyasining juda katta assimilyatsiya koeffitsienti tufayli qattiq sovutishga muhtoj. Shunday qilib, karbonat angidrid molekulalarini qo'zg'atish orqali volumetrik optik lazer rezonatorida uzluksiz nurlanish rejimida 10,6 mm to'lqin uzunligi bilan radiatsiya hosil bo'ladi. Birinchi gazodinamik lazer 60 kw atrofida uzluksiz rejimda ishlab chiqarish quvvatini ishlab chiqdi. Quvvati 200 kw dan oshadigan gazodinamik lazerlar mavjud.
Gazodinamik lazerlar hozirgi vaqtda 10 – 15% ga teng bo'lgan nisbatan past samaradorlikka ega. Bu gaz muhitini dastlabki isitishning samarasizligi bilan bog'liq. Gazodinamik lazerlarning samaradorligini oshirishning bir usuli yopiq tsikldan foydalanishdir, unda chiqindi (hali issiq) gaz aralashmasi yonish kamerasiga yoki boshqa isitish manbaiga qaytariladi. Gazodinamik lazerlarning kamchiliklari, shuningdek, ularning katta o'lchamlari, ko'p miqdorda yonilg'i iste'moli, ish paytida kuchli shovqin bo'lishi kerak, bu xizmat xodimlariga salbiy ta'sir ko'rsatadi. Gazodinamik lazerlarning yanada rivojlanishi elektroaerodinamik lazerlardir, unda azot molekulalarining qo'zg'alishi elektr boshqasida amalga oshiriladi. Bunday lazerlarning samaradorligi 30% ga etadi va chiqish quvvati 100 kwgacha.
Elektroionizatsiya lazerlari
Bunday lazerda nasos nozik alyuminiy folga orqali faol muhitga kiritilgan yuqori energiyali elektron nur (>100 keV) yordamida yaratiladi. Faol muhit sifatida azot va karbonat angidrid aralashmasi keng tarqalgan. Ushbu lazerlarda 50% ga qadar samaradorlik bilan impulsda juda yuqori energiya olinadi.
Yarim o'tkazgich lazerlari
Yarimo'tkazgich lazerining asosiy elementi-p-n o'tish. Lazerning harakati to'g'ridan-to'g'ri almashtirilganda, elektronlar p-maydonga kiritilib, u erda mavjud bo'lgan teshiklar bilan radiatsion rekombinatsiya mavjud. P-n o'tish asosida yarim o'tkazgich lazerlarining jismoniy tamoyillari haqida batafsil ma'lumot olish uchun o'quvchi ushbu qo'llanmaning uchinchi qismida topiladi. Enjektabl lazerlar boshqa turdagi lazerlarga nisbatan yuqori samaradorlik (nazariy jihatdan 80% gacha), qo'zg'alish qulayligi, kichik o'lchamlari, past nasos zo'riqishida, yuqori ishonchliligi bilan ajralib turadi. Hozirgi vaqtda optik kvarts shaffofligi oynalariga kiradigan l = 1,3 va 1,6 mm bo'lgan in, P va boshqalar bilan GaAs materiallarida lazerlar ishlab chiqilgan va keng qo'llanilmoqda. Durulama geometriyasi bo'lgan lazerlar chizig'ining kengligini kamaytirish chegara oqimini 50 ma ga, samaradorlik esa 60% ga (hozirda mavjud bo'lgan lazerlarning barcha turlari uchun rekord qiymat) etkazishga muvaffaq bo'ldi.
Faol muhitning tarkibini o'zgartirib, radiatsiya to'lqinining uzunligi keng oraliqda o'zgarishi mumkin. Ushbu materialdagi to'lqin uzunligini kichikroq qayta qurish harorat, bosim, magnit maydonning kuchlanishi o'zgarishi bilan amalga oshirilishi mumkin. Chastotani uzluksiz qayta qurish qismida enjektabl lazer juda yuqori spektral piksellar bilan ajralib turadi. Ko'p rejimda radiatsiya kuchi bir necha milliwatt, bir rejimli rejimda taxminan 0.1 – 1 mw. (—N-GaAs–P-Ge, p - GaAs–n-AlxGa1–xAs; C ikki heteroproyektorlar — n-AlxGa1–xAs – p-GaAs – p+-AlxGa1–xAs bir heterostrüktür bilan) heterostrüktür haqida joriy lazer Pol zichligi kamaytirish maqsadida amalga oshirildi. Heteroprovoddan foydalanish lazer diodining engil qotishma emitterida bir tomonlama in'ektsiyani amalga oshirish imkonini beradi va chegara oqimini sezilarli darajada kamaytiradi.
Bir necha vatt quvvatga ega sanoat yarim o'tkazgich lazerlari va o'nlab vatt quvvatga ega integral lazer panjaralari yaratilgan. Yarimo'tkazgich lazerlarining muhim muammolaridan biri qisqa to'lqin oralig'i uchun asboblarni yaratishdir. Hozirgi vaqtda Gallium nitridi, A2V6 guruhi materiallari asosida spektrning ko'k sohasi uchun lazerlar yaratilgan. Shuni ta'kidlash kerakki, ikkinchi holatda n-p o'tishini yaratishda sezilarli qiyinchiliklar mavjud va lazer diodlari yarim o'tkazgich-metall (Shottki diodlari) o'tishida amalga oshiriladi. Yuqori energiyali elektron nur bilan pompalanadigan yarim Supero'tkazuvchilar lazerlar alohida qiziqish uyg'otmoqda. Tez elektronlar bilan bombardimon qilingan avlod ko'plab yarim o'tkazgichlarda kuzatiladi. Shunday qilib, CdS yashil nur beradi, CdSe-qizil, znse-ko'k. Yaqin ir hududida GaAs va CdTe istiqbolli hisoblanadi. Strukturaviy ravishda, elektron qo'zg'aluvchan yarim o'tkazgich lazerlari maqsad ekran sifatida yarim o'tkazgich materiallari bo'lgan katot nurlari trubkasi shaklida amalga oshiriladi.
* yuqori nurlanish kuchi tufayli muhim billur qalinligi hayajon;
* ushbu turdagi lazerlar n-p o'tishiga muhtoj emasligi sababli, yarimo'tkazgich materiallarining keng doirasidan foydalanish imkoniyati;
* oddiy ikki tomonlama skanerlash va yuqori modulyatsiya tezligi;
* varizon yarim o'tkazgichlarini ishlatganda amalga oshirilishi mumkin bo'lgan radiatsiya to'lqin uzunligini boshqariladigan qayta qurish qobiliyati, ko'p rangli.
Elektron nurni uyg'otadigan lazerlarning kamchiliklari asosan katot nurlari trubkasi bilan bir xil: vakuumli tovushning mavjudligi, muhim o'lchamlari, kuch tizimlarining murakkabligi va noqulayligi. Lekin kam, proektsion televidenie uchun, bir qator optoelektronika muammolarini hal qilish uchun (Ultra tezkor axborot kiritish tizimlari, tezkor gologramma saqlash qurilmalari), elektron hayajonlangan lazer eng samarali bo'lishi mumkin.
Suyuqlik lazerlari
Suyuq lazerlarda majburiy radiatsiya organik bo'yoq molekulalarida floresan o'tishida paydo bo'ladi. Bo'yoq konsentratsiyasi 0,005 – 0,0001 mol/l dir. Bo'yoqlarning elektron holati bir-biri bilan va qo'shni molekulalar (solvent) bilan o'zaro ta'siri tufayli juda ko'p salınımlı va aylanish darajalariga ega bo'lib, floresans spektrida elektron davlatlar orasidagi o'tish keng chiziqlar hosil qiladi. Aholi inversiyasini yaratish optik nasos yordamida amalga oshiriladi. Kuchli yorug'lik manbai sifatida pulsli lampalar yoki lazerlar (azot, Nd-IAG, ion) ishlatiladi (shakl.21).
з е р к
_а лазерное
_л излучение
о
Рисунок 21– Примерная конструкция жидкостного лазера

Bo'yoqlardagi lazerlar 0,32 dan 1,22 mm gacha spektral diapazonda elektromagnit nurlanishni hosil qiladi. Ushbu lazerlarning samaradorligi 1% ga teng. Odatda suyuq lazerlar impuls rejimida ishlaydi. Bo'yoqlardagi lazerlarning eng muhim xususiyati radiatsiya chastotasini keng doirada (bir necha o'nlab nm bo'yoq bilan) qayta qurish qobiliyatidir. Chastotani kengroq qayta qurish eritmaning tarkibi, kontsentratsiyasi va harorati o'zgarishi bilan amalga oshirilishi mumkin. Suyuq lazerlarning afzalliklari: chastotani qayta qurish qobiliyati; nurlanishning kam tarqalishi; yuqori darajadagi mekansal muvofiqlik. Kamchiliklari: kichik samaradorlik; kichik monoxromatik; vaqtinchalik izchil past darajasi. Ishlab chiqarish liniyasining katta kengligi ularni mod sinxronlash rejimida ishlatish nuqtai nazaridan afzalliklarga ham bog'liq bo'lishi mumkin: shuning uchun 1 PS davomiyligi bilan nurli impulslar olinadi.

LAZER NURLANISHINING MODDAGA TA'SIRI. SHAFFOF QATTIQ JISMLAR BILAN LAZER NURLANISHINING O'ZARO TA'SIRI
RADIATSIYANING MODDA BILAN O'ZARO TA'SIRINING JISMONIY ASOSLARI
Shakl ichida sxematik tarzda ko'rsatilgan kvant tizimlari va elektromagnit nurlanishning o'zaro ta'sirining uchta jarayoni mavjud.
n n n

1. 
   B) D)
   

22-RASM -foton bilan o'zaro aloqada kvant o'tish: a-fotonni chiqarish bilan spontan o'tish; b-fotonni sotib olish bilan majburiy o'tish; b-fotonni chiqarish bilan majburiy o'tish.
Elektromagnit maydonning energiyasini chiqarish yoki assimilyatsiya qilish bilan zarrachalarning bir holatdan ikkinchisiga o'tishini ko'rib chiqing. Har qanday vaqtda hayajonli zarracha o'z-o'zidan past energiya holatiga o'tishi va yorug'lik kvantini chiqarishi mumkin. Bunday radiatsiya spontan deb ataladi. N darajasidan m darajasiga spontan o'tish tezligi ifoda bilan belgilanadi:

anm koeffitsienti spontan nurlanish uchun o'tish ehtimoli yoki Eynshteyn koeffitsienti, [c–1]. Anm ning teskari qiymati spontan hayot vaqti deb ataladi. Eynshteyn koeffitsientining optik diapazondagi spontan o'tish uchun qiymati 108 C–1 dan ruxsat etilgan o'tish uchun 1 C-1gacha taqiqlangan o'tishlar uchun o'zgarishi mumkin. Spontan o'tishlarning tasodifiyligi turli atomlar mustaqil va noaniq tarzda tarqalishiga olib keladi. Shuning uchun spontan radiatsiya noaniq, noaniq, polarizatsiyalanmagan va monohromatik emas. Bunday tabiiy radiatsiya barcha an'anaviy yorug'lik manbalarini chiqaradi. Yana bir optik jarayon-bu zarrachaning emissiyasini qabul qilish, natijada hayajonli holatga o'tish.

Yutish darajasi;