Оптик квант генератор

ОПТИК КВАНТ ГЕНЕРАТОР (Лазерлар)— атом ва молекулаларнинг мажбурий нурланишига асосланган нур манбаи; ультрабинафша, инфрақизил ва кўзга кўринадиган соҳа диапазондаги нурланишларни ҳосил қилувчи квант генератор.  Квант электроникадаги асосий қурилмалардан бири.
ЛАЗЕР (инг. laser—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 Лазер 1960 й. да ёқутда америкалик олим Т. Мейман томонидан яратилган. Иши атом ва молекулаларнинг мажбурий нурланишига асосланган бўлиб, нур қувватининг катта спектрал зичликка, жуда юқори тебраниш частотасига эгалиги б-н фарқланади. Актив муҳитга кўра, Лазер қуйидаги гуруҳларга бўлинади:
1) қаттиқ жисм ва суюқликдан тайёрланган Л;
2) газли Л;
3) яримўтказгичли Л. 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.
Лазернинг ишлаш тамойилида атом тузилиши 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 ўзўзидан 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 билан 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 Лазер 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 билан таъсир эттирилса (мас, ёруғлик нури), актив модда ишга тушади. Бунда электронларга берилган энергия бир неча минг марта кўпаяди ва шу онда Лазер нури шаклини олади. Бундан ташқари, Лазер нурининг қурилмадаги кучайтириш коэффициенти Кк унда содир бўладиган энергия йўқотишлар коэффициенти Кй дан анча катта (КкЖ.) бўлиши керак. Шу шартлар бажарилганда Лазер нури генерацияси (ҳосил бўлиши)га эришиш мумкин.
Лазер 2 хил иш режимига эга. Агар унда узлуксиз энергия манбаидан фойдаланилса, узлуксиз ингичка нур ҳосил қилиш мумкин. Агар манба импульсли энергия берса, Лазер нур импульсларини беради.
Қаттиқ жисмлардан тайёрланган Лазерда (мас, ёқутли Лазерда) 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 Лазер ларда генерацияланаётган ёруғликнинг қуввати 20 кВт гача етади. Уларнинг ф. и. к. 0,1% дан 10% гача. Суюқ жисмлардан тайёрланган Лазерда 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. Газли лазерда [биринчи газли Лазер He-Ne аралашмасида америкалик олим А. Жаван томонидан яратилган] актив муҳит газ (ёки газ аралашмаси)дан бўлади. Macалан, гелий-неонли актив муҳит гелий ва неон газлар аралашмасидан иборат
Лазерлардаги нур қуввати қаттиқ жисмли лазер, суюқ жисмли лазер, газли Лазер, ва яримўтказгичли лазер тартибида, ф. и. к. бўйича эса яримўтказгичли Лазер, суюқ жисмли Лазер, газли Лазер ва қаттиқ жисмли Лазер тартибида камайиб боради. Нурнинг ингичкалиги (тор бурчак остида йўналганлиги) газли Лазерларда энг яхши, яримўтказгичли Лазер ларда эса энг ёмон. Курилманинг ўлчамлари, оғирлиги қаттиқ жисмли Лазер ларда энг катта, газли ва суюк, жисмли Лазер ларда ўртача, яримўтказгичли Лазер ларда эса энг кичик. Турли Лазерлар нури ультрабинафшадан тортиб, кўзга кўринадиган соҳа ва инфрақизил диапазонларни қамраб олади.
Лазер турли соҳаларда кенг қўлланилади. Қаттиқ жисмли лазерлар лазер спектроскопиясида, лазер технологияси (қаттик, жисмларни қирқиш, пайвандлаш, тешиш) да, ночизиғий оптикада, газли лазерлар эса частота ва узунликни стандартлашда, оптик системаларни созлаш, лазерлар кимёсида, тиббиётда; яримўтказгичли лазерлар ихчам, енгил бўлиб, оптик алоқа системаларида кенг қўлланилмоқда.