Լազերների սերունդը

Լազերների սերունդը
Լազերների առաջացումը առաջարկվել է Այնշտայնի կողմից 1916 թվականին՝ իր «ինքնաբուխ և խթանված ճառագայթման» տեսությամբ։ Այս տեսությունը կազմում է ժամանակակից լազերային համակարգերի ֆիզիկական հիմքը։ Ֆոտոնների և ատոմների միջև փոխազդեցությունը կարող է հանգեցնել երեք անցումային գործընթացների՝ խթանված կլանման, ինքնաբուխ ճառագայթման և խթանված ճառագայթման։ Քանի դեռ խթանված ճառագայթումը կարող է կայուն և կայուն լինել, կարելի է ստանալ լազերներ։ Հետևաբար, պետք է արտադրվեն հատուկ սարքեր՝ լազերներ։ Լազերի կազմը սովորաբար բաղկացած է երեք հիմնական մասից՝ աշխատանքային նյութ, գրգռման սարք և օպտիկական ռեզոնատոր։

1. Աշխատանքային նյութ

Լազերի մեջ գտնվող այն նյութը, որը կարող է լազերային լույս առաջացնել, կոչվում է աշխատանքային նյութ: Նորմալ պայմաններում նյութի ատոմային թվերի բաշխումը յուրաքանչյուր էներգետիկ մակարդակում նորմալ բաշխում է: Ավելի ցածր էներգետիկ մակարդակում գտնվող ատոմների թիվը միշտ մեծ է, քան ավելի բարձր էներգետիկ մակարդակում գտնվող ատոմների թիվը: Հետևաբար, երբ լույսն անցնում է լուսարձակող նյութի նորմալ վիճակով, կլանման գործընթացը գերակշռում է, և լույսը միշտ թուլանում է: Որպեսզի լույսը լյումինեսցենտ նյութի միջով անցնելուց հետո ուժեղանա և լույսի ուժեղացում ապահովվի, անհրաժեշտ է խթանված ճառագայթումը դարձնել գերակշռող: Որպեսզի ավելի բարձր էներգետիկ մակարդակում գտնվող ատոմների թիվը ավելի մեծ լինի, քան ավելի ցածր էներգետիկ մակարդակում գտնվող ատոմների թիվը, այս բաշխումը հակառակ է նորմալ բաշխմանը և կոչվում է մասնիկների թվի ինվերսիա:
2. Գրգռման սարք
Գրգռող սարքի գործառույթն է գրգռել ցածր էներգիայի մակարդակում գտնվող ատոմները դեպի ավելի բարձր էներգիայի մակարդակ, ինչը թույլ է տալիս աշխատանքային նյութին հասնել մասնիկների թվի ինվերսիայի: Նյութի էներգետիկ մակարդակները ներառում են հիմնական և գրգռված վիճակը, ինչպես նաև մետաստաբիլ վիճակը: Մետաստաբիլ վիճակը պակաս կայուն է, քան հիմնական վիճակը, բայց շատ ավելի կայուն, քան գրգռված վիճակը: Համեմատաբար ասած, ատոմները կարող են մնալ մետաստաբիլ վիճակում ավելի երկար ժամանակահատվածում: Օրինակ, ռուբինի քրոմի իոնները (Cr3+) ունեն մետաստաբիլ վիճակ՝ մոտ 10-3 վայրկյանի կյանքի տևողությամբ: Աշխատանքային նյութը գրգռվելուց և մասնիկների թվի ինվերսիայի հասնելուց հետո, սկզբնապես, ինքնաբուխ ճառագայթումից արձակված ֆոտոնների տարածման տարբեր ուղղությունների պատճառով, խթանված ճառագայթման ֆոտոնները նույնպես ունեն տարբեր տարածման ուղղություններ, և կան բազմաթիվ կորուստներ ելքի և կլանման մեջ. կայուն լազերային ելք չի կարող ստեղծվել: Որպեսզի խթանված ճառագայթումը շարունակի գոյություն ունենալ աշխատանքային նյութի սահմանափակ ծավալում, լույսի ընտրությունը և ուժեղացումը իրականացնելու համար անհրաժեշտ է օպտիկական ռեզոնատոր:
3. Օպտիկական ռեզոնատոր
Այն աշխատանքային նյութի երկու ծայրերում՝ գլխավոր առանցքին ուղղահայաց, տեղադրված փոխադարձ զուգահեռ անդրադարձնող հայելիների զույգ է։ Մի ծայրը լրիվ անդրադարձման հայելի է (100% անդրադարձման արագությամբ), իսկ մյուս ծայրը՝ մասամբ թափանցիկ և մասամբ անդրադարձնող հայելի (90%-ից մինչև 99% անդրադարձման արագությամբ)։
Ռեզոնատորի գործառույթներն են՝ 1) օպտիկական ուժեղացման ստեղծում և պահպանում, 2) ելքային լույսի ուղղության ընտրություն, 3) ելքային լույսի ալիքի երկարության ընտրություն։ Որոշակի աշխատանքային նյութի համար, տարբեր գործոնների պատճառով, ճառագայթվող լույսի իրական ալիքի երկարությունը եզակի չէ, և սպեկտրն ունի որոշակի լայնություն։ Ռեզոնատորը կարող է խաղալ հաճախականության ընտրության դեր, ինչը բարելավում է լազերի մոնոքրոմատիկությունը։