Shisha asosli neodim lazerlar

Olim E.Snitser tamonidan 1961 yili optik damlashli asosidagi qattiq jism lazerining faol elementini hosil qilish uchun shisha asosga neodim ionlarini kiritishni taklif qilgan edi. Neodim ionining asosiy lazerli energetik satxlarining diagrammasi 2.11-rasmda keltirilgan. Yoqut lazeridan farqli ravishda neodim lazeri to’rt satxli sxema asosida ishlaydi.
Damlash lampasining nurlanishi spektrining 0,35-0,9 mkmli qismi neodimli shisha tamonidan yutiladi va bu jarayonda neodim ionining quyi asosi Ia2 sathda yotgan elektronlar yuqori (4F522H924F12 va boshqa) sathlarga chiqaziladi. Elektronlar bu satxlarda juda qisqa vaqt ( 10-710-11 s) bo’lib, nurlanishsiz yo’l bilan metastabil 4F32 sathga tushib to’planadilar. Bu sathda elektronlarning yashash vaqtlari 10-310-4 s atrofida bo’lib, shisha turiga va neodim ionlari konsentratsiyasiga bog’liq. Elektronlarning 4F32 yuqori lazer sathidan quyi 4I112 lazer sathiga majburiy o’tishida 1,06 mkm to’lqin uzunligida kogerent nurlanish beradi. Bu nurlanish chizig’ining eni 2040 nm atrofida yotadi. Pastki 4I112 lazer sathi, asosiy 4I92 sathdan atigi 2,2103 cm-1 balandlikda joylashgan bo’lib, bu sathda elektronlarning yashash vaqti 10-710-8 s ni tashkil etadi. Bu sathdan elektronlar o’z energiyalarini kristall panjaraga berib, nurlanishsiz asosiy 4I92 sathga o’tadilar. Shuning uchun bu ikki lazer sathlari orasida osongina invers bandlik holati olinadi va buning uchun kichik damlash energiyasi (1 Jcm3) sarf bo’ladi. Shunday qilib, to’rt sathli sistema, yoqut lazeridagi ko’p kamchilliklarini yo’qotish imkonini beradi.
2.11-rasm. Neodim ionini energetik sathlarining soddalashtirilgan chizmasi
Shishaga kiritilgan neodim ionining ichki ishchi sathlaridagi elektronlarni tashqi elektronlar tomonidan ekranirovka qilinishi natijasida yoqut lazeridagiga nisbatan shi-shaga kiritilayotgan neodim ionlarini konsentratsiyasini 1021 cm-3 gacha etkazish mumkin (optimal konsentratsiya 2,51020 cm-3) va shishaga kiritilgan neodim uchun majburiy o’tishlarning kesimi 510-20 cm2 ni tashkil etgani uchun, faol zarralarnig atigi 5...10 yuqori ishchi sathga chiqarilishi bilan 1cm-1 li kuchaytirish darajasiga ega bo’lishi mumkin. SHisha asosli neodimning muhim xususiyatlaridan biri shuki, uning asosida katta o’lchamga ega va izotrop faol elementlarni yasash mumkin.
Hozirgi paytda lazerli texnikada, ko’ndalang kesimi 5...10 cm va uzunligi 2 m gacha yetadigan faol elementlar ishlatilmoqda. Katta o’lchamli faol elementlar impulsli rejimda katta energiyalar olish imkonini beradi. Hozirgi paytda neodimli shisha lazerlarda erkin generatsiya rejimida 1 kJ gacha energiya olingan. Neodimli shisha lazerlarining konstruksiyasi yoqut lazeri konstruksiyasidan kam farq qiladi. Faqat faol elementlarning o’lchamlari katta bo’lganligi uchun ularni optik damlash uchun bir nechta yorug’lik lampalari ishlatiladi. Bunday lazer-lardan chiqayotgan kogerent nurlanishning yoyilish burchagi katta (10 mrad) bo’ladi. Bunga sabab lazer generatsiyasining ko’p modalarda ro’y berishidir. Yoyilish burchagini kamaytirish va katta energiyali nurlanish uchun odatda lazer-kuchaytirgich sistemasidan foydalaniladi. Buning uchun avval kam quvvatli lazerda parametrlari yaxshilangan sifatli kogerent nurlanish olinadi, so’ngra sifatli nurlanishni bir nechta kuchaytirgichlardan o’tkaziladi. Shunday “lazer-kuchaytirgich” sistemalarda impuls davomiyligi 10-9 s va energiyasi 104...105 J, ya’ni quvvati 1013...1014 W bo’lgan kogerent nurlanish olinadi. Bunday energiyali nurlanishlar termoyadroviy reaksiya hosil qilish qurilmalarida ishlatiladi.
|