Referati Qattiq jismli lazaerlar va ularni qo`llanilishi Tayyorladi: Yusupov. A tekshirdi: Isayev. M

|
Referati Qattiq jismli lazaerlar va ularni qo`llanilishi Tayyorladi: Yusupov. A tekshirdi: Isayev. M
|
Sana | 08.01.2024 | Hajmi | 108,42 Kb. | | #132576 | Turi | Referat |
Bog'liq Qattiq jism2
O`zbekiston milliy unversiteti
fizika fakulteti fizizka yo`nalishi 4-bosqich talabasi Yusupov Abbosning
Qattiq jismlar fizikasi fanidan tayyorlagan
Referati
Qattiq jismli lazaerlar va ularni qo`llanilishi
Tayyorladi: Yusupov .A
Tekshirdi: Isayev.M
Lazer so‟zi inglizcha “laser” so‟zidan olingan. “Laser” so‟zi esa “Light Amplification by Stimulated Emission of Ratiation” iborasining bosh harflaridan olingan bo‟lib, “Majburiy nurlanish tufayli yorug‟likning kuchayishi” ma‟nosini anglatadi. Lazer nurlanishi ultrabinasha, infraqizil va ko‟zga ko‟rinadiga diapazondagi elektromagnit to‟lqinlardir. Bu to‟lqinlar atom va molekulalarning majburiy (stimullangan) nurlanishiga asoslanib hosil qilinadi. Bunday nurlanish hosil qiluvchi qurilmani lazer yoki optik kvant generator (OKG) deyiladi.
Sovet fizigi V.A. Fabrikant 1940-1941 yillarda gaz razryadi spektrini o‟rganish ishlari davomida “majburiy nurlanish hisobiga” yorug‟lik intensivligini kuchaytirish mumkinligini isbotladi. 1955 yilda Sovet fiziklari A.M. Proxorov va N.G. Basov o‟ta yuqori chastotali birinchi kvant generatorini yaratdi. Bu mikroto‟lqin diapazonidagi optik kvant generator-mazer edi. 1958 yilga borib Proxorov va Basov bilan ayni bir vaqtda AQSH fizigi CH. Tauns ko‟zga ko‟rinadigan yorug‟lik spektri diapazonida kvant generatori-lazer qurish mumkinligini ilmiy va amaliy isbotladilar.
Lazer qurilmalarida ishlatiladigan ishchi materiallarni lazer materiallar deyiladiyoki ularni faol (aktiv) moddalar deb ataladi. Faol muhit sifatida yoqut kristali (rubin) ishlatiladigan lazer 1960 yil yaratildi. Keyingi kashfiyotlarda neon Ne va geliy He gazlari arlashmasi qo‟llaniladigan lazer (1960 y), neodim Nd 3 ionlari qo‟shilgan silikat shisha qo‟llanilgan lazer (1961y), yarimo‟tkazgich birikma kalsiy-mishyakli CaAs kristallari qo‟llanilgan lazer (1962 y), anorganik suyuqlikdagi neodim eritmasi selenoksixlorid SeOCl2 va organik bo‟yoq eritmalari ishlatiladigan lazerlar (1966 y) yaratildi. 1974 yilga kelib faol moddalar (lazer materiallar) soni 200 ga etgan edi. Har xil aralashmalar qo‟shilgan ion kristallar eng katta lazer materiallari guruhini tashkil etadi. Tartibsiz ichki tuzilishga ega bo‟lgan lazer shishalar shisha hosil qiluvchi komponentalar va faol aralashmalar sifatida olingan ionlardan iborat bo‟ladi. yarimo‟tkazgichli lazer materiallar birikmali kristallardan iborat bo‟ladi. Ularda ishchi elementi qalinligi 0,1 mkm bo‟lgan p-n o‟tish bo‟lib, o‟lchamlari 1x1x0,2 mm li plastinka ko‟rinishda tayyorlanadi.
Demak, faol muhitga bog‟liq holda lazerlarning qattiq jismli, suyuqlikli (kimyoviy), gazli, yarimo‟tkazgichli va bo‟yoq moddali turlarga ajratish mumkin.
Hozirgi vaqtga kelib lazer nurlanishi -yuzlab faol muhitlarda hosil qilingan. Bu faol nuhitlar o‘zining agregat holatlari, ishlash sharoitlari va boshqa ko‘pginaxususiyatlari bilan farq qiladi. Fizika olarnida lazerlarning keng tarqalgan turlari va ularning ishlash tamoyillarini o‘rganish muhum ahamiyat kasb etadi.Lazerlarni faol muhitlarining agregat holatiga ko‘raqattiqjismli, gazli, ionli, kimyoviy va yarimo‘tkazgichli tzerlargaajratiladi. Faol muhiti kristall yoki shisha bo‘lgan lazerlar qattiq jismlilazerlar nomini olgan. Qattiq jismli lazerlarda invers banchik optikdamlash yo‘li bilan hosil qilinadi. Bunday lazerlar faol muhitiningasosini qattiq jismga kiritilgan aralashmaning ionlari tashkil etadi,ya’ni xrom, nikel, kobalt, neodim, erbi va bosha ionlarqo‘llaniladi. Faol muhit bir necha shartlarni qondirishi kerak, jumladan,optik jihatdan bir jinsli, mexanik jihatdan mustahkam, issiqliko‘tkazuvchanligi katta, issiqlik ta’siriga chidamli, nurlanish to‘lqin uzunliklari sohasida shaffof va mexanik qayta ishlashlar natijasidakatta o‘lchamli faol elementlar olish imkoniyatini bera oladiganbo‘lishi shart va quyidagicha tuzilishda harakatlanadi: 1-faol muhit, 2-rezanator кo‘zgulari, 3-gaz razryadli lampa, 4-nur qaytargich, 5-yuqori kuchlanishli energiya manbai, 6-yorug‘lik impulsi.Qattiq jismli lazerlarda yuqori energetik sathni zarralar bilanto'ldirilishi yuqorida turgan bir nechta sathlardagi zarralarninurlanishsiz tushishi orqali amalga oshiriladi. Optik damlashlanpasining nurlanishi faol elementning asosiy sathida joylashganzirralarini eng yuqori sathlariga chiqaradi. Bu sathga chiqarilganzuralarning yashash vaqtlari kichik bo‘lgani uchun ular yuqoriishchi lazer sathiga tushib, bu sathda to‘planadilar va quyi ishchilazer sathiga nisbatan invers bandlikni hosil qiladi.Nur qaytargich gaz razryadli lampa nurlanishini to‘la faolmuhitga qaytarishuchun xizmat qiladi. Rezanator ko‘zgulariningvazifasi zarralarni qisqa muddatda ionlashishtirishdan iborat.Energiya manbaidan olingan elektr energiyasi razryadda, nurqaytargichda, faol muhit yutish spektriga mos kelmaganNurianishdayo‘qotiladi.Lazernurlanishi-dagi bu yo‘qotishenergiyaning 1+5 % ni tashkil etadi. Elektr energiyasinig asosiyqismi faol muhitni qizdiradi va sovutgich tomonidan faol muhitsovutib turiladi. Berilgan impuls faol muhit ta’sirida kuchayib,i6 shaklida chiqadi.Qattiq jismli lazerlarning aksariyatida impuls ravishda optikdamlash (yorug‘lik manbai) qo‘llaniladi. Impuls lampaningnurlanishi taxminan bir millisekunddan kamroq vaqt davom etganholda lazer nurlanishi davomiyligi 0,3 + 0,5 ms bo‘lgan impulstarzida ro‘y beradi. Bu ish uslubi lazerning erkin generatsiyasideyiladi. Erkin generatsiya nurlanishi impulsning davom etish vaqtiImks va impulslar orasidagi vaqt oralig‘i 10 m b bo‘lganimpulslardan iborat. Erkin generatsiya -nurlanish davomiyligiqisqa muddatli impulsli nurlanishdir.Qattiq jismli lazerlarning nurlanish quwatini oshirish vaimpulsning davom etish vaqtini qisqartirish rezonator (ya’nimuayyan takroriylikdagi tashqi kuch ta’sir qilganda eng kattaamplituda va tebranish qobiliyatiga ega bo‘lgan tebranish tizimi)aslligini o‘zgartirish yo‘li bilan amalga oshiriladi. Mazkur usulrezonator aslligini modulatsiyalash nomini olgan.Bu holni vujudga keltirish uchun optik rezonator ichigayorug’lik nuri ta’sirida tiniqlashuvchi optik zulfin (zatvor)joylashtiriladi. Optik rezonator -bu yorug‘lik nurini optik asboblaryordamida kuchaytirishdir. Zulfin -numi qisqa muddatda yopib -ochib turadigan qurilmadir. G'alayonlantirilgan zarralarning yuqorienergetik sathdan relaksatsiya vaqtiga teng vaqt ichida faolelementini optik damlash (10^+1 O'3 sekund) orqali amalgaoshiriladi. Damlash -tashqi energiya yordamida elektronlarniyuqori sathga ko'tarishdir. Invers bandlik eng katta qiymatga ega bo‘lgan vaqtda esaoptik zulfin qisqa vaqtga ochiladi, natijada davom etish vaqti10-3 + 10~9 s bo‘lgan qisqa impuls hosil bo‘ladi. Bu impulsmonoimpuls deb ataladi. Monoimpuls -yakka impuls deganma’noni bildiradi. Shu vaqt ichida barcha g‘alayonlantirilganzarralar yuqori sathdan qo‘yi sathga majburiy nurlanish berib o‘tadihamda monoimpulsli nurlanish generatsiyaianadi. Faol muhitga yig‘ilgan energiya qisqa vaqt ichida nurlanish hosil qilgani uchun uning quwati erkin generatsiya nurlanishi quvvatiga nisbatan bir necha marta katta bo‘ladi. Misol tariqasidafaol muhit sifatida yoqut elementlari qo‘llanilgan lazerni ishlashtamoyilini qarab chiqish muhim. Lazerning ishlash tamoyili. Odatdagi sharoitlarda ko‘pchilik atomlar quyi energetik holatda boMadi. Shuning uchun pasttemperaturalarda moddalar yorug‘lik chiqarmaydi. Elektromagnitto‘lqin modda orqali o‘tganda elektromagnit to‘lqinning energiyasiyutiladi. To‘lqin energiyasi ta’sirida atomlarning bir qismiuyg‘onadi, ya’ni yuqori energetik holatga o‘tadi. Bunda yorug‘Iikdastasidan sathlarning YEi va YE2 energiyasi farqiga teng bo‘lganhv = YE2 -YE1 energiya ajraladi. Tashqi elektromagnit to‘lqinta’sirida uyg‘ongan atom qo‘shni atomlar bilan to‘qnashgandaularga o‘z energiyasini berishi yoki ixtiyoriy yo‘nalishda fotonchiqarishi mumkin.Biron usul bilan muhit atomlarining ko‘p qismifaollashtirilgan bo‘lsa, u holda modda orqali chastotali elektromagnit to‘lqin o‘tganida bu to‘lqin zaiflashmaydi,aksincha induksiyalangan nurlanish hisobiga kuchayadi. Bu to‘lqinta’sirlarida atomlar quyi energetik holatga o‘tadi va bunda chastotasi, fazasi jihatidan tushuvchi to‘lqinga mos bo‘lgan to‘lqinlarchiqaradi. Uch sathli sistemada yoqut lazeri. Atomlari tashqielektromagnit toMqin ta’sirida uyg‘otilgan holatda bo‘lganmuhitlar hosil qilishning turli usullari bor. Yoqut lazerida buninguchun kuchli maxsus lampadan foydalaniladi. Atomlar yorug‘likyutish hisobiga uyg‘onadi.Biroq lazerning ishlashi uchun ikki energetik sath yetarli emas.Tashqi elektromagnit nurlanishi vazifasini bajaruvchi lampaningyorug‘ligi har qancha kuchli bo‘lmasin, uyg‘otilgan atomlar soniuyg‘otilmagan atomlar sonidan ortiq boimaydi. Chunki yorug‘likayni vaqtda atomlarni uyg‘otadi. ham atomlarni yuqori sathdanquyi sathga majburiy ravishda induksiyalab o‘tkazadi. Uchinchisathni hosil qilish yo‘li bilan energiyani bir joyda to‘pIashimkoniyatiga ega bo‘lamizShunisi muhimki, tashqi ta’sir bo‘maganda atomlarning turlienergetik sathlarda yashash vaqti bir-biridan katta farq qiladi. Ei-sathda juda qisqa vaqt, ya’ni 10_85 vaqt davomida yashaydi vaso‘ngra nurlanmasdan o‘z -o‘zidan YEi -sathga o‘tadi va yashashvaqti 10~35 ga teng. Tashqi elektromagnit to‘lqin ta’siridan YE2 -sathdan YEi -sathga o‘tishda nurlanish sodir bo‘ladi. Lampaningkuchli chaqnashidan keyin atom ionlari Ез-sathga o‘tadi va 10_8sga yaqin vaqt o‘tgandan keyin YE2 -sathga o‘tadi va unda uzoqmuddat “yashaydi”. Shunday qilib, uyg‘otilgan YE2 –sathninguyg‘otilmagan YEi -sathdagiga qaraganda atomlar ko‘proqbo‘ladi Yoqut -aluminiy oksidi (AI2O3) va xrom (Cri+) atomlari(0,05% ga yaqin) aralashmasidan iborat och qizil kristalldir.Kristalldagi xrom ionlari sathlari yuqorida talab qilinganxossalarga egadir.Yoqut lazerining tuzilishi. U juda yuqori aniqlikdagi paralleltekisliklarda joylashgan, uchlari tekis silliqlangan sintetik yoqut(xrom atomlari qo‘shilgan aluminiy oksidi) sterjenidan iboratbo‘lib, umumiy ko'rinishi 2.4-rasmda ko‘rsatilgan. Sterjen uchlarikumush bilan qoplanadi, bunda yoqut sterjenning bir uchi shaffof,ikkinchi uchi esa yarim shaffof ko‘zgu qilinadi. Lazerning yorug‘lik nurlanishi xrom atomlari tomonidan hosil qilinadi. Xromatomlarini uyg‘ongan holatga o‘tkazish uchun sterjen impulslilampa yoki gaz -yorugMik trubkasiga joylashtiriladi. Spiralshaklida ishlangan gaz razryad lampa ko‘kimtir-yashil yorug‘likberadi.Lampa chiqarayotgan yorug‘likni yutgan xrom atomlariuyg‘onadi, so‘ngra pastroq energetik holatga o‘tib, ularning o‘ziqizil yorugiik chiqaradi. Xromning uyg‘ongan atomlaridan biri o‘z-o‘zidan sterjen o‘qi bo‘ylab uchib yuruvchi kvant chiqaradi. Bukvant boshqa xrom atomlarining induksiyalangan nurlanishini hosilqiladi. Kvantlar sterjen uchlaridan qaytib, uning o‘qi bo‘ylab ko‘pmarta uchib o‘tadi. Bunday qizil yorug‘lik fotonlariquyuni tez ortadi va nihoyat, steijenning yarim shaffof uchidantashqariga chiqadi, ya’ni qisqa muddatli, lekin qudratli va qat’iyyo‘nalgan qizil nurlanish hosil boiadi,bu nurlanish lazer nuri debataladiUyg‘ongan xrom atomlari faqat muayyan fotonlarniginasezuvchi atom rezonatorlari bo‘lib xizmat qiladi. Demak, yoqutsterjeni induksiyalangan nurlanish hosil qiluvchi hajmiyrezonatordir. Sterjen ichida nurlanishni kuchaytirish uchunko‘zgular (sterjen uchlari) orasidagi masofa lazer nurlayotganyorug‘lik yarim to‘lqin uzunligining butun soniga teng boiishikerak. Sterjenning kumush yuritilgan uchlari lazerning faqatyorug‘lik nurlanishining kuchaytiruvchi ko‘zguli rezonatorhisoblanadi.Lazer ishlaganda sterjenda ko‘p issiqlik ajraladi, shuninguchun sterjen suyuqlik yordamida sovutib turiladi. Sterjen ichidafotonlar oqimi zichligining juda katta bo‘lishi tufayligina xuddi shuinduksiyalangan nurlanish yordamida uyg‘ongan xrom atomlaripast energetik holatga o‘tadi, chunki fotonlar oqimi zichligi kichikbo‘lganda xrom atomlarining ko‘pi o‘z -o‘zidan foton chiqaraboshlaydi, bu esa lazer nurlanishining kogerentligini buzadi.Yoqut lazerining yorug‘lik nurlari juda yorqin boiadi.Bunday lazer nurini ko‘zimiz hatto 40km masofadan ham sezadi.Yoqut lazeri ketma-ket keluvchi impulslar ko‘rinishda vatoiqinuzunligi 694,3 nm,quwati 106 + 109 Vt ga teng bo‘lgan impulslinurlanish chiqaradi.Xulosa o‘rnida keltirishimiz mumkinki, Lazerning kuchli yorugiik oqimi qattiq, suyuq va zich gazsimon moddalarga ta’sir qilganda bir qancha yangi ajoyibhodisalar kuzatiladi, masalan, nurlanish chastotasi ikkiga ajraladi,ya’ni qizil yorugiikdan binafsha yorugiik hosil boiadi. Lazernurlanishining kogerentligi bu nurlanishni modullash yoii bilanturli informatsiyani uzoq masofalarga, masalan, televizionko‘rsatuvlarni uzatishda undan foydalanishga imkon beradi.
References:
1.Sh.M.Sodiqova, Sh.O.Otajonov, M.Kurbanov. Lazerlar va ularning amaliyotdagi o‘rni -Т.: “Innovatsion rivojlanish nashriyot-magbaa uyi”2020.2.B.Saitov. “Fiziklar haqida”. Toshkent. “O’qituvchi”, 1992.3.M.X.O‘lmasova “Fizika” 3-qism. Т.: O‘qituvchi 2003 4.Yarmatov R.B. Bo‘lajak o‘qituvchilar shaxsining tarbiyasi va rivojida ma’naviy ma’rifiy ishlar samaradorligi darajasi haqida.//”Xalq ta’limi” jurnali". Toshkent, 2011. No 5. –B.84-87. (13.00.01. No17)5.http//natlib.uz. -Alisher Navoi nomidagi O‘zbekiston Milliy6.kutubxonasi veb-sayti.7.http://sunny.ccas.ru/library.html -Jahon kutubxonalari veb-sayti.
|
| |