Ilmiy-texnika taraqqiyoti samaralari har doim ham nazariy asos tayyorlangach, oʻzining aniq amaliy ifodasini topavermaydi. Bu lazer texnologiyasi bilan sodir bo'ldi, uning imkoniyatlari hozirgacha to'liq oshkor etilmagan. Optik kvant generatorlari nazariyasi, uning asosida elektromagnit nurlanish chiqaradigan qurilmalar tushunchasi lazer texnologiyasini optimallashtirish tufayli qisman o'zlashtirildi. Biroq, ekspertlarning ta'kidlashicha, optik nurlanish salohiyati kelajakda bir qator kashfiyotlar uchun asos bo'lishi mumkin.
Qurilmaning ishlash printsipi
Bunday holda kvant generatori deganda stimulyatsiya qilingan monoxromatik, elektromagnit yoki kogerent nurlanish sharoitida optik diapazonda ishlaydigan lazer qurilmasi tushuniladi. Tarjimada lazer so'zining kelib chiqishi yorug'likni kuchaytirish ta'sirini ko'rsatadi.rag'batlantirilgan emissiya orqali. Bugungi kunga kelib, lazer qurilmasini amalga oshirish uchun bir nechta tushunchalar mavjud, bu optik kvant generatorining turli sharoitlarda ishlash tamoyillarining noaniqligi bilan bog'liq.
Asosiy farq - lazer nurlanishining maqsadli modda bilan o'zaro ta'siri printsipi. Radiatsiya jarayonida energiya ma'lum qismlarda (kvantalarda) beriladi, bu sizga emitentning ish muhitiga yoki maqsadli ob'ektning materialiga ta'sirining tabiatini nazorat qilish imkonini beradi. Lazerning elektrokimyoviy va optik ta'sir darajalarini sozlash imkonini beruvchi asosiy parametrlar orasida fokuslash, oqim kontsentratsiyasi darajasi, to'lqin uzunligi, yo'nalishlilik va boshqalar ajralib turadi. Ba'zi texnologik jarayonlarda nurlanishning vaqt rejimi ham o'ynaydi. rol - masalan, impulslar bir daqiqadan bir necha yilgacha bo'lgan oraliqlar bilan bir qism soniyadan o'nlab femtosekundgacha davom etishi mumkin.
Sinergik lazer tuzilishi
Optik lazer kontseptsiyasi paydo bo'lishida, fizik nuqtai nazardan kvant nurlanish tizimi odatda bir nechta energiya komponentlarining o'zini o'zi tashkil qilish shakli sifatida tushunilgan. Shunday qilib, sinergetika tushunchasi shakllandi, bu esa lazerning evolyutsion rivojlanishining asosiy xususiyatlari va bosqichlarini shakllantirish imkonini berdi. Lazerning turi va ishlash printsipidan qat'i nazar, tizim beqaror va ayni paytda ochiq bo'lganda, uning ta'sirida asosiy omil yorug'lik atomlari muvozanatidan tashqariga chiqadi.
Radiatsiyaning fazoviy simmetriyasidagi og'ishlar impuls paydo bo'lishi uchun sharoit yaratadi.oqim. Nasosning (burilishning) ma'lum bir qiymatiga erishgandan so'ng, kogerent nurlanishning optik kvant generatori boshqariladigan bo'ladi va o'z-o'zini tashkil etuvchi tizim elementlari bilan tartiblangan dissipativ tuzilishga aylanadi. Muayyan sharoitlarda qurilma davriy ravishda impulsli nurlanish rejimida ishlashi mumkin va uning o‘zgarishi xaotik pulsatsiyalarga olib keladi.
Lazer bilan ishlaydigan komponentlar
Endi ishlash printsipidan ma'lum xususiyatlarga ega lazer tizimi ishlaydigan aniq jismoniy va texnik sharoitlarga o'tishga arziydi. Optik kvant generatorlarining ishlashi nuqtai nazaridan eng muhimi faol vositadir. Undan, xususan, oqimning kuchayish intensivligiga, teskari aloqa va umuman optik signalning xususiyatlariga bog'liq. Masalan, bugungi kunda lazer qurilmalarining aksariyati ishlaydigan gaz aralashmasida nurlanish paydo bo'lishi mumkin.
Keyingi komponent energiya manbai bilan ifodalanadi. Uning yordami bilan faol muhit atomlari populyatsiyasining inversiyasini saqlab qolish uchun sharoitlar yaratiladi. Agar biz sinergik tuzilma bilan o'xshashlik qilsak, u holda yorug'likning normal holatdan og'ishida o'ziga xos omil bo'lib xizmat qiladigan energiya manbai bo'ladi. Qo'llab-quvvatlash qanchalik kuchli bo'lsa, tizimning pompalanishi shunchalik yuqori bo'ladi va lazer effekti qanchalik samarali bo'ladi. Ishchi infratuzilmaning uchinchi komponenti rezonator bo'lib, u ish muhitidan o'tayotganda bir nechta nurlanishni ta'minlaydi. Xuddi shu komponent foydali optik nurlanishning chiqishiga hissa qo'shadispektr.
He-Ne lazer qurilmasi
Zamonaviy lazerning eng keng tarqalgan shakl omili, uning strukturaviy asosi gaz chiqarish trubkasi, optik rezonator nometalllari va elektr quvvat manbai hisoblanadi. Ishchi vosita (naychani to'ldiruvchi) sifatida, nomidan ko'rinib turibdiki, geliy va neon aralashmasi ishlatiladi. Quvurning o'zi kvarts shishasidan qilingan. Standart silindrsimon konstruktsiyalarning qalinligi 4 dan 15 mm gacha, uzunligi esa 5 sm dan 3 m gacha o'zgarib turadi. Quvurlarning uchlarida ular lazer polarizatsiyasining etarli darajasini ta'minlaydigan engil nishabli tekis oynalar bilan yopiladi..
Geliy-neon aralashmasiga asoslangan optik kvant generatori 1,5 gigagertsli chastotali emissiya diapazonlarining kichik spektral kengligiga ega. Bu xususiyat qurilmaning interferometriya, vizual ma'lumotni o'qish moslamalari, spektroskopiya va hokazolarda muvaffaqiyatga olib keladigan bir qator operatsion afzalliklarini ta'minlaydi.
Yarim oʻtkazgichli lazer qurilmasi
Bunday qurilmalarda ishchi muhitning oʻrnini uch yoki besh valentli kimyoviy (kremniy, indiy) atomlari boʻlgan aralashmalar koʻrinishidagi kristall elementlarga asoslangan yarimoʻtkazgich egallaydi. O'tkazuvchanlik nuqtai nazaridan, bu lazer dielektriklar va to'liq huquqli o'tkazgichlar o'rtasida turadi. Ish sifatidagi farq harorat qiymatlari parametrlari, aralashmalarning kontsentratsiyasi va maqsadli materialga jismoniy ta'sir qilish tabiati orqali o'tadi. Bunday holda, nasosning energiya manbai elektr bo'lishi mumkin,magnit nurlanish yoki elektron nur.
Optik yarimo'tkazgichli kvant generatorining qurilmasi ko'pincha katta miqdorda energiya to'plashi mumkin bo'lgan qattiq materialdan yasalgan kuchli LEDdan foydalanadi. Yana bir narsa shundaki, elektr va mexanik yuklarning kuchayishi sharoitida ishlash tezda ishchi elementlarning eskirishiga olib keladi.
Bo'yoq lazer qurilmasi
Bu turdagi optik generatorlar pulsning pikosekundgacha davom etishi bilan ishlaydigan lazer texnologiyasida yangi yoʻnalishning shakllanishiga asos soldi. Bu faol vosita sifatida organik bo'yoqlardan foydalanish tufayli mumkin bo'ldi, lekin nasos funksiyalarini boshqa lazer, odatda argon lazeri bajarishi kerak.
Bo`yoqlar bo`yicha optik kvant generatorlarini loyihalashga kelsak, vakuum sharoitlari hosil bo`ladigan ultraqisqa impulslarni ta`minlash uchun kyuveta ko`rinishidagi maxsus tayanch qo`llaniladi. Bunday muhitda halqali rezonatorli modellar suyuq bo‘yoqni 10 m/s tezlikda haydash imkonini beradi.
Optik tolali emitentlarning xususiyatlari
Rezonator funktsiyalari optik tola tomonidan bajariladigan lazer qurilmasi turi. Operatsion xususiyatlar nuqtai nazaridan, bu generator optik nurlanish hajmi bo'yicha eng samarali hisoblanadi. Va bu qurilmaning dizayni boshqa lazer turlariga nisbatan juda oddiy o'lchamga ega bo'lishiga qaramay.
KUshbu turdagi optik kvant generatorlarining xususiyatlari nasos manbalarini ulash imkoniyatlari nuqtai nazaridan ko'p qirralilikni ham o'z ichiga oladi. Odatda, buning uchun faol moddaga ega modullarga birlashtirilgan optik to'lqin o'tkazgichlarning butun guruhlari qo'llaniladi, bu ham qurilmaning strukturaviy va funktsional optimallashuviga hissa qo'shadi.
Boshqaruv tizimini joriy etish
Qurilmalarning aksariyati elektr asosiga asoslanadi, buning natijasida energiya to'g'ridan-to'g'ri yoki bilvosita ta'minlanadi. Eng oddiy tizimlarda ushbu elektr ta'minoti tizimi orqali ma'lum optik diapazonda nurlanish intensivligiga ta'sir qiluvchi quvvat ko'rsatkichlari nazorat qilinadi.
Professional kvant generatorlari oqimni boshqarish uchun rivojlangan optik infratuzilmani ham o'z ichiga oladi. Bunday modullar orqali, xususan, nozulning yo'nalishi, pulsning kuchi va uzunligi, chastotasi, harorati va boshqa operatsion xarakteristikalari nazorat qilinadi.
Lazerlarni qoʻllash sohalari
Optik generatorlar imkoniyatlari hali toʻliq ochilmagan qurilmalar boʻlsa-da, bugungi kunda ulardan foydalanilmaydigan hududni nomlash qiyin. Ular qattiq materiallarni minimal xarajat bilan kesish uchun yuqori samarali vosita sifatida sanoatga eng qimmatli amaliy effekt berdi.
Optik kvant generatorlari ko'z mikroxirurgiyasi va kosmetologiyasiga nisbatan tibbiy usullarda ham keng qo'llaniladi. Masalan, universal lazerqonsiz skalpellar tibbiyotda nafaqat kesish, balki biologik to'qimalarni bog'lash imkonini beruvchi asbobga aylandi.
Xulosa
Bugungi kunda optik nurlanish generatorlarini rivojlantirishning bir qancha istiqbolli yoʻnalishlari mavjud. Eng mashhurlari qatoriga qatlam-qatlam sintez texnologiyasi, 3D modellashtirish, robototexnika (lazer izdoshlari) bilan birlashtirish kontseptsiyasi va boshqalar kiradi. Har bir holatda, optik kvant generatorlari o'zlarining maxsus qo'llanilishiga ega bo'ladi - sirtni qayta ishlashdan boshlab. materiallar va radiatsiya yordamida yong'inni o'chirish uchun kompozit mahsulotlarni o'ta tez yaratish.
Shubhasiz, murakkabroq vazifalar lazer texnologiyasining kuchini oshirishni talab qiladi, buning natijasida uning xavf chegarasi ham ortadi. Agar bugungi kunda bunday asbob-uskunalar bilan ishlashda xavfsizlikni ta'minlashning asosiy sababi uning ko'zlarga zararli ta'siri bo'lsa, kelajakda jihozlardan foydalanish tashkil etilgan materiallar va ob'ektlarni maxsus himoya qilish haqida gapirish mumkin.
