Gaz lazerlarida faol muhit sifatida qoilaniladigan gazning bosimi odatda bir necha millimetr simob ustuni boigani uchun nurlanish chizig‘ining gaz molekulalarining to‘qnashishi natijasida kengayishi juda kichik boiadi

Download 15,86 Kb.
Sana	04.01.2024
Hajmi	15,86 Kb.
	#130057

Bog'liq
azot lazeri

Gaz lazerlarida faol muhit sifatida qoilaniladigan gazning bosimi odatda bir necha millimetr simob ustuni boigani uchun nurlanish chizig‘ining gaz molekulalarining to‘qnashishi natijasida kengayishi juda kichik boiadi. Nurlanish chizigining kengayishi asosan Dopier effekti bilan bogiiqdir. Dopier effekti - bu tebranishlar manbai va kuzatuvchi bir - biriga nisbatan harakatlanganda kuzatuvchi sczadigan tebranish takroriyligi yoki toiqin uzunlikning o‘zgarishlaridir. Nurlanish chizigining kengligi juda kichik boigani sababli gaz muhitlarida invers tondlikni hosil qilish uchun ham optik damlash usulidan fbydalanish yaxshi samara beradi. Optik damlashda qoilaniladigan lamp* nurlanishi deyarli uzluksiz boiib, yutish chiziqlari kengligi IdoMk boiganda optik nurlanish energiyasining juda kam ulushiga Invers bandlikni hosil qilish uchun sarflanadi. Shuningdek, gaz 45
lazerlarida atomlami uyg‘ongan holga o‘tkazish uchun elektr razryadi qo‘llaniladi. Bu usul elektr damlash nomini olgan. Elektr damlash - elektr tokini hosiil qiladigan elektronlar oqimi faol muhit bilan to‘qnashish natijasida invers bandlik hosil qilishdir. Elektr damlashda gaz orqali elektr toki o‘tishi natijasida ionlar va erkin elektronlar hosil bo‘ladi. Ular elektr maydonida tezlashishi natijasida qo‘shimcha kinetik energiya oladilar va neytral atomlar bilan to‘qnashganda ularning uyg‘ongan holatga o‘tishiga sababchi boiadilar. To‘qnashuv orqali atomlarni uyg‘ongan holatga o‘tkazish jarayonida katta massali ionlarga nisbatan, kichik massali elektronlar ko‘proq rol o‘ynaydi, chunki past bosimdagi gazda elektronlarning o‘rtacha energiyasi ionlaming o‘rtacha energiyasiga nisbatan bir qancha katta bo‘ladi. Ma’lum vaqtdan so‘ng gazda elektronlarning o‘rtacha harorati T bilan tavsiflanuvchi muvozanat holat vujudga keladi. Gazlarda elektr damlash ikki yo‘l bilan amalga oshiriladi: 1. Faqat bir xil zarralardan iborat gazda atom faqat elektron bilan to‘qnashish natijasida uyg‘ongan holga o‘tishi mumkin:
e + X -»• x* +e (2.1)
ye - elektron; X - asosiy holatdagi atom; x* - uyg‘ongan holatdagi atom. 2. Ikki gaz (A va V) aralashmasida turli atomlaming o‘zaro to'qnashuvi natijasida energiya rezonans ravishda bir atomdan ikkinchi atomga uzatilishi uyg‘ongan holatni hosil qiladi. Bu jarayon sxematik tarzda 2.6 - rasmda ko‘rsatilgan. A atom uyg‘ongan holatda, V atom esa asosiy holatda deb hisoblaylik. Ularning uyg‘ongan holatlari orasidagi energiya farqi E < kT bo‘lsin. Bu vaqtda A va V atomning uyg'ongan holatga o‘tish ehtimoli mavjud boMadi, ya’ni
A* + В —» A + В* + E (2.2)
46
A * - uyg‘onganholatdagi atom; В* - uyg‘ongan holatdagi atom.
-Ж- .............. .........
5
2 3
2.6-rasm. Atomlaming energetik sath lari diagrammasi.
YE energiya atomning ilgarilanma harakati energiyasiga qo‘shilishi yoki undan ayrilishi mumkin. V atomlaming bu jarayonda uyg‘ongan holatga o‘tishi A atomning uyg‘ongan holati uzoq yashovchi metastabil bo‘lgandaginasamarali bo‘ladi. Chunki, uyg‘ongan holatga o‘tgan ^ atomlar bu holatda uzoq vaqt saqlanib turadilar va V atomlarni uyg‘ongan holatlarga o‘tkazish uchun xizmat qiladilar. 2.2 - reaksiya bo‘yicha ro‘y beradigan jarayon ikkinchi tur to ‘qnashuvlar nomini olgan. Atom uyg‘ongan holatdan asosiy holatga yoki pastki energiya holatiga to‘rt xil yo‘l bilan o‘tishi mumkin: - uyg‘ongan atomning erkin elektron bilan to‘qnashuvida elektronga energiya berish yo‘li bilan; - bir necha gaz aralashmasida boshqa tur atomlari bilan to'qnashish natijasida; - atomning gaz razryadi trubkasi devori bilan to‘qnashuvi nat^asida; - o‘z - o‘zidan nurlanish yo‘li bilan.
47
Gazlar o‘tayotgan elektr tokining berilgan qiymatida atomning uyg‘onish va relaksatsiya jarayonlarining to‘xtovsiz ro'y berishi natijasida atomning (uyg‘ongan) energiya sathlari bo‘ylab taqsimoti - invers bandlikni vujudga keltiradi. Relaksatsiya - makroskopik fizikaviy tizimda termodinamik muvozanatning o‘mashuvi jarayoni. Gaz lazerlarining tuzilishi 2.7 - rasmda keltirilgan.
J yuqori kuchlanish
If . elektrmanba i hi' f; • //, ■ “ ' \\ * v w v > 4 ....^ .....^ gazli trubka ko‘zgu ko‘zgu
2.7-rasm. Gaz lazerining tuzilishi.
Gaz lazeri past bosimli gaz aralashmasi bilan to‘ldirilgan shisha trubkadan iborat. Trubka (1) diametri bir necha millimetrdan bir necha santimetrgacha bo‘ladi. Trubka uchlari (2) Bryuster burchagi ostida joylashtirilgan yassi parallel plastinalar bilan biriktirilgan. Bunday plastinka orqali rasm tekisligida qutblangan yorugMik o'tganda plastinka sirtidan qaytish natijasida yo‘qotishlar nolga teng bo‘ladi. Trubka ikkita yassi parallel yorug‘likni to‘liq qaytarish xususiyatiga ega bo‘lgan yarim shaffof va shaffof ko‘zgular (3) orasiga joylashtirilgan. Oldin yuqori kuchlanishli impuls (5) berib gaz molekulalari ionlashtiriladi. Doimiy elektr toki (4) berish orqali ionlar uyg‘ongan holatga o‘tadi. 1960-yil oxirida amerikalik fizik olim A.Djavan geliy va neon aralashmasi yordamida birinchi gaz lazerini kashf qildi. Geliy - Neon (He - Ne) lazeri. He -Ne lazeri neytral atomlardan tuzilgan gaz lazerlarining eng ko‘p tarqalgan turidir. U uch to‘lqin uzunligi Ai = 3391nm, Л2 =1152nm, Лз = 632,8 nm, da
48
nurlanish xususiyatiga egadir. Kashf etilgan birinchi gaz lazeri He - Ne lazeri bo‘lib, u A =1152 nm to‘lqin uzunligida nur chiqargan va nurlanish quwati R = 700 m Vt gacha qiymatga ega bo‘ Igan. Hozirgi vaqtda He - Ne lazerining A — 632,8 nm to'iqin uzunligida nurlanuvchi turi eng ko‘p tarqalgan. Gazli razryad nayining ichki diametri bir necha mm dan 7 sm gacha, uzunligi esa bir necha sm dan bir necha metrgacha boMishi mumkin. Faol muhit sifatida neon gazi olinib, yordamchi gaz sifatida unga geliy gazi qo‘shiladi va ulaming nisbati taxminan 1:7 munosabat olinib, gaz razryad nayi kerakli bosimlarda (1,3 mm sm. ust. teng bosimlarda) to‘ldiriladi. Razryad nayining ichida yoki tashqarisida 2.8 - rasmda ko‘rsatilgandek silindrik yoki tasmali elektrodlar joylashtiriladi va ular mos holda doimiy tokli yoki ko'ndalang yuqori chastotali razryad hosil qilishi uchun xizmat qiladi.
A ____ г 1-2,5 kV J L , I ..... 1 ) - - + ..i (ИЗ'
\\
• v
2.8-rasm. Geliy-neon lazerining tuzilishi: 1- shishadan yasalgan geliy-neon aralashmali razryad nayi yuqori kuchlanish bilan ionlashtiriladi (1-2,5 kV); 2 - katod; 3 - anod; 4 - shaffof bo ‘Imagan sferik ко ‘zgu (o ‘tkazuvchanligi 0,1 %); 5 - shaffof sferik ко zgu (o ‘tkazuvchanligi 1-2 %); 6 - trubka uchlari Bryuster burchagi ostida joylashgan shisha yassi parallel plastinkalar.
Geliy va neon aralashmali muhitdagi jarayonni tahlil qilish uehun, geliy va neon atomlarining elektron energetik sathlari dkgnunmasidan foydalanamiz (2.9-rasm). ,.t. j Oelly yordamchi gaz boiib, ikkinchi tur to‘qnashishlar yordamida neon ishchi energetik sathlarini neon atomlari bilan
49
to‘ldirishga yordamlashadi. Geliy atomlarining o‘zi erkin elektronlar bilan to'qnashganda yuqori energetik sathlarga o‘tadi. Geliy atomining bu yuqori sathlardagi yashash vaqti 10-3.v va bu sathlar energiyasi neon atomining 2S va 3S sathlarining energiyalariga yaqin. Bu holda yuqori energetik sathdagi geliy atomlari pastki sathda joylashgan neon atomlari bilan noelastik to‘qnashib uni yuqorigi 2S va 3S ishchi sathlarga o‘tadi. Geliy atomi 2S sathi va neon atomini 3S sathi energiyalarining farqi 300 sm'1 ga teng bo‘ladi. Bu xona temperaturasidagi kTning qiymatidan birmuncha katta bo‘lishiga qaramasdan geliy atomidan neon atomiga energiya uzatish jarayonining intensivligi yuqori bo‘ladi.
15x10*
14x10*
13x10*.
12x10* —
11x10* .
E, I/sm sathlardagi energiya о ‘zgarishi
Are+
He*
2'So
23So
Gt
1'So l'So

Download 15,86 Kb.