7
I. BOB. LAZERLAR TAVSIFI
1.1. Lazerlar haqida umumiy ma’lumot
Spektrning optik qismida ishlatiladigan yorug‘lik manbalarining nurlanishi
kogerent bo‘lmaydi, masalan, manbaning butun nurlanishi uning atomlari,
molekulalari, ionlari, erkin elektronlari kabi mikroskopik elementlari chiqarayotgan
va o‘zaro kogerent bo‘lmagan oqimlardan tashkil topgan bo‘ladi. Gaz razryadining
yorug‘lanishi, su’niy va tabiiy manbalarning
issiqlik nurlanishi, turli usulda
uyg‘otilgan lyuminessensiya kogerent bo‘lmagan nurlanishga misol bo‘la oladi.
XX asrning 60 yillari boshida boshqa tipdagi yorug‘lik manbalari yaratilgan
bo‘lib, ular optik kvant generatorlari (OKG
) yoki lazerlar
deb ataladi. Kogerent
bo‘lmagan manbalardagiga qarama-qarshi ravishda kvant generatorning bir-biridan
mikroskopik masofalarda bo‘lgan qismlaridan chiqayotgan elektromagnitik
to‘lqinlar o‘zaro kogerent bo‘ladi. Bu jihatdan kvant generatorlari kogerent radio
to‘lqinlari manbalariga o‘xshash bo‘ladi.
Nurlanishning kogerentligi optik kvant generatorlarining
qariyib hamma
xususiyatlarida ko‘rinadi. Nurlanishning to‘la energiyasi bundan istisno bo‘ladi,
chunki bu energiya kogerent bo‘lmagan manbalardagi kabi dastavval uzatilayotgan
energiyaga bog‘liq bo‘ladi. Lazerlarning nurlanishi kogerentligi bilan bog‘langan
ajoyib xususiyati shundan iboratki, energiya vaqt davomida, spektrda, fazoda
tarqalish yo‘nalishlari bo‘yicha konsentratsiyalanadi. Ba’zi kvant generatorlarining
nurlanishi yuqori darajada monoxromatik bo‘ladi. Boshqa lazerlar davom etish vaqti
10
-12
s ga teng bo‘lgan
juda qisqa impulslar chiqaradi; shuning uchun bunday
nurlanishning oniy quvvati juda katta bo‘lishi mumkin [3].
Lazerlarning yaratilishi insoniyat ilmiy-texnik taraqqiyotining o‘lkan
yutuqlaridan biri desa bo‘ladi. Lazerlar yaratilishining boshlanishi 1916-yilga borib
taqaladi. Usha yili buyuk fizik olim A.Eynshteyn birinchi bo‘lib, majburiy nurlanish
tushunchasini kiritdi, va nazariy yo‘l bilan majburiy nurlanish uni majburlovchi
nurlanishga kogerentligini (mosligini) ko‘rsatadi. 1930-yilda P.Dirak o‘zi
tomonidan yaratilgan nurlanishning kvantomexanik nazariyasi asosida majburiy
8
nurlanish va uning kogerentlik xususiyatlarini chuqurroq
va aniqroq taxlil qilib,
tushuntirib berdi. Lekin bu lazerning yaratilishi uchun yetarli emas edi. 1930-yildan
boshlab optik spektroskopiya sohasida ko‘plab ilmiy-tadqiqot ishlari boshlanib
ketdi. Bu izlanishlar natijasida atomlar, molekulalar, ionlarning energetik sathlari
haqida ko‘plab ma’lumotlar olindi va keyinchalik turli
lazerlarning yaratilishida
ishlatildi. Bu ishlarga S.E.Frish va V.A.Fabrikant kabi Rossiya olimlari ham o‘z
hissalarini qo‘shishdi. 1939-yilda V.A.Fabrikant birinchi bo‘lib, yorug‘lik nurining
majburiy nurlanish xisobiga kuchayishining imkoniyati borligini aytdi. 1951-yilning
yozida, u o‘zining xodimlari bilan majburiy nurlanish yordamida elektromagnit
nurlanishni (ultrabinafsha, ko‘rinuvchi, infraqizil va radioto‘lqinlar sohasida)
kuchaytirish uslubi uchun avtorlik guvoxnomasini olishga taklif berishgan. Bu
takliflarida lazerlarning faol muhitini yaratishning asosiy g‘oyalari bayon etilgan
edi. Lekin optik kuchaytirish g‘oyalaridan tashqari, uni amalda bajarish va nixoyat
kogerent nurlarning xosil qilish uchun o‘ziga xos teskari bog‘lanishli optik rezonator
bo‘lishi kerak edi. Usha yillarda fanning optika bo‘limida optik soha uchun
rezonatorlar o‘ylab topilmagan edi. Kvant elektronikasi yoki lazerlar fizikasining
rivojlanishida radiofizikanig bo‘limi bo‘lgan radiospektroskopiya
muhim omil
bo‘ldi. Uning keskin rivojlanishi 1940-yillardan boshlanib, ilmiy izlanishlar
yo‘nalishi atom va molekula spektroskopiyasidan tashqari vaqt va chastotaning,
ya’ni o‘ta yuqori chastota (O‘YUCH) standartlarini yaratilishga bag‘ishlangan edi.
Bu ilmiy izlanishlar natijasida 1950-yillarning boshlarida bir-birlaridan mustaqil
ravishda N.G.Basov, A.M.Proxorov (FIAN, Rossiya) va Ch.Tauns (AQSH,
Kolumbiya universiteti) tomonidan majburiy nurlanish g‘oyalaridan
amalda
foydalanib, ammiak molekulasida ishlovchi molekulyar kuchaytirgich va generator
(Mazer) yaratildi . Mazer (Maser - microwave amplification by stimulated emission
of radiation) - ingliz so‘zlaridagi bosh harflardan tashkil topgan va mazmuni
mikroto‘lqinni majburiy nurlanish hisobiga kuchaytirishdir. Shu ishlari uchun ular
1964 yili Nobel mukofotining sovrindori bo‘lishdi. Kvant elektronikasining
rivojlanishi elektromagnit to‘lqinning yangi, infraqizil hamda ko‘zga ko‘rinuvchi
sohalarida kogerent nurlanish olishga yo‘naltirildi. Dunyoning ko‘p ilmiy
9
laboatoriyalarida lazerlar yaratish ustida ish boshlab yuborildi. Bu ishlarning
rivojlanishida A.M. Proxorovning kvant qurilmalarida ochiq optik rezanotor sifatida
Fabri-Pero (etaloni) interferometrini qo‘llash g‘oyasi hal qiluvchi omil bo‘ldi.
Birinchi gazli lazer (Laser –
light amplification by stimulated emission of radiation
– ya’ni yorug‘likni majburiy nurlanish hisobiga kuchaytirish demakdir) 1961 yilda
neon va geliy aralashmasida yaratildi. Uzluksiz ish holatida infraqizil sohada to‘lqin
uzunligi 1,15 mkm bo‘lgan kogerent nurlanish berdi. 1962
yilda geliy-neon
lazerlarida ko‘zga ko‘rinadigan sohada, 0,63 mkm to‘lqin uzunlikli, qizil rangli
kogerent nurlanish hosil qilindi. Shundan beri geliy–neon lazeri takominllashib
kelinmoqda.
