1.2 OPTIK KVANT GENERATORLARINING ISHLASH PRINSIPI Energetik sathlari invers ravishda bandlangan muhitning yorug`likni kogorent kuchaytirishi bunday nuhitdan monoxromatik nurlanishning yo`naltirilgan oqimi uchun foydalanish imkoniyatini belgilab beradi. Optik kvant generatoriningishini bayon qilishga o`tishdan oldin bu nomning na’nosi to`g`risida izoh beramiz.Aktifv muhitda yo`naltirilgan nurlanish oqimi hosil qilish uchun atomlar yoki molekulalarning, energiyaning mumkun bo`lgan qiymatlarining diskret to`plamiga ega bo`lgan va energiya kvantlari –fotonlar chiqaradigan kivant sistemalarining nurlanish proseslaridan foydalaniladi.Bu hol qo`llanilayotgan ‘optik kvant generator’ yoki qisqacha OKG degan terminning maqsadga muvofiqligini belgilaydi .O`tkazuvchanlik elektironlaring harakati qo`llaniladigan va nurlanish chastotalari past bo`lgan radiotexnik lampali generatorlardan kvant effektlar muhim ro`l o`ynaydi va bu generatorlarda bo`layotgan hodisalarning ko`chiligini klassik nuqtai nazardan tafsiflash mumkin . Kirishiga elektromagnit nurlanish beriladigan va uni kuchaytiradigan optik kuchaytirgichlardan farqli o’laroq optik kvant generator radiochastotalar diapazonidagi avtogeneratorlar kabi optik diapazondagi kogerent elektramagnit nurlanishlarni hosil qiladi. Shuning uchun optik kvant generator yoki lazer musbat teskari bog’lanishli qurilma bo’lib majburiy nurlanishlar kogerent kuchaytirish orqali elektromagnit nurlanishni hosil qiladi.
Elektromagnit nurlanishni olish uchun faol muhit yoki optik kuchaytirgich optik rezonator ichiga joylashtiriladi va unda faol muhit parametrlaridan kelib chiqqan holda turg’un elektromagnit to’lqinlar hosil qilinadi. Kuchaytiruvchi faol muhit va optik rezonatordan iborat bo’lgan lazerning chizmasi 1.2.1-rasmda berilgan.
Invers bandlikga ega ishchi 1 muhit undan o’tayotgan elektromagnit nurlanishni majburiy nurlanish hisobiga kuchay-tiradi. Ikki o’zora parallel joylashgan biri to’la qaytaruvchi 2 biri esa yassi va qisman o’tkazuv koeffisiyentiga ega ko’zgulardan 3 iborat optik rezonator ichida nurlanish chastotalari kuchaytirish chizig’i kengligi ichida yotuvchi. elektromagnit to’lqinni hosil qiladi. Uning bir qismini chiqish ko’zgusi (3) orqali tashqariga chiqariladi.
Uzunligi Lf parametrlari K0 It bo’lgan faol muhit ko’zgularining orali tik rezonator ichiga joylash-tirilgan bo’lsin.
Lazerdagi generatsiyaning manbai bo’lib, g’alayonlantirilgan faol zarraning spontan nurlanishi xizmat qiladi. Spontan nurlanish faol muhit bo’ylab tarqalganda, g’alayonlantirilgan zarralar bilan ta’sirlashishi natijasida ularni majburiy (kogerent) nurlanish berdiradi va bu jarayonda elektromagnit nurlanishning kogerent kuchaytirilishi ro’y beradi. Chegaralangan o’lchamga ega faol muhit va optik rezonator ko’zgulari oralig’ida optik o’q bo’ylab tarqalayotgan nurlanishlar maksimal darajada kuchaytiriladi. Bu holda, elektromagnit nurlanishning faol muhitni bir marta o’tishidagi kuchayishi
1.2.1-rasm. Optik kvant generator-lazerning prinsipal chizmasi.
e2K0Lf ni tashkil etadi va bu kuchayish chiqish koeffisiyenti bo’lgan ko’zgudagi hamda optik rezonator ichidagi yo’qotishlardan katta bo’lsa, optik rezonator ichida elektromagnit maydonning tebra-nishlari paydo bo’lib, turg’un holat vujudga keladi. Bu holdagi Kch kuchaytirish koeffisiyenti chegaraviy kuchaytirish koeffisiyenti deyiladi va u quyidagi
e2KrLf(1-)(1-)1 (1.2.1)
munosabat bilan aniqlanadi. Uning qiymati 1 shart bajarilganda
Kch (1.2.2)
miqdorga teng bo’ladi.
Bu yerda shuni ta’kidlash lozimki, chegaraviy KCh kuchaytirish koeffisiyenti, faol muhitning kuchaytirishni xarakterlovchi K0 koeffisiyentdan farqli o’laroq, real holatdan kelib chiqqan holda turg’un generatsiya shartlarini belgilaydi va optik rezanatorning xarakteristikasi bo’lib xizmat qiladi.
Shunday qilib, faol muhitning kuchaytirish koeffisiyenti K0 chegaraviy kuchaytirish KCh koeffisiyentidan katta bo’lsa, lazerda turg’un generatsiya boshlanadi va u kogerent elektromagnit tebra-nishlarni tarqata boshlaydi.
Lazerdan chiqayotgan nurlanish intensivligi optik rezonator ichida chiqish ko’zgusi tomon tarqalayotgan fotonlar zichligi chiqish ko’zgusining o’tkazish koeffisiyentiga bog’liq bo’ladi va quyidagi
Ih0npc2 (1.2.3)
ifoda bilan aniqlanadi.
turiladi. Natijada suyuqlikning pastki qismi yuqoriga, yuqori qismi pastga harakatlanadi. Suyuqlikning harakati Lorents tenglamalari orqali tavsiflanadi:
x’=(x-y),
y’=rx-y-xz,
z’=-bz+xy, (1.1.12)
bu yerda x’- suyuqlikning oqim tezligi;, y- va z – trubaning o’ng va quyi qismlarida temperaturaning o’rtacha qiymatdan og’ishi; b- geometrik parametr bo’lib, aylana uchun 1 ga teng; - qovushqoqlik va issiqlik o’tkazuvchanlik koeffitsiyentlari nisbati; r – isitilish darajasi.
1.1.2-rasm.
Bizning misolda =10, b=8/3, r=28. Agar bu qiymatlarni yuqoridagi (1.1.12) tenglamalarga qo’yib, ularni kompyuterda yechsak, x, y, z kattaliklarning vaqtga bog’lanishi uchun 1.1.3-rasmda ko’rsatilgan grafiklar hosil bo’ladi. Grafiklardan ko’rinib turibdiki, x, y, z kattaliklarda statsionar yoki davriylik kuzatilmaydi, lekin ular kvadratlarining o’rtachalari 2>, 2>, 2> statsionar bo’ladi. Agar x, y, z kattaliklarni bitta koordinatalar sistemasida ifodalasak, 1.1.4-rasmdagi grafik hosil bo’ladi.
1.1.3-rasm.
1.1.4-rasm.
Shunday qilib, nochiziqli tebranishlarning, xususan, lazerlarning paydo bo’lish jarayonlarida noizoxronlik, angarmoniklik va dinamik xaos kabi fundamental effektlar muxim ahamiyatga ega ekan
|
