லேசர் - சாதனம் மற்றும் செயல்பாட்டின் கொள்கை

ஒரு ஊடகம் வழியாக செல்லும் போது ஒளியின் இயல்பான நடத்தை

பொதுவாக, ஒரு ஊடகத்தின் வழியாக ஒளி செல்லும் போது, ​​அதன் தீவிரம் குறைகிறது. இந்த அட்டன்யூவேஷனின் எண் மதிப்பை Bouguer விதியிலிருந்து காணலாம்:

இந்தச் சமன்பாட்டில், நான் ஊடகத்திற்குள் நுழையும் மற்றும் வெளியேறும் ஒளி தீவிரங்களுக்கு கூடுதலாக, ஊடகத்தின் நேரியல் ஒளி உறிஞ்சுதல் குணகம் என்று அழைக்கப்படும் ஒரு காரணியும் உள்ளது. பாரம்பரிய ஒளியியலில், இந்த குணகம் எப்போதும் நேர்மறையாக இருக்கும்.

எதிர்மறை ஒளி உறிஞ்சுதல்

சில காரணங்களால் உறிஞ்சுதல் குணகம் எதிர்மறையாக இருந்தால் என்ன செய்வது? பிறகு என்ன? ஊடகம் வழியாகச் செல்லும்போது ஒளியின் பெருக்கம் இருக்கும்; உண்மையில், ஊடகம் எதிர்மறை உறிஞ்சுதலைக் காண்பிக்கும்.

அத்தகைய படத்தைக் கவனிப்பதற்கான நிலைமைகள் செயற்கையாக உருவாக்கப்படலாம். முன்மொழியப்பட்ட நிகழ்வை செயல்படுத்துவதற்கான வழி தொடர்பான கோட்பாட்டு கருத்து 1939 இல் சோவியத் இயற்பியலாளர் வாலண்டின் அலெக்ஸாண்ட்ரோவிச் ஃபேப்ரிகாண்ட் என்பவரால் உருவாக்கப்பட்டது.

ஒரு கற்பனையான ஒளி-பெருக்கி ஊடகத்தை அதன் வழியாகக் கடந்து செல்லும் போது, ​​ஃபேப்ரிகாந்த் ஒளி-பெருக்கத்தின் கொள்கையை முன்மொழிந்தார். மற்றும் 1955 இல்சோவியத் இயற்பியலாளர்களான Nikolai Genadievich Basov மற்றும் Alexander Mikhailovich Prokhorov ஆகியோர் இந்த ஃபேப்ரிகண்ட் யோசனையை மின்காந்த நிறமாலையின் ரேடியோ அலைவரிசைப் பகுதியில் பயன்படுத்தினார்கள்.

எதிர்மறை உறிஞ்சுதலின் சாத்தியத்தின் உடல் பக்கத்தைக் கவனியுங்கள். ஒரு இலட்சிய வடிவில், அணுக்களின் ஆற்றல் நிலைகளை கோடுகளாகக் குறிப்பிடலாம் - ஒவ்வொரு நிலையிலும் உள்ள அணுக்கள் E1 மற்றும் E2 ஆற்றல்களை மட்டுமே கண்டிப்பாக வரையறுக்கின்றன. இதன் பொருள், மாநிலத்திலிருந்து மாநிலத்திற்கு மாறும்போது, ​​​​ஒரு அணு துல்லியமாக வரையறுக்கப்பட்ட அலைநீளத்தின் ஒரே வண்ணமுடைய ஒளியை வெளியிடுகிறது அல்லது உறிஞ்சுகிறது.

ஆனால் யதார்த்தம் இலட்சியத்திலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ளது, உண்மையில் அணுக்களின் ஆற்றல் நிலைகள் ஒரு குறிப்பிட்ட வரையறுக்கப்பட்ட அகலத்தைக் கொண்டுள்ளன, அதாவது அவை சரியான மதிப்புகளின் கோடுகள் அல்ல. எனவே, நிலைகளுக்கு இடையேயான மாற்றங்களின் போது, ​​ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிலான உமிழப்படும் அல்லது உறிஞ்சப்பட்ட அதிர்வெண்கள் dv இருக்கும், இது மாற்றம் நிகழும் ஆற்றல் மட்டங்களின் அகலத்தைப் பொறுத்தது. E1 மற்றும் E2 மதிப்புகள் அணுவின் நடுத்தர ஆற்றல் நிலைகளை மட்டுமே குறிக்கப் பயன்படும்.

எனவே, E1 மற்றும் E2 ஆகியவை ஆற்றல் மட்டங்களின் நடுப்புள்ளிகள் என்று நாம் கருதுவதால், இந்த இரண்டு நிலைகளிலும் ஒரு அணுவைக் கருத்தில் கொள்ளலாம். E2>E1ஐ விடுங்கள். ஒரு அணு இந்த நிலைகளுக்கு இடையில் செல்லும் போது மின்காந்த கதிர்வீச்சை உறிஞ்சலாம் அல்லது வெளியிடலாம். தரை நிலை E1 இல் இருப்பதால், ஒரு அணு E2-E1 ஆற்றலுடன் வெளிப்புறக் கதிர்வீச்சை உறிஞ்சி ஒரு உற்சாகமான நிலை E2 க்குள் சென்றது (அத்தகைய மாற்றத்தின் நிகழ்தகவு ஐன்ஸ்டீன் குணகம் B12 க்கு விகிதாசாரமாகும்).

உற்சாகமான நிலையில் E2 இல் இருப்பதால், E2-E1 ஆற்றலுடன் வெளிப்புற கதிர்வீச்சின் செயல்பாட்டின் கீழ் உள்ள அணு E2-E1 ஆற்றலுடன் ஒரு குவாண்டத்தை வெளியிடுகிறது மற்றும் E1 ஆற்றல் மூலம் தரை நிலைக்கு மாற வேண்டிய கட்டாயத்தில் உள்ளது (அத்தகைய மாற்றத்தின் நிகழ்தகவு விகிதாசாரமாகும் ஐன்ஸ்டீன் குணகம் B21).

தொகுதி நிறமாலை அடர்த்தி w (v) கொண்ட ஒரே வண்ணமுடைய கதிர்வீச்சின் இணையான கற்றையானது, அலகு குறுக்கு வெட்டுப் பகுதி மற்றும் தடிமன் dx ஆகியவற்றைக் கொண்ட ஒரு பொருளின் வழியாகச் சென்றால், அதன் தீவிரம் மதிப்பால் மாறும்:

இங்கே n1 என்பது E1 நிலைகளில் உள்ள அணுக்களின் செறிவு, n2 என்பது E2 நிலைகளில் உள்ள அணுக்களின் செறிவு.

சமன்பாட்டின் வலது புறத்தில் உள்ள நிலைமைகளை மாற்றியமைத்து, B21 = B12 எனக் கருதி, பின்னர் B21க்கான வெளிப்பாட்டை மாற்றுவதன் மூலம், குறுகிய ஆற்றல் மட்டங்களில் ஒளி தீவிரத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்கான சமன்பாட்டைப் பெறுகிறோம்:

நடைமுறையில், மேலே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, ஆற்றல் நிலைகள் எல்லையற்ற குறுகியதாக இல்லை, எனவே அவற்றின் அகலம் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளப்பட வேண்டும். உருமாற்றங்கள் மற்றும் பல சூத்திரங்களின் விளக்கத்துடன் கட்டுரையை ஒழுங்கீனம் செய்யாமல் இருக்க, அதிர்வெண் வரம்பில் நுழைந்து பின்னர் x க்கு மேல் ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம், சராசரியின் உண்மையான உறிஞ்சுதல் குணகத்தைக் கண்டுபிடிப்பதற்கான சூத்திரத்துடன் முடிவடையும் என்பதை நாங்கள் கவனிக்கிறோம்:

தெர்மோடைனமிக் சமநிலையின் நிலைமைகளின் கீழ், குறைந்த ஆற்றல் நிலையில் உள்ள அணுக்களின் செறிவு n1 எப்போதும் உயர் நிலை E2 இல் உள்ள அணுக்களின் செறிவு n2 ஐ விட அதிகமாக இருக்கும் என்பது தெளிவாக இருப்பதால், சாதாரண நிலைமைகளின் கீழ் எதிர்மறை உறிஞ்சுதல் சாத்தியமற்றது, அதை பெருக்க முடியாது. எந்த கூடுதல் நடவடிக்கையும் எடுக்காமல் உண்மையான சூழலைக் கடந்து செல்வதன் மூலம் வெளிச்சம்...

எதிர்மறை உறிஞ்சுதல் சாத்தியமாகும் பொருட்டு, ஊடகத்தில் ஒரு உற்சாகமான நிலை E2 இல் உள்ள அணுக்களின் செறிவு நில நிலை E1 இல் உள்ள அணுக்களின் செறிவை விட அதிகமாக இருக்கும் போது நிலைமைகளை உருவாக்குவது அவசியம், அதாவது, ஒழுங்கமைக்க வேண்டியது அவசியம். அவற்றின் ஆற்றல் நிலைகளுக்கு ஏற்ப ஊடகத்தில் அணுக்களின் தலைகீழ் விநியோகம்.

சுற்றுச்சூழலின் ஆற்றல் உந்தி தேவை

ஆற்றல் மட்டங்களின் தலைகீழ் மக்கள்தொகையை ஒழுங்கமைக்க (செயலில் உள்ள ஊடகத்தைப் பெற) உந்தி (எ.கா. ஆப்டிகல் அல்லது எலக்ட்ரிக்கல்) பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஆப்டிகல் பம்பிங் என்பது அணுக்களால் இயக்கப்படும் கதிர்வீச்சை உறிஞ்சுவதை உள்ளடக்கியது, இதன் காரணமாக இந்த அணுக்கள் உற்சாகமான நிலைக்குச் செல்கின்றன.

வாயு ஊடகத்தில் மின் உந்தி, வாயு வெளியேற்றத்தில் உள்ள எலக்ட்ரான்களுடன் நெகிழ்ச்சியற்ற மோதல்களால் அணுக்களின் உற்சாகத்தை உள்ளடக்கியது. ஃபேப்ரிகாந்தின் கூற்றுப்படி, அணுக்களின் சில குறைந்த ஆற்றல் நிலைகள் மூலக்கூறு அசுத்தங்கள் மூலம் அகற்றப்பட வேண்டும்.

இரண்டு-நிலை ஊடகத்தில் ஆப்டிகல் பம்பிங்கைப் பயன்படுத்தி செயலில் உள்ள ஊடகத்தைப் பெறுவது நடைமுறையில் சாத்தியமற்றது, ஏனெனில் அளவு அடிப்படையில் ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு அணுக்களின் மாற்றங்கள் நிலை E1 இலிருந்து நிலை E2 க்கும் நேர்மாறாகவும் (!) இந்த விஷயத்தில் சமமாக இருக்கும், அதாவது குறைந்தபட்சம் மூன்று அடுக்கு அமைப்பை நாட வேண்டியது அவசியம்.

மூன்று-நிலை உந்தி அமைப்பைக் கவனியுங்கள். ஃபோட்டான் ஆற்றல் E3-E1 உடன் வெளிப்புறக் கதிர்வீச்சு ஊடகத்தில் செயல்படட்டும், அதே நேரத்தில் நடுத்தர அணுக்கள் E1 ஆற்றலுடன் மாநிலத்திலிருந்து E3 ஆற்றலுடன் மாநிலத்திற்குச் செல்கின்றன. E3 ஆற்றல் நிலையில் இருந்து, E2 நிலைக்கு மற்றும் E1 க்கு தன்னிச்சையான மாற்றங்கள் சாத்தியமாகும். ஒரு தலைகீழ் மக்கள்தொகையைப் பெற (ஒரு குறிப்பிட்ட ஊடகத்தில் E2 அளவுடன் அதிகமான அணுக்கள் இருக்கும்போது), E2 அளவை E3 ஐ விட நீண்ட காலம் வாழ வைக்க வேண்டும். இதைச் செய்ய, பின்வரும் நிபந்தனைகளுக்கு இணங்குவது முக்கியம்:

இந்த நிபந்தனைகளுடன் இணங்குவது E2 நிலையில் உள்ள அணுக்கள் நீண்ட காலம் இருக்கும், அதாவது E3 இலிருந்து E1 மற்றும் E3 இலிருந்து E2 க்கு தன்னிச்சையான மாற்றங்களின் நிகழ்தகவு E2 இலிருந்து E1 க்கு தன்னிச்சையான மாற்றங்களின் நிகழ்தகவை மீறுகிறது. பின்னர் E2 நிலை நீடித்ததாக மாறும், மேலும் E2 மட்டத்தில் அத்தகைய நிலையை மெட்டாஸ்டேபிள் என்று அழைக்கலாம். எனவே, அதிர்வெண் v = (E3 — E1) / h கொண்ட ஒளி அத்தகைய செயலில் உள்ள ஊடகத்தின் வழியாக செல்லும் போது, ​​இந்த ஒளி பெருக்கப்படும். இதேபோல், நான்கு-நிலை அமைப்பைப் பயன்படுத்தலாம், பின்னர் E3 நிலை மெட்டாஸ்டபிள் இருக்கும்.

லேசர் சாதனம்

எனவே, லேசர் மூன்று முக்கிய கூறுகளை உள்ளடக்கியது: ஒரு செயலில் உள்ள ஊடகம் (இதில் அணுக்களின் ஆற்றல் மட்டங்களின் மக்கள்தொகை தலைகீழ் உருவாக்கம்), ஒரு உந்தி அமைப்பு (மக்கள்தொகை தலைகீழ் பெறுவதற்கான ஒரு சாதனம்) மற்றும் ஒரு ஆப்டிகல் ரெசனேட்டர் (இது கதிர்வீச்சைப் பெருக்கும். பல முறை மற்றும் வெளியீட்டின் இயக்கப்பட்ட கற்றை உருவாக்குகிறது). செயலில் உள்ள ஊடகம் திட, திரவ, வாயு அல்லது பிளாஸ்மாவாக இருக்கலாம்.

உந்தி தொடர்ச்சியாக அல்லது துடிப்புடன் செய்யப்படுகிறது. தொடர்ச்சியான உந்தி மூலம், நடுத்தரத்தின் அதிக வெப்பம் மற்றும் இந்த அதிக வெப்பத்தின் விளைவுகளால் நடுத்தர வழங்கல் வரையறுக்கப்படுகிறது. துடிப்புள்ள உந்தியில், ஒவ்வொரு தனித் துடிப்பின் பெரிய சக்தியின் காரணமாக, ஊடகத்தில் துண்டு துண்டாக அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட பயனுள்ள ஆற்றல் அதிகமாகப் பெறப்படுகிறது.

வெவ்வேறு லேசர்கள் - வெவ்வேறு உந்தி

சாலிட்-ஸ்டேட் லேசர்கள், சக்தி வாய்ந்த வாயு-வெளியேற்ற ஃப்ளாஷ்கள், ஃபோகஸ் செய்யப்பட்ட சூரிய ஒளி அல்லது வேறு லேசர் மூலம் வேலை செய்யும் ஊடகத்தை கதிரியக்கப்படுத்துவதன் மூலம் பம்ப் செய்யப்படுகின்றன. இது எப்பொழுதும் துடிப்புள்ள பம்பிங் ஆகும், ஏனெனில் சக்தி அதிகமாக இருப்பதால், வேலைத் தடி தொடர்ச்சியான செயல்பாட்டின் கீழ் சரிந்துவிடும்.

திரவ மற்றும் வாயு லேசர்கள் மின் வெளியேற்றத்துடன் உந்தப்படுகின்றன.இரசாயன ஒளிக்கதிர்கள் அவற்றின் செயலில் உள்ள ஊடகத்தில் இரசாயன எதிர்வினைகள் நிகழ்வதைக் கருதுகின்றன, இதன் விளைவாக அணுக்களின் தலைகீழ் மக்கள்தொகை எதிர்வினையின் தயாரிப்புகளிலிருந்து அல்லது பொருத்தமான நிலை கட்டமைப்பைக் கொண்ட சிறப்பு அசுத்தங்களிலிருந்து பெறப்படுகிறது.

செமிகண்டக்டர் லேசர்கள் pn சந்திப்பு அல்லது எலக்ட்ரான் கற்றை மூலம் முன்னோக்கி மின்னோட்டத்தால் உந்தப்படுகின்றன. கூடுதலாக, ஒளிச்சேர்க்கை அல்லது வாயு மாறும் முறை (சூடான வாயுக்களின் திடீர் குளிர்வித்தல்) போன்ற உந்தி முறைகள் உள்ளன.

ஆப்டிகல் ரெசனேட்டர் - லேசரின் இதயம்

ஆப்டிகல் ரெசனேட்டர் என்பது ஒரு ஜோடி கண்ணாடிகளின் அமைப்பாகும், எளிமையான வழக்கில், இரண்டு கண்ணாடிகள் (குழிவான அல்லது இணையாக) ஒன்றுக்கொன்று எதிரே நிலைத்திருக்கும், மேலும் அவற்றுக்கிடையே ஒரு பொதுவான ஆப்டிகல் அச்சில் ஒரு படிக அல்லது ஒரு செயலில் உள்ள ஊடகம் உள்ளது. வாயு கொண்ட cuvette. ஊடகம் வழியாக ஒரு கோணத்தில் கடந்து செல்லும் ஃபோட்டான்கள் அதை பக்கவாட்டில் விட்டுவிடுகின்றன, மேலும் அச்சில் நகரும் அவை பல முறை பிரதிபலிக்கப்பட்டு, பெருக்கப்பட்டு ஒரு ஒளிஊடுருவக்கூடிய கண்ணாடி வழியாக வெளியேறும்.

இது லேசர் கதிர்வீச்சை உருவாக்குகிறது - ஒத்திசைவான ஃபோட்டான்களின் கற்றை - கண்டிப்பாக இயக்கப்பட்ட கற்றை. கண்ணாடிகளுக்கு இடையே ஒளியின் ஒரு பத்தியின் போது, ​​ஆதாயத்தின் அளவு ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும் - இரண்டாவது கண்ணாடியின் மூலம் கதிர்வீச்சு இழப்பின் அளவு (கண்ணாடி சிறப்பாக கடத்துகிறது, இந்த வரம்பு அதிகமாக இருக்க வேண்டும்).

ஒளி பெருக்கத்தை திறம்பட செயல்படுத்த, செயலில் உள்ள ஊடகத்திற்குள் ஒளியின் பாதையை அதிகரிப்பது மட்டுமல்லாமல், ரெசனேட்டரை விட்டு வெளியேறும் அலைகள் ஒருவருக்கொருவர் கட்டத்தில் இருப்பதை உறுதி செய்வதும் அவசியம், பின்னர் குறுக்கிடும் அலைகள் கொடுக்கும். அதிகபட்ச சாத்தியமான வீச்சு.

இந்த இலக்கை அடைய, ரெசனேட்டரில் உள்ள ஒவ்வொரு அலைகளும் மூலக் கண்ணாடியில் ஒரு புள்ளிக்குத் திரும்புவது மற்றும் பொதுவாக, செயலில் உள்ள ஊடகத்தின் எந்தப் புள்ளியிலும், தன்னிச்சையான எண்ணிக்கையிலான சரியான பிரதிபலிப்புகளுக்குப் பிறகு முதன்மை அலையுடன் கட்டத்தில் இருப்பது அவசியம். . இரண்டு வருவாய்களுக்கு இடையே அலையால் பயணிக்கும் ஒளியியல் பாதை நிபந்தனையை பூர்த்தி செய்யும் போது இது சாத்தியமாகும்:

m என்பது ஒரு முழு எண், இந்த நிலையில் கட்ட வேறுபாடு 2P இன் பெருக்கமாக இருக்கும்:

இப்போது, ​​​​ஒவ்வொரு அலைகளும் முந்தைய ஒன்றிலிருந்து 2pi ஆல் வேறுபடுவதால், ரெசனேட்டரை விட்டு வெளியேறும் அனைத்து அலைகளும் ஒருவருக்கொருவர் கட்டத்தில் இருக்கும், இது அதிகபட்ச அலைவீச்சு குறுக்கீட்டைக் கொடுக்கும். ரெசனேட்டர் வெளியீட்டில் கிட்டத்தட்ட ஒரே வண்ணமுடைய இணையான கதிர்வீச்சைக் கொண்டிருக்கும்.

ரெசனேட்டருக்குள் இருக்கும் கண்ணாடிகளின் செயல்பாடு, ரெசனேட்டரின் உள்ளே நிற்கும் அலைகளுடன் தொடர்புடைய முறைகளின் பெருக்கத்தை வழங்கும்; மற்ற முறைகள் (உண்மையான நிலைமைகளின் தனித்தன்மையின் காரணமாக எழும்) பலவீனமடையும்.

ரூபி லேசர் - முதல் திட நிலை

முதல் திட நிலை சாதனம் 1960 இல் அமெரிக்க இயற்பியலாளர் தியோடர் மைமன் என்பவரால் உருவாக்கப்பட்டது. இது ஒரு ரூபி லேசர் (ரூபி - Al2O3, சில லட்டு தளங்கள் - 0.5% க்குள் - மூன்று முறை அயனியாக்கம் செய்யப்பட்ட குரோமியத்தால் மாற்றப்படுகின்றன; அதிக குரோமியம், ரூபி படிகத்தின் இருண்ட நிறம்).

1960 இல் டாக்டர் டெட் மேமன் வடிவமைத்த முதல் வெற்றிகரமான வேலை செய்யும் லேசர்.

4 முதல் 20 மிமீ விட்டம் மற்றும் 30 முதல் 200 மிமீ நீளம் கொண்ட மிகவும் ஒரே மாதிரியான படிகத்தால் செய்யப்பட்ட ஒரு ரூபி சிலிண்டர், அதன் கவனமாக பளபளப்பான முனைகளில் பயன்படுத்தப்படும் வெள்ளி அடுக்குகளின் வடிவத்தில் செய்யப்பட்ட இரண்டு கண்ணாடிகளுக்கு இடையில் வைக்கப்படுகிறது. உருளை. ஒரு சுழல் வடிவ வாயு வெளியேற்ற விளக்கு ஒரு சிலிண்டரை அதன் முழு நீளத்திலும் சூழ்ந்துள்ளது மற்றும் ஒரு மின்தேக்கி மூலம் உயர் மின்னழுத்தத்துடன் வழங்கப்படுகிறது.

விளக்கை இயக்கும்போது, ​​ரூபி தீவிரமாக கதிர்வீச்சு செய்யப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் குரோமியம் அணுக்கள் நிலை 1 இலிருந்து நிலை 3 க்கு நகரும் (அவை 10-7 வினாடிகளுக்கு குறைவாக இந்த உற்சாகமான நிலையில் உள்ளன), இங்குதான் பெரும்பாலும் மாறுகிறது. நிலை 2 உணரப்படுகிறது - ஒரு மெட்டாஸ்டபிள் நிலைக்கு. அதிகப்படியான ஆற்றல் ரூபி படிக லட்டுக்குள் மாற்றப்படுகிறது. நிலை 3 இலிருந்து நிலை 1 க்கு தன்னிச்சையான மாற்றங்கள் முக்கியமற்றவை.

நிலை 2 இலிருந்து நிலை 1 க்கு மாறுவது தேர்வு விதிகளால் தடைசெய்யப்பட்டுள்ளது, எனவே இந்த நிலையின் காலம் சுமார் 10-3 வினாடிகள் ஆகும், இது நிலை 3 ஐ விட 10,000 மடங்கு அதிகமாகும், இதன் விளைவாக, அணுக்கள் நிலை 2 உடன் ரூபியில் குவிகின்றன - இது நிலை 2 இன் தலைகீழ் மக்கள்தொகை ஆகும்.

தன்னிச்சையான மாற்றங்களின் போது தன்னிச்சையாக எழும், ஃபோட்டான்கள் நிலை 2 இலிருந்து நிலை 1 க்கு கட்டாய மாற்றங்களை ஏற்படுத்தலாம் மற்றும் இரண்டாம் நிலை ஃபோட்டான்களின் பனிச்சரிவை தூண்டலாம், ஆனால் இந்த தன்னிச்சையான மாற்றங்கள் சீரற்றவை மற்றும் அவற்றின் ஃபோட்டான்கள் குழப்பமாக பரவுகின்றன, பெரும்பாலும் அதன் பக்கச்சுவர் வழியாக ரெசனேட்டரை விட்டுச் செல்கின்றன.

ஆனால் அச்சில் தாக்கும் ஃபோட்டான்கள் கண்ணாடியிலிருந்து பல பிரதிபலிப்புகளுக்கு உட்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் இரண்டாம் நிலை ஃபோட்டான்களின் கட்டாய உமிழ்வை ஏற்படுத்துகின்றன, இது மீண்டும் தூண்டப்பட்ட உமிழ்வைத் தூண்டுகிறது, மேலும் பல. இந்த ஃபோட்டான்கள் முதன்மையான திசையைப் போலவே நகரும் மற்றும் படிகத்தின் அச்சில் உள்ள ஃப்ளக்ஸ் பனிச்சரிவு போல அதிகரிக்கும்.

ஃபோட்டான்களின் பெருக்கப்படும் ஓட்டம் ரெசனேட்டரின் பக்க ஒளிஊடுருவக்கூடிய கண்ணாடியின் வழியாக பிரமாண்டமான தீவிரம் கொண்ட கண்டிப்பான திசை ஒளி கற்றை வடிவில் வெளியேறும். ரூபி லேசர் 694.3 nm அலைநீளத்தில் இயங்குகிறது, அதே நேரத்தில் துடிப்பு சக்தி 109 W வரை இருக்கும்.

ஹீலியம் கொண்ட நியான் லேசர்

ஹீலியம்-நியான் (ஹீலியம் / நியான் = 10/1) லேசர் மிகவும் பிரபலமான வாயு லேசர்களில் ஒன்றாகும். வாயு கலவையில் அழுத்தம் சுமார் 100 Pa ஆகும்.நியான் செயலில் உள்ள வாயுவாக செயல்படுகிறது, இது தொடர்ச்சியான பயன்முறையில் 632.8 nm அலைநீளத்துடன் ஃபோட்டான்களை உருவாக்குகிறது. ஹீலியத்தின் செயல்பாடு நியானின் மேல் ஆற்றல் மட்டங்களில் ஒன்றிலிருந்து ஒரு தலைகீழ் மக்கள்தொகையை உருவாக்குவதாகும். அத்தகைய லேசரின் ஸ்பெக்ட்ரம் அகலம் சுமார் 5 * 10-3 ஹெர்ட்ஸ் கோஹரன்ஸ் நீளம் 6 * 1011 மீ, ஒத்திசைவு நேரம் 2 * 103 ° C ஆகும்.

ஒரு ஹீலியம்-நியான் லேசர் பம்ப் செய்யப்படும்போது, ​​உயர் மின்னழுத்த மின் வெளியேற்றமானது ஹீலியம் அணுக்களை E2 மட்டத்தின் மெட்டாஸ்டபிள் உற்சாக நிலைக்கு மாற்றுவதைத் தூண்டுகிறது. இந்த ஹீலியம் அணுக்கள் E1 தரை நிலையில் உள்ள நியான் அணுக்களுடன் உறுதியற்ற முறையில் மோதுகின்றன, அவற்றின் ஆற்றலை மாற்றுகின்றன. நியானின் E4 அளவின் ஆற்றல் ஹீலியத்தின் E2 அளவை விட 0.05 eV அதிகமாக உள்ளது. அணு மோதல்களின் இயக்க ஆற்றலால் ஆற்றல் பற்றாக்குறை ஈடுசெய்யப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, நியானின் E4 மட்டத்தில், E3 அளவைப் பொறுத்து ஒரு தலைகீழ் மக்கள் தொகை பெறப்படுகிறது.

நவீன ஒளிக்கதிர்களின் வகைகள்

செயலில் உள்ள ஊடகத்தின் நிலைக்கு ஏற்ப, லேசர்கள் பிரிக்கப்படுகின்றன: திட, திரவ, வாயு, குறைக்கடத்தி மற்றும் படிக. உந்தி முறையின்படி, அவை இருக்கலாம்: ஆப்டிகல், கெமிக்கல், வாயு வெளியேற்றம். தலைமுறையின் தன்மையால், லேசர்கள் பிரிக்கப்படுகின்றன: தொடர்ச்சியான மற்றும் துடிப்பு. இந்த வகையான லேசர்கள் மின்காந்த நிறமாலையின் புலப்படும் வரம்பில் கதிர்வீச்சை வெளியிடுகின்றன.

ஆப்டிகல் லேசர்கள் மற்றவர்களை விட பின்னர் தோன்றின. அவை அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு வரம்பில் கதிர்வீச்சை உருவாக்கும் திறன் கொண்டவை, அத்தகைய கதிர்வீச்சு (8 மைக்ரான் வரை அலைநீளத்தில்) ஒளியியல் தகவல்தொடர்புகளுக்கு மிகவும் பொருத்தமானது. ஆப்டிகல் லேசர்கள் மையத்தில் ஒரு ஃபைபர் கொண்டிருக்கும், அதில் பொருத்தமான அரிய பூமி உறுப்புகளின் பல அயனிகள் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டுள்ளன.

ஒளி வழிகாட்டி, மற்ற வகை லேசர்களைப் போலவே, ஒரு ஜோடி கண்ணாடிகளுக்கு இடையில் நிறுவப்பட்டுள்ளது.பம்ப் செய்வதற்கு, தேவையான அலைநீளத்துடன் கூடிய லேசர் கதிர்வீச்சு ஃபைபருக்குள் செலுத்தப்படுகிறது, இதனால் அரிய பூமி உறுப்புகளின் அயனிகள் அதன் செயல்பாட்டின் கீழ் ஒரு உற்சாகமான நிலைக்கு செல்கின்றன. குறைந்த ஆற்றல் நிலைக்குத் திரும்பும்போது, ​​இந்த அயனிகள் லேசரை விட நீண்ட அலைநீளத்துடன் ஃபோட்டான்களை வெளியிடுகின்றன.

இந்த வழியில், ஃபைபர் லேசர் ஒளியின் ஆதாரமாக செயல்படுகிறது. அதன் அதிர்வெண் சேர்க்கப்பட்ட அரிய பூமி கூறுகளின் வகையைப் பொறுத்தது. ஃபைபர் தானே ஹெவி மெட்டல் ஃவுளூரைடால் ஆனது, இது அகச்சிவப்பு வரம்பின் அதிர்வெண்ணில் லேசர் கதிர்வீச்சின் திறமையான தலைமுறையை விளைவிக்கிறது.

எக்ஸ்ரே லேசர்கள் ஸ்பெக்ட்ரமின் எதிர் பக்கத்தை ஆக்கிரமித்துள்ளன - புற ஊதா மற்றும் காமா இடையே - இவை 10-7 முதல் 10-12 மீ வரையிலான அலைநீளங்களைக் கொண்ட அளவுகளின் ஆர்டர்கள். இந்த வகை லேசர்கள் அனைத்து வகையான லேசர்களிலும் அதிக துடிப்பு பிரகாசத்தைக் கொண்டுள்ளன.

முதல் எக்ஸ்ரே லேசர் 1985 இல் அமெரிக்காவில் லிவர்மோர் ஆய்வகத்தில் கட்டப்பட்டது. லாரன்ஸ். செலினியம் அயனிகளில் உருவாக்கப்பட்ட லேசர், அலைநீளம் வரம்பு 18.2 முதல் 26.3 nm வரை உள்ளது, மேலும் அதிக பிரகாசம் 20.63 nm அலைநீளக் கோட்டில் விழுகிறது. இன்று, 4.6 nm அலைநீளம் கொண்ட லேசர் கதிர்வீச்சு அலுமினியம் அயனிகளால் அடையப்பட்டுள்ளது.

எக்ஸ்ரே லேசர் 100 பிஎஸ் முதல் 10 என்எஸ் வரையிலான பருப்புகளால் உருவாக்கப்படுகிறது, இது பிளாஸ்மா உருவாக்கத்தின் வாழ்நாளைப் பொறுத்தது.

உண்மை என்னவென்றால், எக்ஸ்ரே லேசரின் செயலில் உள்ள ஊடகம் மிகவும் அயனியாக்கம் செய்யப்பட்ட பிளாஸ்மா ஆகும், எடுத்துக்காட்டாக, யட்ரியம் மற்றும் செலினியம் ஆகியவற்றின் மெல்லிய படலம் புலப்படும் அல்லது அகச்சிவப்பு நிறமாலையில் உயர் சக்தி லேசர் மூலம் கதிர்வீச்சு செய்யப்படும்போது பெறப்படுகிறது.

ஒரு துடிப்பில் உள்ள எக்ஸ்ரே லேசரின் ஆற்றல் 10 mJ ஐ அடைகிறது. பம்ப் பவர் மற்றும் நேரடி கதிர்வீச்சு விகிதம் சுமார் 0.00001 ஆகும்.