Лазэр: розьніца паміж вэрсіямі
Змесціва выдалена Змесціва дададзена
артаграфія |
Knedlik-Pod (гутаркі | унёсак) |
||
Радок 10:
Першакрыніцай генэрацыі ёсьць спантаннае выпраменьваньне, таму для пераемнасьці пакаленьняў фатонаў патрабуецца [[станоўчая зваротная сувязь]], за кошт якой фатоны выклікаюць наступнае вымушанае выпраменьваньне. Актыўнае (працоўнае) асяродзьдзе лазэра зьмяшчаецца ў [[аптычны рэзанатар]]. У найпрасьцейшым выглядзе рэзанатар складаецца з 2 люстэрак, адно зь якіх напаўпразрыстае — празь яго прамень лазэра часткова выходзіць з рэзанатара. У выніку адлюстраваньня ад люстэрак пучок выпраменьваньня шматразова праходзіць па рэзанатару і выклікае ў ім вымушаныя пераходы. Выпраменьваньне бывае бесьперапынным і імпульсным. Шляхам выкарыстаньня прыбораў (вярчэльная [[прызма]], ячэйкі Кэра) для хуткага выключэньня і ўключэньня зваротнай сувязі і памяншэньня тым самым пэрыяду імпульсаў ствараюць умовы для генэрацыі магутнага выпраменьваньня ([[гіганцкія імпульсы]]). Такі спосаб працы лазэра называюць мадуляванай [[Дыхтоўнасьць|дыхтоўнасьцю]].
Створанае лазэрам выпраменьваньне ёсьць [[Монахраматычнае выпраменьваньне|монахраматычным]]. Яго [[Спэктар выпраменьваньня|спэктар]] складаецца з адной або з дыскрэтнага набору [[Даўжыня хвалі|даўжыняў хваляў]], бо імавернасьць выпраменьваньня фатона вызначанай даўжыні хвалі большая, чым блізка разьмешчанай, зьвязанай з пашырэньнем спэктральнай лініі. Адпаведна імавернасьць вымушаных пераходаў на гэтай [[Частасьць|частаце]] таксама мае максымум. Таму паступова ў ходзе генэрацыі фатоны дадзенай даўжыні хвалі будуць пераважаць над усімі астатнімі фатонамі. З-за адмысловага разьмяшчэньня люстэркаў у лазэрным промні захоўваюцца толькі тыя фатоны, якія распаўсюджваюцца ў кірунку, паралельным [[Аптычная вось|аптычнай восі]] рэзанатара на малой адлегласьці ад яе. Астатнія фатоны хутка пакідаюць
== Будова ==
Радок 30:
<center><math>~I_l=I_0 \exp (a_2l),</math></center>
дзе a<sub>2</sub> — каэфіцыэнт квантавага ўзмацненьня. У лазэрах узмацненьне адбываецца, пакуль велічыня энэргіі, якая паступае за кошт вымушанага выпраменьваньня энэргіі, не зраўняецца зь велічынёй энэргіі, якая губляецца ў рэзанатары. Страты адбываюцца ў сувязі з насычэньнем мэтастабільнага ўзроўню працоўнага рэчыва,
=== Прылада напампоўкі ===
Інвэрсную населенасьць асяродзьдзя ў цьвердацелым лазэры ствараюць за кошт апраменьваньня магутнымі [[Газаразрадная лямпа|газаразраднымі лямпамі-ўспышкамі]], сфакусаванымі [[Сонца|сонечным]] выпраменьваньнем (аптычная напампоўка) і выпраменьваньнем паўправадніковых лазэраў. Праца ажыцьцяўляецца толькі імпульсным спосабам у сувязі з патрэбай у вялікіх [[Шчыльнасьць энэргіі|шчыльнасьцях энэргіі]] напампоўкі, што пры працяглым узьдзеяньні выклікаюць моцны разагрэў і разбурэньне стрыжня працоўнага рэчыва. Газавы і вадкасны лазэры (геля-нэонавы, на фарбавальніках) напампоўваюць электрычным разрадам. Такія лазэры працуюць бесьперапынна. Хімічны лазэр напампоўваюць [[Хімічная рэакцыя|хімічнымі рэакцыямі]] у працоўным асяродзьдзі. Інвэрсія насельніцтва ўзьнікае ў прадуктах рэакцыі або ў адмыслова ўведзеных прымешках з адпаведнай будовай энэргетычных узроўняў. Паўправадніковы лазэр напампоўваецца моцным прамым [[Электрычны ток|токам]] праз [[p-n пераход]] і пучком [[электрон]]аў. Іншыя спосабы напампоўкі: газадынамічны, заснаваны на рэзкім ахалоджваньні папярэдне нагрэтых газаў; [[фотадысацыяцыя]], як від хімічнай напампоўкі.
Звычайная 3-узроўневая напампоўка працоўнага асяродзьдзя выкарыстоўваецца
У [[нэадым]]авым лазэры выпраменьваньне адбываецца на іёнах нэадыму Nd<sup>3+</sup> і выкарыстоўваецца 4-узроўневая напампоўка. Між мэтастабільным ''E''<sub>2</sub> і асноўным узроўнем ''E''<sub>0</sub> ёсьць прамежкавы — працоўны ўзровень ''E''<sub>1</sub>. Вымушанае выпраменьваньне адбываецца пры пераходзе атама між узроўнямі ''E''<sub>2</sub> і ''E''<sub>1</sub>. Інвэрсная населенасьць дасягаецца, бо час жыцьця верхняга працоўнага ўзроўню (''E''<sub>2</sub>) на некалькі парадкаў большы за час жыцьця ніжняга ўзроўню (''E''<sub>1</sub>). У выніку
=== Аптычны рэзанатар ===
Радок 54:
<center><math>~2L \cos \varphi = n \lambda.</math></center>
У выніку інтэнсіўнасьць пучка прамянёў лазэра адрозьніваецца ў розных кропках [[Плоскасьць|плоскасьці]], пэрпэндыкулярнай гэтаму пучку. Назіраецца спалучэньне сьветлых плямаў, падзеленых цёмнымі вузлавымі лініямі. Для пазьбяганьня такой зьявы выкарыстоўваюць [[Дыяфрагма (оптыка)|дыяфрагмы]],
== Віды ==
Радок 65:
*** ''Квантавы каскадны''. Паўправадніковы лазэр, які выпраменьвае ў сярэднім і далёкім [[Інфрачырвоны дыяпазон|інфрачырвоным дыяпазоне]]. Выпраменьваньне ўзьнікае пры пераходзе электронаў між слаямі гетэраструктураў паўправадніка і складаецца з 2 відаў прамянёў. Другасны прамень не патрабуе вялікіх выдаткаў энэргіі.
*** ''Вэртыкальна-выпраменьвальны'' (павярхоўна-выпраменьвальны з вэртыкальным рэзанатарам). Дыёдны паўправадніковы лазэр, які выпраменьвае [[сьвятло]] ў кірунку, пэрпэндыкулярным паверхні крышталя.
* ''На фарбавальніках''. Выкарыстоўвае ў якасьці працоўнага
* ''Газавы''. Працоўным асяродзьдзем зьяўляецца сумесь [[газ]]аў і [[пар]]оў.
** ''Газадынамічны''. Мае цеплавую напампоўку.
** ''Эксымерны''. Працуе на энэргетычных пераходах эксымерных малекулаў (дымеры высакародных газаў і іх монагалягенідаў), здольных існаваць толькі некаторы час ва ўзбуджаным стане. Напампоўка ажыцьцяўляецца прапусканьнем праз газавую сумесь пучка электронаў, пад узьдзеяньнем якіх атамы пераходзяць ва ўзбуджаны стан з утварэньнем эксымераў, што ўвасабляюць асяродзьдзе з інвэрсіяй населенасьці. Адрозьніваецца высокімі энэргетычнымі ўласьцівасьцямі, малым роскідам [[Даўжыня хвалі|даўжыні хвалі]] генэрацыі і магчымасьці яе плыўнай перабудовы ў шырокім дыяпазоне.
** ''Хімічны''. Крыніцай энэргіі служаць хімічныя рэакцыі між складнікамі працоўнага
* ''На свабодных электронах''. Працоўным асяродзьдзем служыць паток свабодных [[электрон]]аў, якія вагаюцца ў вонкавым [[Электрамагнітнае поле|электрамагнітным полі]] (за кошт чаго
* ''Валаконны''. Рэзанатар на аснове [[Аптычнае валакно|аптычнага валакна]], усярэдзіне якога генэруецца выпраменьваньне. Пры цалкам валаконным выкананьні называецца цэльнавалаконным, пры камбінаваным выкарыстаньні валаконных і іншых складнікаў у канструкцыі называецца валаконна-дыскрэтным або гібрыдным.
* ''Рэнтгенаўскі і гама-лазэры''. Распрацоўваюцца.
Радок 76:
== Выкарыстаньне ==
[[Файл:Classical spectacular laser effects.jpg|значак|250пкс|Лазэрнае відовішча на канцэрце]]
Лазэры шырока выкарыстоўваюцца ў шматлікіх галінах [[Навука|навукі]] і [[Тэхніка|тэхнікі]], а таксама ў [[Побыт|побыце]] (прайгравальнік [[кампакт-дыск]]аў, [[лазэрны прынтар]], счытвальнік [[штрых-код]]аў, [[лазэрная ўказка]]). Высокая шчыльнасьць энэргіі выпраменьваньня дазваляе выконваць мясцовую цеплавую і мэханічную апрацоўку (рэзаньне, [[зварка]], пайка, [[гравіроўка]]). Дакладнае вызначэньне плошчы нагрэву дазваляе зварваць [[Кераміка|кераміку]] і [[мэтал]]. Прамень лазэра магчыма сфакусаваць у кропку дыямэтрам парадку [[мікрон]]а, што дазваляе выкарыстоўваць яго ў [[Мікраэлектроніка|мікраэлектроніцы]] для дакладнай мэханічнай апрацоўкі матэрыялаў (рэзка паўправадніковых крышталёў, сьвідраваньне тонкіх адтулінаў у друкаваных платах). Шырокае прымяненьне атрымала таксама лазэрная маркіроўка і мастацкая гравіроўка вырабаў, у тым ліку
Таксама лазэры прымяняюцца ў [[Галяграфія|галяграфіі]] для стварэньня
У [[Мэтралогія|мэтралогіі]] і вымяральнай тэхніцы лазэры выкарыстоўваць для вымярэньня: адлегласьці, [[час]]у, [[ціск]]у, [[Тэмпэратура|тэмпэратуры]], хуткасьці патокаў [[Вадкасьць|вадкасьцяў]] і [[газ]]аў, [[Вуглавая хуткасьць|вуглавой хуткасьці]] ([[лазэрны гіраскоп]]), канцэнтрацыі рэчываў, аптычнай шчыльнасьці, аптычных парамэтраў і ўласьцівасьцяў, вібрацыяў (у вібрамэтрыі).
Звышкароткія імпульсы лазэрнага выпраменьваньня выкарыстоўваюцца ў [[Фотахімія|лазэрнай хіміі]] для запуску і аналізу [[Хімічная рэакцыя|хімічных рэакцыяў]]. Лазэрнае выпраменьваньне дазваляе забясьпечыць дакладную месцавызначэньне, дазаваньне, поўную чысьціню і высокую хуткасьць уводу энэргіі. Вядзецца распрацоўка лазэрнага ахалоджваньня і кіраваньня [[Тэрмаядзерны сынтэз|тэрмаядзернага сынтэзу]]. Для вывучэньня ўзаемадзеяньня лазэрнага выпраменьваньня з рэчывам і атрыманьня кіраванага тэрмаядзернага сынтэзу будуюцца лазэрныя комплексы магутнасьцю да 1 пэта[[Ват]]а. У вайсковай справы лазэры выкарыстоўваюць у якасьці сродкаў навядзеньня і прыцэльваньня. На аснове магутных лазэраў распрацоўваюць зброю паветранага, марскога і наземнага разьмяшчэньня.
[[Файл:S&W .357 Magnum With Laser Sight.jpg|значак|220пкс|[[Рэвальвэр]] з лазэрным цэлеўказальнікам]]
У [[Мэдыцына|мэдыцыне]] лазэры прымяняюцца ў якасьці бяскроўных скальпэляў і пры лячэньні хваробаў вачэй ([[катаракта]], [[адслаеньне сятчаткі]], [[лазэрная карэкцыя зроку]]). Шырокае прымяненьне атрымалі таксама ў касмэталёгіі (лазэрная [[эпіляцыя]], лячэньне сасудзістых і пігмэнтных дэфэктаў скуры, лазэрны [[пілінг]], выдаленьне [[Татуіроўка|татуіровак]] і [[пігмэнт]]ных плямаў). Таксама выкарыстоўваюцца ў [[Вэтэрынарыя|вэтэрынарыі]]<ref>{{Артыкул|аўтар=|загаловак=Робаты, лазэр і іншыя навінкі фэрмаў|спасылка=http://www.nesvizh-news.by/2011/10/robaty-lazer-i-inshyya-navinki-fermau/|выданьне=[[Нясьвіская навіны]]|тып=газэта|год=20 кастрычніка 2011|нумар=|старонкі=|issn=}}</ref>.
Лазэрная сувязь атрымала разьвіцьцё ў сувязі з вышэйшай апорнай частасьцю канала сувязі і адпаведна большай прапускной
== Распрацоўка ==
[[16 траўня]] [[1960]] г. амэрыканскі фізык [[Тэадор Мэйман]] ([[1927]]—[[2007]]) паказаў першы цьвердацелы лазэр у дасьледчай {{Артыкул у іншым разьдзеле|Лябараторыі Г'юза|лябараторыі Г'юза|en|HRL Laboratories}} ([[Малібу]], штат [[Каліфорнія]])<ref>{{Навіна|аўтар=|загаловак=Малюнак на кольца, клявіятуру ноўтбука - няма праблемаў|спасылка=http://www.myadel.info/malyunak-na-kalczo-klaviyaturu-noutbuka-nyama-prablem|выдавец=[[Мядзел.info]]|дата публікацыі=23 красавіка 2011|дата доступу=14 студзеня 2016}}</ref>. У якасьці актыўнага асяродзьдзя выкарысталі [[крышталь]] штучнага [[рубін]]у ([[аксыд]] [[алюмін]]у Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> з прымешкай [[хром]]у Cr) для стварэньня чырвонага промня. [[Даўжыня хвалі]] склала 694,3 нанамэтры<ref>{{Артыкул|аўтар=[[Тэадор Мэйман]].|загаловак=Стымуляваная аптычная радыяцыя ў рубіне|арыгінал=Stimulated Optical Radiation in Ruby|спасылка=http://laserfest.org/lasers/history/paper-maiman.pdf|выданьне={{Артыкул у іншым разьдзеле|Прырода (часопіс)|Прырода|en|Nature (journal)}}|тып=[[часопіс]]|год=6 жніўня 1960|нумар=187 (4736)|старонкі=493-494|issn=0028-0836}}</ref>.
У сьнежні 1960 г. іранскі фізык {{Артыкул у іншым разьдзеле|Алі Джаван||fa|علی جوان}} (нар. 1926) і амэрыканскія фізыкі {{Артыкул у іншым разьдзеле|Ўільям Ралф Бэнэт|Ўільям Бэнэт|en|William R. Bennett, Jr.}} ([[1930]]—[[2008]]) і {{Артыкул у іншым разьдзеле|Доналд Гэрыэт||en|Donald R. Herriott}} ([[1928]]—2007) стварылі першы [[газавы лазэр]] з выкарыстаньнем [[гель|гелю]] і [[нэон]]у, які бесьперапынна працаваў у інфрачырвоным дыяпазоне ([[патэнт]] ЗША № 3149290; {{Артыкул у іншым разьдзеле|лябараторыі Бэла||en|Bell Labs}}, штат [[Нью-Джэрзі]])<ref>{{Навіна|аўтар=[[Алі Джаван]], [[Ўільям Ралф Бэнэт|Ўільям Бэнэт]]|загаловак=Газавы аптычны мазэр (патэнт ЗША № 3149290)|спасылка=http://www.google.com/patents/US3149290|выдавец=[[Гугл]]|мова=en|дата публікацыі=2015|дата доступу=14 студзеня 2016}}</ref>.
|