ՀՍՀ/ԼԱԶԵՐ ՍԱՐՔ

ԼԱԶԵՐ, սարք, որում իրագործվում է օպտիկական տիրույթի մեներանգ էլեկտրամագնիսական ալիքների գրգռում՝ ստիպողական ճառագայթման հետևանքով: «Լազեր» բառը կազմված է անգլերեն «Light Amplification by Stimulated Emis sion of Radiation» (լույսի ուժեղացում ստիպողական ճառագայթման հետևանքով) արտահայտության բառերի սկզբնատառերից: Հայրենական գրականության մեջ ընդունված է նաև օպտիկական քվանտային գեներատոր (ՕՔԳ) անվանումը: Լ-ի աշխատանքի հիմքում ընկած է ստիպողական ճառագայթման տեսությունը, ըստ որի՝ արտաքին էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությամբ նյութի գրգռված ատոմներն ու մոլեկուլները ճառագայթում են նույն հաճախականության, փուլի, բևեռացման ու նույն տարածական ուղղության ալիք, ինչ որ արտաքին ալիքներինն է: Ցանկացած ատոմ Էներգիան կլանում կամ ճառագայթում է որոշակի ընդհատ բաժիններով՝ քվանտներով: Սովորական պայմաններում գրգռված (Էներգետիկ վերին մակարդակ բարձրացած) ատոմների թիվն անհամեմատ ավելի փոքր է, քան չգրգռվածներինը (հիմնական Էներգետիկ մակարդակում գտնվողներինը) և կախված է միայն ջերմաստիճանից: Այդպիսի նյութի միջոցով անցնելիս արտաքին ճառագայթման Էներգիան ծախսվում է նյութի ատոմները գրգռելու վրա (եթե արտաքին դաշտի v հաճախականության և գրգռված ատոմի վերին E վ ու ստորին E օ Էներգետիկ մակարդակների համար իրագործվում է E վ—E 0 hv պայմանը, որտեղ հ-ը Պլանկի հաստատունն է), ուստի նրա ինտենսիվությունը թուլանում է: Սակայն, եթե որևէ նյութի մեջ արհեստականորեն այնպիսի վիճակ ստեղծվի, որ վերին մակարդակներում ատոմների թիվն ավելի մեծ դառնա, քան որևէ ստորինում (շրջված կամ ինվերս վիճակ), ապա այդպիսի նյութով անցնելիս արտաքին էլեկտրամագնիսական դաշտը ուժեղանում է: Տեղադրելով այդ ակտիվ նյութը զուգահեռ հայելիների միջև և ապահովելով այնպիսի ուժեղացում, որը հավասարակշռում է ճառագայթման կորուստները նյութի մեջ, ստանում են Լ.: «Արտաքին» դաշտի դեր է կատարում նյութի ցանկացած գրգռված ատոմի անխուսափելի ինքնակամ (սպոնտան) սկզբնավորող ճառագայթումը: Բազմազան են Լ-ների կոնստրուկտիվ իրագործումները: Դրանք կախված են Լ-ի տեսակից և նշանակումից, մղման եղանակից ևն: Այսպես, պինդ մարմնի Լ-ում ճառագայթող բյուրեղը և մղման լամպը (սովորաբար իմպուլսային բռնկման մատիտաձև լամպ է) համատեղվում են լավ անդրադարձնող ներքին մակերեսով գլանաձև կամ էլիպսաձև գլխիկում: Սնման աղբյուրի կոնդենսատորային մարտկոցը պարբերաբար պարպվում է մղման լամպի միջով՝ առաջացնելով վերջինիս պայծառ բռնկում և, իբրե հետևանք, բյուրեղի մեջ շրջված վիճակի ստեղծում: Լ-ի ճառագայթման հաճախակի իմպուլսներ ստանալու համար անհրաժեշտ է լինում սառեցնել բյուրեղը, այդ դեպքում բյուրեղը շրջափակող թափանցիկ շապիկի միջով ջրի հարկադրական հոսք է մղվում: Լ-ի արձակած լույսն իր հատկություններով որակապես տարբեր է սովորական ջերմային լուսատուների ճառագայթումից, այն նեղ ուղղորդված է և տարածական ու ժամանակային իմաստով կոհերենտ՝ փնջի կտրվածքի տարբեր կետերում, ինչպես և տարբեր կտրվածքների նման կետերում ալիքի տատանման փուլերի տարբերությունը հաստատուն է: Լ-ները դասակարգում են ըստ կիրառվող ակտիվ նյութի, շրջված վիճակի ստեղծման (մղման) եղանակի, աշխատանքի ռեժիմի (իմպուլսային կամ անընդհատ), ռեզոնատորի կաոուցվածքի ևն: Ըստ ամենատարածված դասակարգման (կիրառվող նյութի տեսակի) տարբերում են՝ պինդ մարմնի Լ. (առավել լայն տարածում են ստացել սուտակյա և իտրիում-ալյումինիում-նռնաքարե բյուրեղներով, ինչպես նաև նեոդիմով ակտիվացրած ապակիով աշխատող L-ները), գազային Լ. (հելիում-նեոնային, արգոն-իոնային, ածխաթթու գազային ևն), կիսահաղորդչային Լ. (գալիում-արսենիդային, կադմիում ծծմբային ևն), հեղուկ Լ. (մետաղաօրգանական միացություններով՝ խելատներով ու ներկիչներով): Պինդ մարմնի Լ-ներն ունեն ցածր օ. գ. գ. (մինչև մի քանի տոկոս), սակայն կարող են գրգռել գերկարճ տևողության ու շատ մեծ հզորության (մինչև 1012 վտ) իմպուլսներ: Գազային Լ-ները տալիս են առավել մեներանգ և կոհերենտ անընդհատ կամ իմպուլսային ճառագայթում, ընդ որում, ածխաթթու դագով աշխատող Լ-ի ինֆրակարմիր ճառագայթման համար ստացված են մի քանի տասնյակ կվտ միջին հզորություններ: Կիսահաղորդչային Լ-ների առավելությունը բարձր օ. գ. q-ն է (սկզբունքորեն մինչև 100), սակայն ճառագայթումը լայնաշերտ է և տարամիտող: Հեղուկ Լ-ների ակնհայտ առավելությունը ցանկացած ծավալի ակտիվ միջավայրով լցվելու հնարավորությունն է: Բացի այդ, հեղուկ Լ-ի հիման վրա հեշտ է ստեղծել հաճախային լայն տիրույթում վերալարվող Լ.: Սակայն հեղուկ Լ-ին դեռևս հատուկ է քիմ. անկայունությունը և ակտիվ նյութի բեկման ցուցչի անիզոտրոպությունը: Ըստ շրջված վիճակի ստեղծման (մղման) եղանակի տարբերում են 1. о պտիկական մղումով Լ., որում օգտագործվում է սովորական լուսատուի էներգիան, այդ եղանակը սակավ արդյունավետ է նեղ կլանման շերտ ունեցող գազային Լ-ի դեպքում (ցածր օ. գ. զ.), սակայն ձեռնտու է լայն կլանման շերտով բյուրեղներում, ապակիներում և հեղուկներում: 2. Գազապարպման Լ-ների խումբը ամենաընդարձակն է, քանի որ էլեկտրական պարպման ստացումը և դրա կառավարումը դյուրին է. ամենահայտնի ներկայացուցիչը հելիումի և ազոտի խառնուրդով ածխաթթու գազի Լ. է, որում ստացվում է մինչև 10 կվտ հզորություն՝ 20 ի հասնող օ. գ. գ-ի դեպքում: 3. Գազադինամիկ Լ. հնարավորություն է տալիս խուսափելու սնման մեծածավալ աղբյուրներից, քանի որ շրջված վիճակը ստեղծվում է գազի արագ ընդարձակման շնորհիվ: Հեռանկարային է գազային Լ-ի համատեղումը ռեակտիվ շարժիչի հետ. այդ ձևով ստացվում են ռեկորդային (մի քանի տասնյակ կվտ) հզորություններ: 4. Քիմիական Լ-ում մղումն ապահովվում է քիմ. ռեակցիայի ընթացքում արտադրված էներգիայով: Քիմ. մղման օրինակ է ջրածնի կամ ղեյտերիումի ռեակցիան ֆտորի հետ: Քիմ. Լ-ներից է նաև այն գազային Լ., որում շրջված վիճակը ստեղծվում է ֆոտոդիսոցման ռեակցիայի օգնությամբ (օրինակ, CF 3 I մոլեկուլի ֆոտոդիսոցումով Լ.): Լ-ները ներկայումս լայնորեն կիրառվում են կապում, օպտիկական լոկացիայում (տես Լազերային կապ), գեոդեզիայում, հոլոգրաֆիայում, երկրաբանության (լազերային հեռաչափ, սեյսմոգրաֆ) և նավագնացության մեջ (լազերային գիրոսկոպներ): Կարևոր նշանակություն ունի օդերևութաբանության մեջ մթնոլորտի վերին շերտերի վիճակի վերլուծումը (զոնդումը) լազերային ճառագայթի օգնությամբ: Մշակվել են ցանկացած փոքր քանակի նյութ վերլուծող լազերային սպեկտրոսկոպներ: Շատ փոքր տեղամասի վրա լազերային ճառագայթի կիզակետումը, ինչպես նաև չափազանց կարճ (մինչև 10-12 վրկ) ժամանակում էներգիայի մեծ խտություն ստեղծելու հնարավորությունը անփոխարինելի է դարձնում Լ. նյութերի հետազոտության, վակուումային եռակցման, արդ. շինվածքների տեսակավորման, ջերմային մշակման, անցքերի գայլիկոնման և այլ խնդիրներում: Իբրև կոհերենտ լույսի աղբյուր Լ. սկիզբ է դրել հաշվողական տեխնիկայի նոր ուղղության՝ օպտիկական հաշվիչ մեքենաների (ՕՀՄ) զարգացմանը: Հեռանկարային է Լ-ների օգտագործումը կենսաբանության և բժշկության մեջ: Լազերային տեխնիկայի և քվանտային էլեկտրոնիկայի արագ զարգացումը Լ-ների կիրառման նորանոր ոլորտներ և հեռանկարներ է բացում:

Գրկ. Квантовая электроника. Маленькая энциклопедия, М., 1969.

Ռ. Ղազարյան