Frytet e progresit shkencor dhe teknologjik jo gjithmonë gjejnë shprehjen e tyre konkrete praktike menjëherë pas përgatitjes së bazës teorike. Kjo ka ndodhur me teknologjinë lazer, mundësitë e së cilës nuk janë bërë të ditura plotësisht deri më tani. Teoria e gjeneratorëve kuantikë optikë, mbi bazën e së cilës u krijua koncepti i pajisjeve që lëshojnë rrezatim elektromagnetik, u zotërua pjesërisht për shkak të optimizimit të teknologjisë lazer. Megjithatë, ekspertët vërejnë se potenciali i rrezatimit optik mund të bëhet bazë për një numër zbulimesh në të ardhmen.
Parimi i funksionimit të pajisjes
Në këtë rast, një gjenerator kuantik kuptohet si një pajisje lazer që vepron në intervalin optik në kushtet e rrezatimit të stimuluar monokromatik, elektromagnetik ose koherent. Vetë origjina e fjalës lazer në përkthim tregon efektin e amplifikimit të dritës.nga emetimi i stimuluar. Deri më sot, ekzistojnë disa koncepte për zbatimin e një pajisjeje lazer, e cila është për shkak të paqartësisë së parimeve të funksionimit të një gjeneratori kuantik optik në kushte të ndryshme.
Dallimi kryesor është parimi i ndërveprimit të rrezatimit lazer me substancën e synuar. Në procesin e rrezatimit, energjia furnizohet në pjesë të caktuara (kuanta), gjë që ju lejon të kontrolloni natyrën e efektit të emetuesit në mjedisin e punës ose materialin e objektit të synuar. Ndër parametrat bazë që ju lejojnë të rregulloni nivelet e efekteve elektrokimike dhe optike të lazerit, dallohen fokusimi, shkalla e përqendrimit të fluksit, gjatësia e valës, drejtimi etj.. Në disa procese teknologjike, mënyra kohore e rrezatimit luan gjithashtu një roli - për shembull, pulset mund të kenë një kohëzgjatje prej një fraksioni sekondash deri në dhjetëra femtosekonda me intervale që variojnë nga një moment në disa vjet.
Struktura sinergjike lazer
Në agimin e konceptit të një lazeri optik, sistemi i rrezatimit kuantik në terma fizikë u kuptua zakonisht si një formë e vetëorganizimit të disa komponentëve të energjisë. Kështu, u formua koncepti i sinergjisë, i cili bëri të mundur formulimin e vetive dhe fazave kryesore të zhvillimit evolucionar të lazerit. Pavarësisht nga lloji dhe parimi i funksionimit të lazerit, faktori kryesor në veprimin e tij është tejkalimi i ekuilibrit të atomeve të dritës, kur sistemi bëhet i paqëndrueshëm dhe në të njëjtën kohë i hapur.
Devijimet në simetrinë hapësinore të rrezatimit krijojnë kushte për shfaqjen e një pulsirrjedhin. Pas arritjes së një vlere të caktuar të pompimit (devijimit), gjeneratori kuantik optik i rrezatimit koherent bëhet i kontrollueshëm dhe shndërrohet në një strukturë shpërndarëse të renditur me elementë të një sistemi vetëorganizues. Në kushte të caktuara, pajisja mund të funksionojë në modalitetin e rrezatimit pulsues në mënyrë ciklike dhe ndryshimet e tij do të çojnë në pulsime kaotike.
Përbërësit që punojnë me lazer
Tani ia vlen të kalojmë nga parimi i funksionimit në kushte specifike fizike dhe teknike në të cilat funksionon një sistem lazer me karakteristika të caktuara. Më e rëndësishmja, nga pikëpamja e performancës së gjeneratorëve kuantikë optikë, është mediumi aktiv. Prej tij, në veçanti, varet nga intensiteti i amplifikimit të rrjedhës, vetitë e reagimit dhe sinjali optik në tërësi. Për shembull, rrezatimi mund të ndodhë në një përzierje gazi në të cilën funksionojnë shumica e pajisjeve lazer sot.
Përbërësi tjetër përfaqësohet nga një burim energjie. Me ndihmën e tij, krijohen kushte për të ruajtur përmbysjen e popullsisë së atomeve të mediumit aktiv. Nëse nxjerrim një analogji me një strukturë sinergjike, atëherë është burimi i energjisë që do të veprojë si një lloj faktori në devijimin e dritës nga gjendja normale. Sa më i fuqishëm të jetë mbështetja, aq më i lartë është pompimi i sistemit dhe aq më efektiv është efekti lazer. Komponenti i tretë i infrastrukturës së punës është rezonatori, i cili siguron rrezatim të shumëfishtë kur kalon nëpër mjedisin e punës. I njëjti komponent kontribuon në prodhimin e rrezatimit optik në një të dobishmespektri.
Pajisja lazer He-Ne
Faktori më i zakonshëm i formës së një lazeri modern, baza strukturore e të cilit është një tub shkarkimi gazi, pasqyra rezonatore optike dhe një furnizim me energji elektrike. Si një mjet pune (mbushës tubash) përdoret një përzierje helium dhe neoni, siç nënkupton edhe emri. Vetë tubi është bërë prej xhami kuarci. Trashësia e strukturave cilindrike standarde varion nga 4 deri në 15 mm dhe gjatësia varion nga 5 cm deri në 3 m. Në skajet e tubave mbyllen me gota të sheshta me një pjerrësi të lehtë, gjë që siguron një nivel të mjaftueshëm polarizimi lazer..
Një gjenerator kuantik optik i bazuar në një përzierje helium-neoni ka një gjerësi të vogël spektrale të brezave të emetimit të rendit 1,5 GHz. Kjo karakteristikë ofron një sërë avantazhesh operacionale, duke shkaktuar suksesin e pajisjes në interferometri, lexues informacioni vizual, spektroskopi, etj.
Pajisje lazer gjysmëpërçues
Vendi i mediumit të punës në pajisje të tilla është i zënë nga një gjysmëpërçues, i cili bazohet në elementë kristalorë në formën e papastërtive me atome të një kimikati tre ose pesëvalent (silicon, indium). Për sa i përket përçueshmërisë, ky lazer qëndron midis dielektrikëve dhe përcjellësve të plotë. Dallimi në cilësitë e punës kalon përmes parametrave të vlerave të temperaturës, përqendrimit të papastërtive dhe natyrës së ndikimit fizik në materialin e synuar. Në këtë rast, burimi i energjisë i pompimit mund të jetë energjia elektrike,rrezatim magnetik ose rreze elektronike.
Pajisja e një gjeneratori kuantik gjysmëpërçues optik shpesh përdor një LED të fuqishëm të bërë nga një material solid, i cili mund të grumbullojë sasi të mëdha energjie. Një tjetër gjë është se puna në kushte të rritjes së ngarkesave elektrike dhe mekanike çon shpejt në konsumimin e elementeve të punës.
Pajisja lazer për ngjyrosje
Ky lloj gjeneratorësh optikë hodhi themelet për formimin e një drejtimi të ri në teknologjinë lazer, duke funksionuar me një kohëzgjatje pulsi deri në pikosekonda. Kjo u bë e mundur për shkak të përdorimit të ngjyrave organike si një mjet aktiv, por një lazer tjetër, zakonisht një argon, duhet të kryejë funksionet e pompimit.
Sa i përket projektimit të gjeneratorëve kuantikë optikë në ngjyra, përdoret një bazë e veçantë në formën e një kuvete për të siguruar impulse ultrashkurtër, ku krijohen kushte vakumi. Modelet me një rezonator unazor në një mjedis të tillë lejojnë pompimin e bojës së lëngshme me shpejtësi deri në 10 m/s.
Veçoritë e emetuesve të fibrave optike
Një lloj pajisje lazeri në të cilën funksionet e një rezonatori kryhen nga një fibër optike. Nga pikëpamja e vetive të funksionimit, ky gjenerator është më produktiv për sa i përket vëllimit të rrezatimit optik. Dhe kjo përkundër faktit se dizajni i pajisjes ka një madhësi shumë modeste në krahasim me llojet e tjera të laserëve.
KKarakteristikat e gjeneratorëve kuantikë optikë të këtij lloji përfshijnë gjithashtu shkathtësinë për sa i përket mundësive të lidhjes së burimeve të pompës. Zakonisht për këtë përdoren grupe të tëra valësh optike, të cilat kombinohen në module me një substancë aktive, e cila gjithashtu kontribuon në optimizimin strukturor dhe funksional të pajisjes.
Zbatimi i sistemit të menaxhimit
Shumica e pajisjeve bazohen në një bazë elektrike, për shkak të së cilës pompimi i energjisë sigurohet drejtpërdrejt ose tërthorazi. Në sistemet më të thjeshta, nëpërmjet këtij sistemi të furnizimit me energji, monitorohen treguesit e fuqisë që ndikojnë në intensitetin e rrezatimit brenda një diapazoni të caktuar optik.
Gjeneratorët kuantikë profesionistë përmbajnë gjithashtu një infrastrukturë optike të zhvilluar për kontrollin e rrjedhës. Nëpërmjet moduleve të tilla, në veçanti, kontrollohet drejtimi i hundës, fuqia dhe gjatësia e pulsit, frekuenca, temperatura dhe karakteristika të tjera operative.
Fushat e aplikimit të lazerëve
Megjithëse gjeneratorët optikë janë ende pajisje me aftësi ende të pazbuluara plotësisht, sot është e vështirë të përmendësh një zonë ku ata nuk do të përdoren. Ata i dhanë industrisë efektin praktik më të vlefshëm si një mjet shumë efikas për prerjen e materialeve të ngurta me kosto minimale.
Gjeneratorët kuantikë optikë përdoren gjithashtu gjerësisht në metodat mjekësore në lidhje me mikrokirurgjinë e syrit dhe kozmetologjinë. Për shembull, një lazer univers altë ashtuquajturat bisturia pa gjak janë bërë një instrument në mjekësi, duke lejuar jo vetëm disekimin, por edhe lidhjen e indeve biologjike.
Përfundim
Sot, ka disa drejtime premtuese në zhvillimin e gjeneratorëve të rrezatimit optik. Më të njohurat përfshijnë teknologjinë e sintezës shtresa-për-shtresë, modelimin 3D, konceptin e kombinimit me robotikën (gjurmuesit lazer), etj. Në secilin rast, supozohet se gjeneratorët kuantikë optikë do të kenë aplikimin e tyre të veçantë - nga përpunimi i sipërfaqes. e materialeve dhe krijimi ultra i shpejtë i produkteve të përbëra për shuarjen e zjarrit me anë të rrezatimit.
Natyrisht, detyrat më komplekse do të kërkojnë rritjen e fuqisë së teknologjisë lazer, si rezultat i së cilës do të rritet edhe pragu i rrezikut të saj. Nëse sot arsyeja kryesore për sigurimin e sigurisë gjatë punës me pajisje të tilla është efekti i dëmshëm i saj në sy, atëherë në të ardhmen mund të flasim për mbrojtje të veçantë të materialeve dhe objekteve pranë të cilave organizohet përdorimi i pajisjeve.
