Lazerin forması

Lazer: İnsanlar üçün ədviyyatın işığı örmək üçün kvant sihridir
Kaliforniya ştatının Mojave sahrasında bir astronomlar qrupu gecə göyündə 10 metr diametrli lazer şaqulları atır. Bu yaşıl işıq demesi yıldızlara qarşı mübarizə etmək məqsədi ilə deyil, atmosfer turbułentliyini ölçükləyərək teleskopların Hubble surətindən daha aydın bir evren surəti almağa imkan verir. Bu işıq demisinin özü 20-ci əsrin ən böyük icadlarından biri olan - lazerdir. Onun doğuluşu təsadüfi deyildi, amma fiziki, inžiner və material elmləri arasında zəkər nəzərdən keçirilmiş ən yaxşı işbirliyi idi.
Birinci Məsələ: Unutulmuş "Fantom Nəziyi"
1917-ci ildə, Einşteyn Berlinki Universitetindəki ofisində "stimulyasiya ilə emissiya" mövqeyinin var olmasının mövcudluğunu proqnoz edən bərabərliklər cəmiyyətini çıxardı. Bu fenomen, o vaxt "teorik fantom" kimi tanınan, fotonların, dövmələrin kimi, atomları özünü perfekt şəkildə klonlaşdırmaqla buraxmaqlarını təsvir edir. Amma bu keçid nəqədən 30 il susdu - çünki heç kim atom ordusu üçün kollektiv olaraq ümumiyyətlə "salam verilən yol" tapa bilmədi.
1951-ci ilin bahar gecesi Kolumbiya Universitetindən Charles Tows, parkdakı bir bankda oturarkən sudden realizasiya etdi ki, xüsusi tezliyə malik elektromaqnetik dalgalarla amoniyqaz molekullarını bomba etməklə yüksək enerji vəziyyətdəki qatıqların sayının, aşağı enerji vəziyyətindəkilərindən artması mümkündür, bu da "enerji buraxılışı" formasını yaradır. Bu fenomen, sonradan "qatıqların sayı növü" kimi tanınan, nihayət radiobanda başa çatdı və ilk mikrodalga lazeri (Mazer) yaradıldı. Amma elmi cəmiyyət əza adətən dələlənmişdir ki, dalga uzunluğunu milyon dəfə qısaltmaqla görünürlüyünə çatmaq texnologiyada revolusiya baş verməsini təmin edəcəkdir.
İkinci Fasl: Yagurdada olan Foton Kafesi
1960-cı ildə, Teodor Meimanın laboratorisi digər elmlər tərəfindən "ölüm"ə mahkum edilmiş almas kristalları ilə dolub idi. O vaxt, əsas nəzəriyyə almasların enerji səviyyəsi keçidi effekti vasitəsilik dərəcəsindən çox aşağı olduğuna inanırdı, lakin Meiman güman etdi ki, qalium iyonları güclü işıq stimulasiyası altında unikal "üç səviyyəli keçiş" yaşayacaqdı. O qırmızı qədim sütununu spiral xeon lampası ilə sarıb, bunu göyilə qırılışını səsləndirib. Son olaraq, o kristalin hər iki ucunda gümüş qat deyişdirib, beləliklə "foton ekosi divari" yaradıb.
Bu cihazda, yalnızca qırmızıdan kiçik olanında, fotonlar saniyədə 300 milyon dəfə gəl-götür yol verir. Her dəfə xromiyon massivindən keçərkən, yeni stimulyasiya edilmiş işıq radyasiyası baş verir və işıq in tensiyyatı eksponensial şəkildə artır. Çıxan fotonların akını yarım-permeyabl gümüş filmini qaldırmaqla, insanlar ilk dəfə zaman-mekan koherensili olan qızıl rengli lazeri şahitlik etdilər - onun monohromatiyi günəş ışığının 100,000 dəfə daha təmiz idi və分流bucağı isə axtarış işığından 1000 dəfə daha kiçdi.
3-cü Mərhale: Nano ölçülərdə İşığın Rəqsİ
21-ci əsrdə lazer texnologiyası makroskopik materialların limitlərini aşmışdır. Polüsilikon laboratorisində mühəndislər molekulyar şaquli epitaksiya texnologiyasını istifadə edərək, insan saçından on min dəfə kiçik olan qalyum arsenid alətlərində kvant kuytuqları birləşdirib. Elektron və yuquların potensial kuytuda birləşməsi nəticəsində rəqəmsal fotonlar Bragg əksəyicisi tərəfindən dəqiq ötürülür və bu da effektivliyi %90-dan çox olan miniatur lazer yaradır.

Ən çox səsləndirici olan isə "topoloji lazerlər"dəki böyük işıq: fotonlar material səthində spiral yol seğirdilərək hərəkət edir, Möbius şeridi üzərində parlayan karınca kimi, geleneksi lazerlərdəki saçılma itilməsindən tamamilə qorunur. Bu struktur hətta lazerin düzlənməsiz dəyərə çevrilmiş dalğa çapında narahatlıq etməsinə imkan verir, optik çiplərə yeni bir revolusiya getirir.
Dördüncü Fasilə: Haqiqəti yenidən yazan sihirli ışığ

Guizhou-da, "Çin Göy Gözləri" radyo teleskopunun yaninda, 13.7 milyard işıq ilini uzaqda kosmik mikroalma foni təhlil etmək üçün lazerlərdən istifadə edən süperproqram nanosilqlı yeganə-foton aşkarlayıcı qurulub. Hər foton gəldiyində, bu süperproqram materialda kvant fazasi keçidi provoc edir, və bu dəyişiklik bir milyonuncu nanosaniyyədəki sinal dəyişikliyi ilə lazer interferometri tərəfindən qeyd olunur.

Tibbi sahədə, femtosekund lasərləri " gölgəsiz işıq bıçaqları"na çevrilib və korneada mikron ölçüsündə lentlər yaradır, sinirlərin sürətindən binlərlə daha sürətlə, ətraf tissüləri pozmadan görəni düzəltir. 2023-cü ildə "fotoakustik lazer terapiyası" ortaya çıxdı: altın nanorodları qarız infrfqrası lasərlərini aparmalı yer plazma rezonansını absorbiya edir və sağ tissüləri zədəelmədən kanser hücucrlərini təyinli şəkildə fırlatır.

Einstein'in proqnozu ilə Maiman'ın yuvarlaqlı qızıl işıqlarından, laboratoriya çüdürlüklerindən elə cihazlara qədər, lazernin inkişaf tarixi əsasən insanın işıq kvant vəziyyətini idarə etmə tarixidir.