Lazerning shakli

Lazer: Oddiy odamlar uchun yorug'likni tashlaydigan kvant magiyasi
Kalifaniya shahri Mojave qozonida, bir necha astronomlar tomonidan 10 metr diametrli laserning yo'llanishi otrinchamak yulduzlariga qaramasdan, teleskoplarni kosmik obyektlarni ko'rinishini Hubble suratidan ancha yaxshiroq ko'rsatish uchun atmosfera turbulentsiyasini o'lchaydi. Ushbu yorug'likning asl maqsadi precisano bir dona 20-asirning eng katta ishlatilgan inventionlari - laser. Uning tug'ilishi to'qatilmagan bo'lib, fizikalar, muhandislar va materiallar ilmi uzun sovg'a bilan ulkan hamkorlikka ega edi.
Birinchi sayyor: Unutilgan "Fantomiy sharhi"
1917-yilda, Aynshteyn Berlinki Universitetida o‘z ish joyida tenglamalar to‘plamini chiqarib oldi, «ishoraviy ishlash»ning mavjudligini yozgan. Bu fenomen, uning vaqti uchun «teoriy afarid», fotonlar, domino kabi, atomlarni o‘z xiloyatini to‘liq takrorlaydigan «klonlar» chiqarishiga vosita bo‘libdi. Ammo, bu iftihar 30 yildan ko‘p vaqt o‘tganidan so‘ng ham sodiqsiz qoldi - chunki hech kim atomlik orduyu umuman yig‘ilgan holda kollektiv ravishda «o‘tkazib yubormay» yo‘li topa olmadi.
1951-yilning bahor kechasiga qadar Kolumbiya universitetining Chares Tows qadami parkdagi bankda otirganida, alliqcha ammiyak molekularini belgilangan chastotali elektromagnit xalqlar bilan bombovish orqali yuqori energiya holatidagi chasticalar sonini pastki energiya holatidagilarning oldidan oshirish mumkin ekanligini aniqchiqladi, bu esa "energiya maylasi"ni shakillantirdi. Ushbu fenomen, "chastica sonlarining teskari holati" deb nomlangan, nihoyatda mikrotochalarda etoblandi va birinchi mikrotochalasik (Maser) yaratildi. Ammo ilm-fan jamiyati tez orada toquvni million marta qisqartirib, ko‘rinsuvli yorug‘lik diapazoniga kelkazishni texnologik revolutsiyani bosqichini aniqladi.
Ikkinchi qism: Yaqinda bo'lgan fotonlar
1960-yilda, Teodor Meiman laboratoriyasi boshqa ilmийonlar tomonidan "yetti" deb belgilangan yagurit kristallari bilan to'la bo'lgan edi. Shu vaqtning asosiy nazariyasi yaguritlar energiya darajasi o'tkazish efeksiyati juda past ekanligini taqdim etgan edi, lekin Meiman kuchli yorug'lik tiriklashiga qarab krom ionlari ajralib turadigan xususiy "uch darajali o'tkazish"ni aniqladi. U quyиoq yashil zomini spiral xeon lamponi bilan to'rib chiqardi, nafaqat qozonni chiqich bilan shunga tushirdi. Nihoyatda, u kristalning ikki tomonini серебро bilan to'ldirib, "foton ekho divari"ni shakllantirdi.
Bu qurilma, qalam o'lchamida ekani, fotonlar har sekundda 300 million marta orqaga va oldiga harakat etadi. U chromium ionlari to'plami orqali o'tganda, yangi stimulatsiya shu'a etkakasi bo'lib boshlaydi va yorug'lik intensioni eksponetsial ravishda oshadi. Fotonlar tokiyasi polus-permeabel argentum qatorini bosib o'tganda, odamlar birinchi marta vaqt-mehanika ko'plikdagi kirmizi rangdagi lazerni ko'rdilar - uning monohromatiysi surx nurlarning 100,000 marta toza ro'yxati va uynash buzi esa qidiruvchining ming yuzdan biriga teng bo'ldi.
3-afall: Nanomodada nur dansi
21-asrning lazer texnologiyasi makroskopik materiallarning chegaralarini o‘tgan. Halqo laboratoriyasida muhandislar, molekulyar toki epitaksi texnologiyasi orqali, odam sochqisi kengligining yuz mingdaligiga teng bo‘lgan gallium arsenid substratlarda kvant jamiy strukturalar rivojlantirdi. Jariy bu nano ma'mulotlarni o'tganda, potentsial jamiyda elektron va yerovliqlarning qayta birlashishi natijasida bosqichlangan fotonlar Bragg reflektor tomonidan aniq olinding va kamida 90% effektivlikka ega bo'lgan miniatur lazer hosil etildi.

Yana bir xabarga qarama-qarshilik - "topologik lazerlar"da: fotonlar material sirtida spiral yo'l boyicha harakat qiladi, bu esa Mobius shlinganida sur'atlanadigan nurli narmangacha o'xshaydi, klassik lazerlardagi tirnoq saqlashni butun layoni bilan oldini oladi. Bu struktura hatta uzluksiz ravishda tortirilgan dalavoytda lazer o'tkazilishini ta'minlaydi, foton mikroshemlarga revolyutsion ovoz beradi.
Chorinchgi: Haqiqatni qayta yozuvchi mag'iyalik uz

Guizhou viloyati "Xitoy Gʻoya Ko'zi" radio teleskopi yordamida, kosmik mikrob dalda radiatsiyani 13.7 milliard yul bo'ylab tushunish uchun lazerdan foydalanuvchi superqondutsiv nanosharfdagi bitta fotondan aniqlovchi aniqlagich ishlatilmoqda. Har bir foton kelganda, u superqondutsiv materialda kvant fazaviy o'tkazishni bosqichini boshqaradi, bu esa millionth nanosekund bilan signallar o'zgarishi bilan laser interferometriya tomonidan qabul qilinadi.

Tibbiyot sohasida, femtosekund li zerolar "to'liq chayon yo'q nur pichoqlari"ga aylangan va korniya ustida mikronlarga teng lentsalar yongina oladi, neyronlardan eng tezligi binlab marta tezroq, hamda qo'shnoma tashqi tissularini songishtirishsiz ko'rsatadi. 2023-yilda, "fotoakustik lazer muolaja" paydo bo'ldi: qulay nanochargalar yaqin-infraqurd li zerlarini qabul qilib mahalliy plazma rezonansini yaratadi va sog'liq tissularini songishtirishsiz holda sirtaq selularini aniq ravishda burib tashlaydi.

Einstein nazoratiidan Maiman yashil jigerli laseri chiqqanda, laboratoriya ajobalariidan qulay qurilmalarga toxirga, laserlar evolutsiya tarixi aslida odamlarning nur kvant umumlashtirishini boshqarish tarixidir.