Astronomijos ir astronautikos naujienos - Vilniaus universitetas

LazeriuiLietuvoje - 40Atkelta ið 5 p.1 pav. Šviesos stiprinimo principas2 pav. Pirmasis lazeris jo kûrëjoT.Maimano rankoseEsant normaliai temperatûrai þemesnësenergijos lygmenys yra labiau uþpildytinegu didesnës energijos lygmenys,o esant neigiamai temperatûrai – prieðingai.Kadangi tokia bûsena nëra natûrali,reikëjo ieðkoti bûdø, kaip „apgauti gamtà“,ir tai pavyko pasiekti ávairiais metodais.Trumpai perbëgdami lazeriø istorijospuslapius pamatytume, kad pirmieji plaèiaitaikomi lazeriai buvo dujiniai, nes suþadintidujas buvo mokama jau seniai.Ið tikrøjø nedaug skiriasi ðvytintys reklamosvamzdeliai nuo dujiniø lazeriø. Lazeriuoseparinktas kitoks dujø miðinys,o elektriniu iðlydþiu suþadintas dujøsrautas yra tarp veidrodþiø, kad priverstumesuþadintus atomus spinduliuotinorima kryptimi. Tokiø dujiniø lazeriø yrakelios variacijos, vienuose lazeriuose„dirba“ atomai, kituose – molekulës,treèiuose – jonai. Parenkantðiuos aktyviuosiuselementus „perklojamas“ visasðviesos optinis diapazonasir prasiskverbiama á infraraudonosiosðviesos sritábei mikrobangas. Panaðiuprincipu veikia dujø cheminiaiir dinaminiai lazeriai, kuriuosemolekulës yra suþadinamosdegimo (cheminësreakcijos) ir susidariusio dujøsrauto parametrø valdymobûdu. Maþdaug vienu metuplaèiai pradëti taikyti kietøjøkûnø ir daþø lazeriai. Kietøjøkûnø lazeriuose aktyvausagento funkcijà atlieka atomai,áterpti á kietos medþiagosterpæ – kristalà ar stiklà(pavyzdþiui, chromo atomøpriemaiða aliuminio oksidokristale, tokie kristalai priklausomainuo priemaiðø koncentracijosvadinami rubinuar safyru), o daþø lazeriuose– ðvytinèios molekulës á skystàterpæ. Ir vieni, ir kiti lazeriaisuþadinami ið iðorës juosapðvieèiant koncentruotuðviesos srautu. Ðiø lazeriøpraktiná taikymà varþo sudëtingakonstrukcija, maþasenergijos pavertimo ðviesaprocentas ir gana trumpaamþiaisuþadinantys lazeráðviesos ðaltiniai. Ðiø lazeriøplatesnis taikymas dabar yrasusietas su dar vienos grupëslazeriø – puslaidininkiniø– sëkme. Puslaidininkiai – taimedþiagos, kuriose krûvininkøkoncentracijà galima ávairiaisbûdais plaèiai keisti. Visiems geraiþinomas prietaisas puslaidininkinis diodas.Já sudaro dviejø puslaidininkiø sandûra:vienoje dalyje turi bûti daug elektronø(n-tipas), o kitoje dalyje – daugskyluèiø (taip vadinamos bûsenos, kuriosneuþpildytos elektronais) (p-tipas).Ájungus tokià p-n sandûrà á elektrosgrandinæ viena kryptimi jis praleidþia srovæ,o kita srovë neteka. Pralaidþia kryptimitekant srovei elektronai verþiasi á tàpuslaidininkio dalá, kur jø nëra, o skylutësjuda link elektronais uþpildytos dalies.Tokiu bûdu „savaime“ susidaro„neigiamos temperatûros“ bûsena. Beliekatik elektronus „priversti panorëti“spinduliuoti ðviesà. Tarp puslaidininkiøyra tokiø, kuriuose suþadinti elektronailengvai spinduliuoja ðviesà. Vienas jøyra galio arsenidas (GaAs), kuriamelengva sukurti p-n sandûrà. Ðioje medþiagoje1962 m. ir buvo pademonstruotaslazerinis efektas puslaidininkiuose,taèiau, kol jie tapo taikomi praktikoje,teko iðspræsti daug problemø. Noràspræsti ðias problemas skatino tai, kadbuvo parodyta, jog puslaidininkiniai lazeriaigali generuoti ðviesà diapazonenuo ultravioletinës iki infraraudonosiosðviesos ir mikrobangø srityje. Didþiausiaproblema, varþiusi tokiø lazeriø kûrimàir taikymà, buvo jø trumpaamþiðkumas,nes tekant didelei elektros sroveiprietaisai lengvai degraduoja (juose sukuriamidefektai, pakeièiantys medþiagossavybes). Visa tai buvo iki tol, kolnebuvo atrastos medþiagos, kurios galibûti p-tipo ir n-tipo sritimis puslaidininkiniamediode, o elektronai ir skylutëssusitikti tarp jø áterptame puslaidininkyjeir spinduliuoti ðviesà. Tokià lazeriøkonstrukcijà ir pirmàsias tokias medþiagas(GaAlAs) atrado Þ.Alfiorovas iðSankt Peterburgo A.Jofës fizikos-technikosinstituto, uþ kà jam buvo suteikta6 Mokslas ir gyvenimas 2006 Nr. 36 Mokslas ir gyvenimas 2006 Nr. 3