126
xəttiliyi ilə fərqlənir və buna görə də analoq sxemlərində ge‐
niş istifadə olunurlar.
Şəkil 4.14. Optocütlərin müxtəlif tipləri.
Tiristorlu optocütlərdə
fotoqəbuledici kimi işləyən silisium
fototiristoru (şəkil 4.14z) əsasən açar rejimində istifadə edilir.
Onlar güclü impulsların formalaşdığı sxemlərdə, yük müqa‐
vimətli müxtəlif qurğuların kommutasiya və idarə edilmə‐
sində geniş tətbiq edilir. İş rejiminə və rejimin maksimal
həddinə uyğun gərginliyin, cərəyanın giriş‐çıxış xarakteristi‐
kaları, qoşulma və sönmə müddətləri, giriş və çıxış dövrələ‐
rinin izoləedici layının parametrləri belə optocütləri xarakte‐
rizə edən əsas kəmiyyətlərdir.
Optoelektron inteqral mikrosxemlər
(OE İMS) ayrı‐ayrı hissə‐
lərə və ya komponentlərarası optik əlaqəyə malikdir. Diod,
tranzistor və tiristorlu optocütlər əsasında hazırlanan bu
mikrosxemlərdə, şüalandırıcı və fotoqəbuledicidən əlavə, fo‐
toqəbuledicidən daxil olan siqnalları formalaşdıran qurğular
da yerləşdirilir. OE İMS‐in əsas xüsusiyyəti ondan ibarətdir
ki, bu cihazlarda siqnal bir istiqamətdə yönəlir və əks əlaqə
baş vermir.
Müxtəlif OE İMS‐lər əsasən logik və analoq siqnallarının
a)
b)
v)
q)
d)
e)
j)
z)
127
açarında, rele və rəqəm‐hərf sxemlərində istifadə edilir. OE
İMS‐lər üçün adi optocütlərdən fərqli olaraq, əlavə, 0 və 1
logik hallarına uyğun olan giriş və çıxış cərəyanları və
gərginlikləri, qoşulmanın və sönmənin gecikmə müddətləri,
mənbənin gərginliyi və tələb olunan cərəyan parametrləri
xarakterikdir.
Bütün bunlarla yanaşı, sənayedə optik girişli və çıxışlı
optronlardan da istifadə edilir. Bu optronlar, adətən, işıq
siqnallarının çevrilməsində tətbiq edilir. Optoelektron cihazlar
texnikası çox perspektivli sahə olduğundan sürətlə inkişaf
edir.
§4.5. Kvant elektronikası
Hələ XVII əsrdə İsaak Nyuton işığın korpuskulyar nəzəriy‐
yəsini yaradarkən işığa zərrəciklər dəstəsi kimi baxırdısa, X.
Hügens işığın dalğa nəzəriyyəsini irəli sürdü. Burada da işığa
– efirdə yayılan, bütün boş fəzanı və maddələrin zərrəcik‐
lərarası aralıqlarını dolduran dalğaların hipotetik mühiti kimi
baxılırdı. Sonradan C.Maksvel işığın elektromaqnit nəzəriy‐
yəsini yaratdı. Bu nəzəriyyəyə görə işıq elektromaqnit dalğası
olub, dəyişən elektrik və maqnit sahələrinin qarşılıqlı təsirinin
(vahid elektromaqnit sahəsi kimi) rəqsləridir. XIX əsrin
sonunda X. Lorents maddənin klassik elektron nəzəriyyəsini
irəli sürdü, sonra isə E. Rezerford atomun planetar modelini
təklif etdi. Bu modelə görə atom daxilində elektronlar müx‐
təlif diskret orbitlər üzrə müsbət yüklü nüvə ətrafında hərəkət
edir və hər bir orbitə elektronun müəyyən enerjisi uyğun
gəlir. Hesablamalar göstərir ki, elektronla atom arasında
əmələ gələn elektrik sahəsinin intensivliyinin qiyməti, bir
128
santimetrdə milyard volta çatır. Fərz edilirdi ki, işıq dalğala‐
rının şüalanmasına səbəb elektronların orbit üzrə fırlan‐
masıdır. Lakin elektron şüalanarkən enerjisini itirdikdə hansı
səbəbdən nüvənin üzərinə düşmədiyi izah olunmadı.
1900‐cu ildə M.Plank göstərdi ki, işıq fasiləsiz deyil, ayrı‐
ayrı porsiyalarla şüalanır və bu şüaları işıq kvantları adlan‐
dırdı. Şüalanan kvantın enerjisi
ν
= h
W
, burada
ν
– şülanma
tezliyi, h – Plank sabiti olub, təqribən 6,63.10
‐34
C⋅san‐ə bəra‐
bərdir. İşıq şüalarının bu kvantlar foton adlandırıldı. 1905‐cı
ildə A.Eynşteyn kvant nəzəriyyəsi əsasında fotoeffekt hadi‐
səsini izah etdi. Lakin difraksiya və interferensiya hadisələrini
kvant nəzəriyyəsi izah edə bilmədi. Bu hadisələr ancaq dalğa
nəzəriyyəsinin köməyi ilə izahını tapdı.
Nils Bor ilk dəfə olaraq kvant nəzəriyyəsi yanaşmasından
atomun planetar modelini irəli sürdü. O, göstərdi ki, stasionar
(sabit) orbitlər üzrə fırlanan elektronlar şüalanmır. Şüalanma
yalnız elektron nüvədən daha uzaq yüksək enerjili orbitdən
nüvəyə daha yaxın olan kiçik enerjili orbitə keçdikdə baş
verir. Bu halda işıq kvantları (fotonlar) şüalanır. Eynşteyn
göstərdi ki, sıçrayış anı (kvantın şüalanması), şüalanmanın
istiqaməti isə təsadüfü xarakter daşıyır. Bu cür təsadüfü (öz‐
başına) şüalanma spontan şüalanma adlanır. Həyəcanlanmış
atomda elektron nüvəyə daha yaxın orbitə keçərkən, şüalan‐
ma baş verir. Neytral atomla xarici elektron toqquşduqda, işıq
udulduqda və ya temperatur artdıqda atomun həyəcan‐
lanması baş verir. Adi işıq mənbələrinin, məsələn, közərmiş
cismin şüalanması spontan şüalanmadır. Belə ki, müxtəlif
atomlar zamanın müxtəlif anında, müxtəlif istiqamətdə,
müxtəlif enerjili və fazalı kvantlar buraxır, yəni şüalanma
nizamsız xarakter daşıyır.
129
Albert Eynşteyn yeni şüalanma növünü kəşf etdi və bu
şüalanmanı məcburi, induksiyalanmış və ya stimullaşmış
şüalanma adlandırdı. Fotonla həyəcanlaşdırılmış atomun
elektronu fotonu udaraq nüvədən uzaqlaşır və yüksək enerjili
orbitə keçir. Bu zaman atom əsas hala keçərkən buraxılan
fotonun enerjisinin qiyməti və istiqaməti əvvəlki fotunun
enerjisinin qiymət və yayılma istiqaməti ilə üst‐üstə düşür.
Başqa sözlə desək, məcburi şüalanmada şüalanma anı və
şüanın istiqaməti təsadüfü olmayıb, atomla toqquşan fotonla
təyin olunur. Beləliklə, kvant sistemlərinin (atom, molekul və
s.) məcburi şüalanma ideyası, kvant elektronikasının yaran‐
masına səbəb oldu.
Lazerlər.
Məcburi şüalanma prosesinin prinsipləri ilk dəfə
1917‐ci ildə Eynşteyn tərəfindən irəli sürülməsinə baxma‐
yaraq, proses öz praktiki tətbiqini bir qədər gec tapmışdır.
İşığı rabitə texnikasında və elmin digər sahələrində daha
effektli istifadə etmək üçün atomların sinxron və sinfaz (eyni
fazalı), yəni koherent şüalanmasına nail olmaq lazım idi. İlk
dəfə 1939‐cu ildə V.A.Fabrikant belə bir şüanın alına bilməsi
ideyasını irəli sürdü. Fərz edək ki, atomlardan ibarət olan
zəncir düz xətt boyunca dartılmışdır. Əgər bütün atomlar
həyəcanlanmış halda olarsa, onda zəncirin istiqamətində xa‐
rici foton kənar atomla toqquşduqda həmin atomda şüalanma
yaradır və yaranan yeni fotonun enerjisi və hərəkət istiqaməti
zərbə vuran fotonla eyni olur. Beləliklə, iki eyni foton hərəkət
etməyə başlayır. Bu fotonlardan biri növbəti atomla toqquşur
və yenidən özünə oxşar foton yaradır. Artıq üç ədəd eyni
fotonların hərəkəti baş verir. Analoji olaraq üçüncü fotonun
digər atomla toqquşması baş verir və dördüncü foton əmələ
gəlir və s. Nəticədə işıq dəstəsi dəfələrlə güclənir. Nəzəri he‐