O'quvchilarning ko'pchiligi inglizcha "lazer" dan hosil bo'lgan "lazer" tushunchasini yaxshi biladi (nurlanishning stimulyatsiya qilingan emissiyasi orqali yorug'likni kuchaytirish). 20 -asrning o'rtalarida ixtiro qilingan lazerlar bizning hayotimizga kirib keldi, garchi ularning zamonaviy texnologiyalardagi ishlari oddiy odamlarga ko'rinmas bo'lsa ham. Texnologiyaning asosiy ommabopi ilmiy fantastika kitoblari va filmlarga aylandi, bunda lazerlar kelajak jangchilari jihozlarining ajralmas qismiga aylandi.
Aslida, lazerlar uzoq yo'lni bosib o'tdi, ular asosan kashfiyot va nishonni belgilash vositasi sifatida ishlatilgan va hozirgina ular jang maydonining quroli sifatida o'z o'rnini egallashi kerak, ehtimol uning ko'rinishi va jangovar mashinalarining ko'rinishini tubdan o'zgartirishi mumkin.
"Maser" tushunchasi kam ma'lum - santimetr diapazonida (mikroto'lqinli pechlar) izchil elektromagnit to'lqinlar chiqaruvchisi, uning ko'rinishi lazer yaratilishidan oldin. Va izchil nurlanish manbalarining yana bir turi - "saser" borligini juda kam odam biladi.
"Nur" ovozi
"Saser" so'zi "lazer" so'ziga o'xshash shakllangan - Radiatsiyani stimulyatsiya qilish orqali tovushni kuchaytirish va ma'lum chastotali izchil tovush to'lqinlari generatorini - akustik lazerni bildiradi.
Saserni "ovozli yorug'lik" - yo'naltiruvchi tovush oqimlarini yaratish texnologiyasi bilan adashtirmang, bunga misol sifatida Massachusets Texnologiya Instituti "Audio Spotlight" dan Jozef Pompeyning rivojlanishini eslash mumkin. "Ovozli yorug'lik" yorug'lik yoritgichi ultratovush diapazonida to'lqinlar nurini chiqaradi, ular havo bilan chiziqli bo'lmagan holda o'zaro ta'sir qilib, tovush uzunligini oshiradi. Audio projektorning nur uzunligi 100 metrgacha bo'lishi mumkin, ammo undagi tovush intensivligi tez pasayadi.
Agar lazerlarda yorug'lik kvantlari - fotonlar avlodi bo'lsa, saserlarda ularning rolini fononlar bajaradi. Fotondan farqli o'laroq, fonon - sovet olimi Igor Tamm tomonidan kiritilgan kvazipartikula. Texnik jihatdan, fonon - bu kristall atomlarining tebranish harakati kvanti yoki tovush to'lqini bilan bog'liq energiya kvanti.
Kristalli materiallarda atomlar bir -biri bilan faol ta'sir o'tkazadi va ulardagi atomlarning tebranishi kabi termodinamik hodisalarni ko'rib chiqish qiyin - trilyonlarcha o'zaro bog'liq chiziqli differentsial tenglamali tizimlar, ularning analitik echimi imkonsizdir. Kristall atomlarining tebranishlari moddaning kvantlari fononlar bo'lgan tovush to'lqinlari tizimining tarqalishi bilan almashtiriladi. Fonon bozonlar soniga kiradi va Bose - Eynshteyn statistikasi bilan tavsiflanadi. Fononlar va ularning elektronlar bilan o'zaro ta'siri supero'tkazgichlar fizikasi, issiqlik o'tkazuvchanlik jarayonlari va qattiq jismlardagi tarqalish jarayonlari haqidagi zamonaviy tushunchalarda asosiy rol o'ynaydi.
Birinchi saserlar 2009-2010 yillarda ishlab chiqilgan. Ikki guruh olimlar lazer nurlanishini olish usullarini - optik bo'shliqlarda fonon lazer va elektron kaskadlarda fonon lazer yordamida usullarini taqdim etdilar.
Kaliforniya Texnologiya Instituti (AQSh) fiziklari tomonidan ishlab chiqilgan prototip optik rezonator saser tashqi diametri taxminan 63 mikrometr va ichki diametri 12, 5 va 8, 7 mikrometr bo'lgan tori shaklidagi bir juft silikon optik rezonatorlardan foydalanadi., unga lazer nurlari beriladi. Rezonatorlar orasidagi masofani o'zgartirib, bu darajadagi chastotalar farqini tizimning akustik rezonansiga mos keladigan qilib sozlash mumkin, natijada 21 megagerts chastotali lazer nurlanishi hosil bo'ladi. Rezonatorlar orasidagi masofani o'zgartirib, siz tovush nurlanishining chastotasini o'zgartirishingiz mumkin.
Nottingem universiteti (Buyuk Britaniya) olimlari elektron kaskadlarda saser prototipini yaratdilar, unda tovush gallium arsenidi va bir necha atom qalinlikdagi alyuminiy yarimo'tkazgichli qatlamlarni o'z ichiga olgan superlattice orqali o'tadi. Fononlar qo'shimcha energiya ta'sirida qor ko'chkisi kabi to'planib, 440 gigagerts chastotali saser nurlanish shaklida tuzilmadan chiqmaguncha, ko'p marta yuqori qatlamlar ichida aks ettiriladi.
Saserlar mikroelektronika va nanotexnologiyani inqilob qilishi kutilmoqda, bu lazernikiga o'xshaydi. Terahertz diapazonidagi chastotali nurlanishni olish imkoniyati yuqori aniqlikdagi o'lchovlar uchun saserlardan foydalanish, makro, mikro va nanoyurilmalarning uch o'lchovli tasvirlarini olish, yarimo'tkazgichlarning optik va elektr xususiyatlarini yuqori darajada o'zgartirish imkonini beradi. tezlik.
Saserlarning harbiy sohada qo'llanilishi. Sensorlar
Jang muhitining shakli har bir holatda eng samarali bo'lgan sensorlar turini tanlashni belgilaydi. Aviatsiyada razvedka uskunalarining asosiy turi-millimetr, santimetr, desimetr va hatto metr (er usti radarlari uchun) to'lqin uzunliklaridan foydalanadigan radar stantsiyalari (radarlar). Erdagi jang maydonini aniq maqsadli aniqlash uchun aniqlikni oshirish talab etiladi, bunga faqat optik diapazonda razvedka orqali erishish mumkin. Albatta, radarlar er usti texnologiyasida ham qo'llaniladi, shuningdek, optik razvedka vositalari aviatsiyada qo'llaniladi, lekin shunga qaramay, jangovar muhit formatining turiga qarab, ma'lum bir to'lqin uzunligi diapazonidan ustuvor foydalanish tarafdori. aniq
Suvning fizik xususiyatlari ko'pchilik elektromagnit to'lqinlarning optik va radar diapazonlarida tarqalish diapazonini sezilarli darajada cheklaydi, suv esa to'lqinlarning o'tishi uchun ancha yaxshi sharoit yaratadi, bu esa ularni suv osti kemalari qurollarini kashf qilish va boshqarishda ishlatishga olib keladi. va er usti kemalari (NK), agar ular suv osti dushmani bilan jang qilsalar. Shunga ko'ra, gidroakustik komplekslar (SAC) suv osti kemalarini qidirishning asosiy vositasiga aylandi.
SAC -lar faol va passiv rejimlarda ishlatilishi mumkin. Faol rejimda SAC modulyatsiyalangan ovozli signal chiqaradi va dushman suv osti kemasidan aks ettirilgan signalni oladi. Muammo shundaki, dushman SAC signalini SACning o'zi aks ettirilgan signalni ushlab olgandan ko'ra ko'proq aniqlay oladi.
Passiv rejimda SAK suv osti kemasi yoki dushman kema mexanizmlaridan kelib chiqadigan shovqinlarni "eshitadi" va ularning tahlillari asosida nishonlarni aniqlaydi va tasniflaydi. Passiv rejimning kamchiligi shundaki, so'nggi suv osti kemalarining shovqini doimiy ravishda kamayib bormoqda va dengiz fonidagi shovqin bilan taqqoslanadi. Natijada, dushman suv osti kemalarini aniqlash diapazoni sezilarli darajada kamayadi.
SAC antennalari-bu bir necha ming piezoseramik yoki optik tolali o'tkazgichlardan tashkil topgan, murakkab shakldagi bosqichli diskret massivlar, ular ovozli signallarni beradi.
Tasviriy ma'noda zamonaviy SAC -larni harbiy aviatsiyada ishlatiladigan passiv fazali antenna massivlari (PFAR) bo'lgan radarlar bilan solishtirish mumkin.
Tasavvur qilish mumkinki, saserlarning paydo bo'lishi istiqbolli SAC -larni yaratishga imkon beradi, ularni shartli ravishda eng so'nggi jangovar samolyotlarning o'ziga xos fazasiga aylangan faol fazali antennali (AFAR) radarlar bilan solishtirish mumkin
Bunday holda, faol rejimda Saser emitentlariga asoslangan istiqbolli SAC -larning ishlash algoritmini AFAR bilan aviatsiya radarlarining ishi bilan taqqoslash mumkin: tor yo'nalishdagi signalli signal ishlab chiqarish mumkin. murabbo va o'z-o'zidan siqilish uchun yo'nalish sxemasi.
Ehtimol, ob'ektlarning uch o'lchovli akustik gologrammalarini qurish amalga oshiriladi, ular tasvirni va hatto uni aniqlash uchun o'ta muhim bo'lgan ob'ektning ichki tuzilishini olish uchun o'zgartirilishi mumkin. Yo'nalish nurlanishining paydo bo'lishi ehtimoli, DAK faol rejimda bo'lganida, suv osti kemasi sayoz suvda harakatlanayotganda, dengiz minalarini aniqlashda, tabiiy va sun'iy to'siqlarni aniqlashda dushmanga ovoz manbasini aniqlashni qiyinlashtiradi.
Shuni tushunish kerakki, suvli muhit atmosferaning lazer nurlanishiga ta'sir qilishiga qaraganda "tovush nuriga" ko'proq ta'sir qiladi, bu esa yuqori samarali lazerli yo'l-yo'riq va tuzatish tizimini ishlab chiqishni talab qiladi va hech qanday holatda bunday bo'lmaydi. "lazer nurlari" kabi - lazer nurlanishining tafovuti ancha katta bo'ladi.
Saserlarning harbiy sohada qo'llanilishi. Qurol
O'tgan asrning o'rtalarida lazerlar paydo bo'lganiga qaramay, ularni nishonlarni jismoniy yo'q qilishni ta'minlovchi qurol sifatida ishlatish hozirgina haqiqatga aylanmoqda. Taxmin qilish mumkinki, xuddi shu taqdir saserlarni kutmoqda. Hech bo'lmaganda, "Command & Conquer" kompyuter o'yinida tasvirlanganlarga o'xshash "ovozli to'plar" juda uzoq vaqt kutishlari kerak bo'ladi (agar bunisini yaratish mumkin bo'lsa).
Lazerlar bilan o'xshashlik qilib, taxmin qilish mumkinki, kelajakda saserlar asosida L-370 "Vitebsk" ("Prezident-S") rus havo-havo mudofaa tizimiga o'xshash o'z-o'zini himoya qilish komplekslari yaratilishi mumkin.), optik-elektron o'chirish stantsiyasidan (OECS) foydalangan holda infraqizil boshli samolyotga mo'ljallangan raketalarga qarshi raketalarga qarshi kurashish uchun mo'ljallangan bo'lib, u raketaning boshini ko'r qiladigan lazer emitentlarini o'z ichiga oladi.
O'z navbatida, Saser emitentlariga asoslangan suv osti kemalarining o'z-o'zini mudofaa tizimi dushman torpedasi va qurol-yarog'ini akustik ko'rsatma bilan qarshi olish uchun ishlatilishi mumkin.
xulosalar
Saserlarni kashfiyot va istiqbolli suv osti kemalarini qurollantirish vositasi sifatida ishlatish, ehtimol, hech bo'lmaganda o'rta muddatli yoki hatto uzoq istiqbolli. Shunga qaramay, istiqbolli harbiy texnika ishlab chiqaruvchilari uchun zamin yaratib, bu istiqbolning asoslarini hozirdanoq shakllantirish kerak.
20 -asrda lazerlar zamonaviy razvedka va nishonlarni belgilash tizimlarining ajralmas qismiga aylandi. 20 va 21 -asrlar oxirida AFAR radarisiz jangchi endi texnologik taraqqiyot cho'qqisi deb hisoblanmaydi va AFAR radariga ega bo'lgan raqobatchilardan past bo'ladi.
Keyingi o'n yillikda jangovar lazerlar quruqlik, suv va havodagi jang maydonining qiyofasini tubdan o'zgartiradi. Saserlar 21 -asrning o'rtalarida va oxirida suv osti jang maydonining ko'rinishiga kamroq ta'sir ko'rsatishi mumkin.