Квантовый генератор - устройство, генерирующее эл--магн. излучение за счёт вынужденного испускания фотонов ансамблем микрочастиц. При термодинамич. равновесии системы микрочастиц, взаимодействующей с эл--магн. полем, вынужденное испускание фотонов много меньше поглощения их частицами. В этом случае вынужденное испускание, играя принципиальную роль в обеспечении термодинамич. равновесия, не может привести к генерации. Для генерации необходимо обеспечить инверсию населенностей двух энергетич. уровней частиц. К. г. был предложен и реализован в 1954 независимо двумя группами радиофизиков [Н. Г. Басов и А. М. Прохоров и Ч. Таунс (Ch. H. Townes) с сотрудниками], работавших в области радиоспектроскопии .Они показали, что для создания К. г. необходимо объединить ансамбль микрочастиц (рабочее вещество) с элементом положит. обратной связи и обеспечить инверсию населенностей рабочих энергетич. уровней ансамбля микрочастиц. Они практически одновременно создали одинаковые К. г., в к-рых рабочим веществом служил пучок молекул NH3, элементом обратной связи - объёмный резонатор, а инверсия населенностей достигалась сортировкой молекул по энергии (молекулярный генератор). К. г. радиодиапазона (мазеры) обладают наивысшей стабильностью, достигаемой в этом диапазоне, и применяются гл. обр. в качестве стандартов частоты (см. Водородный генератор, Квантовые стандарты частоты). В 1960 были созданы К. г. оптич. диапазона - лазеры ,работавшие на кристалле рубина Т. Мейман (Th. Maiman) и на атомах Ne в газовой смеси He+Ne при пониженном давлении А. Джаван (A. Javan). В обоих случаях обратная связь осуществлялась при помощи открытого резонатора, а инверсия населенностей рабочих уровней системы частиц обеспечивалась в случае рубина оптич. накачкой (см. Твердотельный лазер), в случае He+Ne - электрич. разрядом (см. Газоразрядные лазеры). Диапазон волн, излучаемых К. г., ограничен радиодиапазоном со стороны длинных радиоволн и диапазоном мягкого рентг. излучения с коротковолновой стороны. Для получения более коротковолнового когерентного излучения К. г. оптич. диапазона снабжают умножителями частоты (см. Нелинейная оптика, Параметрический генератор света). Наряду с К. г., излучающими фиксированные частоты, определяемыми узкими энергетич. уровнями микрочастиц, созданы К. г., излучение к-рых может перестраиваться по частоте (лазеры на красителях ,на F-центрах и др.). Особым классом К. г. являются лазеры на вынужденных рассеяниях разл. типов (см., напр., Комбинационный лазер) и др. К. г.- преобразователи, в к-рых применяются разл. нелинейные эффекты, возникающие при большой плотности излучения первичных К. г. Лит. см. при статьях Квантовая электроника, Лазер.
М. Е. Жаботинский
|
|
 |
