В чём заключается принцип работы квантовых усилителей, лазеров и мазеров?

Принцип работы квантовых усилителей заключается в усилении электромагнитных колебаний при взаимодействии с квантовой системой частиц (атомов, молекул, ионов) за счёт вынужденного излучения. old.bigenc.ru

Принцип работы лазера основан на использовании стимулированного излучения атомов, ионов или молекул, что приводит к усилению света и созданию когерентного луча. focus-msk.ru Процесс основан на следующих основных этапах: focus-msk.ru

1. Создание инверсной населённости. focus-msk.ru В активном элементе лазера (например, газе, жидкости или твёрдом теле) используется система накачки для создания инверсной населённости энергетических уровней — состояние, при котором на верхнем энергетическом уровне находится больше частиц, чем на нижнем. focus-msk.ru Это достигается путём введения дополнительной энергии в систему с помощью различных методов, таких как электрический разряд, химическая реакция, оптический или электронный пучок. focus-msk.ru
2. Ускорение электронов. focus-msk.ru В случае газового лазера электроны ускоряются напряжением, приложенным к электродам, и сталкиваются с атомами газа, передавая им свою энергию. focus-msk.ru В результате этого процесса атомы переходят на более высокие энергетические уровни. focus-msk.ru
3. Релаксация. focus-msk.ru Атомы, которые находятся на высоких энергетических уровнях, спонтанно возвращаются на свои основные энергетические уровни, излучая фотоны. focus-msk.ru Некоторые из этих фотонов вызывают возбуждение других атомов, переводя их на верхние энергетические уровни и создавая таким образом лавину фотонов. focus-msk.ru
4. Усиление. focus-msk.ru Фотоны, генерируемые в процессе релаксации, распространяются через активный элемент, вызывая стимулированное излучение у других атомов. focus-msk.ru Этот процесс создаёт усиление света, которое приводит к формированию когерентных лазерных лучей. focus-msk.ru
5. Отбор частоты и направления. focus-msk.ru Лазерные резонаторы, состоящие из двух зеркал, установленных под углом друг к другу, обеспечивают отбор частоты и направление пучка излучения. focus-msk.ru В них происходит многократное прохождение света через активную среду, в результате чего происходит усиление только тех фотонов, которые распространяются в нужном направлении и имеют нужную частоту. focus-msk.ru

Мазер — квантовый генератор, излучающий когерентные электромагнитные волны сантиметрового диапазона (микроволны). ru.wikipedia.org vk.com По принципу своего действия мазер похож на лазер, но работает только в микроволновом диапазоне. vk.com Мазер основан на принципе вынужденного излучения, предложенном Альбертом Эйнштейном в 1917 году. en.wikipedia.org ru.wikipedia.org