Способы накачки.

В первом мазере на молекулах аммиака инверсная населенность создавалась путем пространственного разделения возбужденных и невозбужденных частиц. Молекулы аммиака имеют два уровня, расстояние между которыми примерно равно Даже при температуре жидкого азота населенности этих уровней практически равны. Для сортировки молекул применяется квадрупольный конденсатор, создающий неравновесное электрическое поле. В этом поле молекулы, находящиеся на верхнем энергетическом уровне, фокусируются ближе к оси резонатора, а невозбужденные молекулы удаляются от оси. На выходе конденсатора в приосевой области концентрация возбужденных частиц оказывается больше, чем невозбужденных.

Атомы и молекулы, обладающие магнитными моментами, сортируются в неоднородных магнитных полях.

Универсальным способом возбуждения генерации служит оптическая накачка. Она незаменима для твердотельных и жидкостных лазеров. С помощью оптического возбуждения создается инверсная населенность в газах и полупроводниках. Для оптического возбуждения используется излучение мощных импульсных ламп и лазерных источников. Маломощные твердотельные лазеры могут генерировать при возбуждении сфокусированным солнечным светом.

Основным методом возбуждения генерации в газах служит электрический разряд. Механизм возбуждения такой же, как в газосветных лампах. Если стеклянную или кварцевую трубку наполнить газом при низком давлении и приложить к ее концам высокое напряжение, то после поджига искрой возникнет электрический разряд. Электроны будут разгоняться в поле и бомбардировать атомы (молекулы), вызывая их ионизацию и переход на более высокие энергетические уровни. В результате образуется инверсная населенность одной или нескольких пар уровней. В трубках электроионизационных лазеров газ находится при высоком давлении, а свободные электроны создаются с помощью потока частиц высоких энергий. Таким путем удается получить более высокие значения коэффициента усиления.

В полупроводниках инверсная населенность впервые была создана при инжекции тока через В дальнейшем оказалось возможным возбудить генерацию с помощью оптической накачки и при бомбардировке пучком быстрых электронов. Доказана возможность получения активной среды при возбуждении полупроводников импульсным электрическим полем.

В газодинамических лазерах газовая смесь нагревается до температуры две тысячи градусов. Образуется сверхзвуковой поток, который, выходя из сопла, быстро расширяется и охлаждается. На уровнях со сравнительно большим временем жизни остается значительное число частиц и возникает инверсная населенность.

Активная среда может возникнуть также в результате химических реакций. Например, в смеси газов водорода и фтора возможна цепная химическая реакция, в результате которой образуются молекулы фтористого водорода в возбужденном состоянии и можно получить генерацию на длине волны Возбужденные молекулы способны передавать свою энергию молекулам другого газа, в частности Тогда генерируется излучение с длиной волны характерное для лазеров на