Глава I. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИНВЕРТИРОВАННЫХ АКТИВНЫХ СРЕД
1.1. Некоторые общие вопросы
Инверсия активной среды как необходимое условие генерации лазера.
Излучение лазера рождается на переходах между определенными энергетическими уровнями активных центров; их называют рабочими уровнями. Отнесенные к единице объема активной среды заселенности рабочих уровней будем обозначать через 
(нижний рабочий уровень) и 
(верхний рабочий уровень). Разность
называют плотностью инверсной заселенности рабочих уровней. Здесь 
— кратности вырождения соответствующих уровней; для простоты будем, как правило, полагать, что — 
Если выполняется условие
то говорят, что имеет место инверсия активной среды. Поскольку 
есть в общем случае функция времени и пространственных координат, то понятие инверсии может относиться к определенным промежуткам времени и определенным областям активной среды.
В термодинамически равновесной среде величина 
отрицательна: заселенность верхнего уровня меньше
Рис. 1.1
заселенности нижнего. Для создания инверсии необходимо перевести активную среду в неравновесное состояние.
Обеспечение инверсии активной среды является необходимой предпосылкой для реализации в лазере режима генерации. Напомним, что коэффициент усиления х пространственно-однородной среды описывается выражением
где а — сечение вынужденных переходов между рабочими уровнями. Из (1.1.3) видно, что сам факт существования эффекта усиления излучения при его прохождении через активную среду предполагает выполнение условия (1.1.2), т. е. требует наличия положительной величины 
Необходимость обеспечения инверсии физически очевидна, так как только при 
(т. е. при 
процессы индуцированного испускания на рабочем переходе будут преобладать над встречными процессами поглощения излучения.
Для создания и поддержания инверсии применяют тот или иной способ возбуждения (или, как говорят, способ накачки) активной среды. Методы накачки лазеров достаточно разнообразны и будут рассмотрены в последующих параграфах.
