Главная > Материалы квантовой электроники
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

1.8. Двухуровневая система

Первым успешным решением вопроса о создании среды с инверсной населенностью явилось осуществление двухуровневой системы на молекулах аммиака, т. е. молекулярного пучкового генератора СВЧ.

Вероятности переходов в двухуровневой системе рассмотрены ранее.

Используя выводы и метод рассуждения Эйнштейна, рассмотрим условия работы системы с двумя уровнями и населенностями уровнен соответственно. Под внешним воздействием в такой системе возможны следующие переходы (рис. 1.8). Резонансное поглощение электромагнитного излучения с переходом с уровня 1 на уровень 2 характеризуется вероятностью (1.37).

Рис. 1.8. Переходы в двухуровневой системе.

Возвращение возбужденных атомов на уровень 1 возможно путем как вынужденных, так. и спонтанных переходов, поэтому выражается суммарной вероятностью (1.44).

Поскольку полное число частиц сохраняется (условие нормировки), т. е. то, учитывая (1.47), получаем выражение для стационарного режима:

Создайие инверсной населенности в такой системе с помощью внешнего возбуждения весьма затруднительно. Однако согласно функции распределения Максвелла — Больцмана и в равновесных условиях всегда имеется небольшое число молекул, обладающих высокой кинетической энергией, т. е. находящихся на высоких энергетических уровнях. Следовательно, еслн осуществить отделение этих возбужденных молекул от певозбужденных, то вопрос о создании активной среды с инверсной населенностью будет решен. Эта идея и была использозана в первых действующих молекулярных генераторах на аммиаке, описанных в 1954 г. в работах Н. Г Басова и А. М. Прохорова, а также Д. Гордона, Г. Цайгера, Ч. Таунса и Д. Вебера.

В настоящее время молекулярные генераторы широко используются для научных и технических целей. Их основное достоинство — очень высокая стабильность частоты — позволяет использовать их в радиоспектроскопии в качестве наиболее точных молекулярных часов и т. д.

Существуют и атомные пучковые генераторы. Например, генератор на пучке атомов водорода, излучение которого характеризуется длиной волны см.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление