Квантовый генератор

КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР, устройство, генерирующее когерентное электромагнитное излучение за счёт вынужденного испускания фотонов системой микрочастиц. При термодинамическом равновесии системы число испущенных фотонов равно числу поглощённых. Для генерации излучения необходима инверсия населённостей в ансамбле частиц и обратная связь. Это впервые показали Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и независимо Ч. Таунс (с сотрудниками) в 1954 году и на основе этого создали квантовый генератор. Рабочим веществом этого генератора были молекулы аммиака NH₃, инверсия населённостей в которых создавалась сортировкой молекул по энергиям (смотри Молекулярный генератор), элементом обратной связи служил объёмный резонатор.

Квантовые генераторы радиодиапазона (мазеры) имеют высокую стабильность и используются как квантовые стандарты частоты.

В 1960 году были созданы квантовые генераторы оптического диапазона - лазеры, работающие на кристалле рубина (Т. Мейман, США) и на атомах неона в смеси Не + Ne при пониженном давлении (А. Джаван, США). В этом диапазоне частот обратная связь осуществлялась с помощью открытого резонатора, а инверсия населённостей - оптической накачкой для рубинового лазера и электрическим разрядом для гелий-неонового лазера (смотри Газоразрядный лазер). Для получения более коротковолнового когерентного излучения квантовые генераторы оптического диапазона снабжают умножителями частоты (смотри Нелинейная оптика).

Диапазон длин волн, излучаемых квантовым генератором, простирается от радиодиапазона до мягкого рентгеновского. Лазеры гамма-диапазона пока ещё не созданы, находятся в стадии разработки (смотри Гамма-лазер). Созданы лазеры, работающие не только на фиксированных частотах, но и лазеры с перестраиваемой частотой.

Лит. смотри при статьях Квантовая электроника, Лазер.