24. Перетин резонансного поглинання.

Показником поглинання , при термодинамічній рівновазі N₂N₁N, де N=N₁+N₂, то , діапазон 10^-12–10^-24 см²– характеризує здатність кожної із часток поглинати електромагнітну енергію на частоті  і наз. поперечним перерізом поглинання або просто перетином поглинання.

Зв'язок інтенсивності насичення I_S c перетином резонансного поглинання :

.

Висновок: щоб хвиля посилювалася необхідно штучно змінити населеності рівнів в речовині, збільшити населеність верхнього рівня атомів N2 і зменшити населеність нижнього рівня N1.

25. Схеми роботи квантових підсилювачів.

Рівні енергії, між якими може бути створена інверсія населенностей, називають робочими лазерними рівнями енергії. Процес збудження активного середовища (активної речовини) з метою отримання інверсії населенностей називають накачкою (накачуванням), а джерело цього збудження - джерелом накачування.

Джерело накачки створює в активному елементі інверсію населенностей між робочими рівнями Еm та En. Вхідний сигнал I_ωвх на частоті ω = (Е 2 – Е1)/ħ, проходячи через активний елемент, посилюється так що на виході виходить посилений сигнал I_ωвих.

Коефіцієнт посилення підсилювача, рівний відношенню I_ωвих / I_ωвх.

26. Методи здійснення інверсної населеності.

1) Сортування атомних та молекулярних пучків в просторі - Використовується робоча речовина, яка представляє собою потік не взаємодіючих один з однім атомів або молекул (молекулярні і атомні пучки). Використовується лише в вимірювальних приладах (квантових стандартах частоти та часу).

2) Метод допоміжного випромінювання (накачка) - порушення теплової рівноваги за допомогою достатньо потужного допоміжного випромінювання (накачки). Він широко застосовується в парамагнітних квантових підсилювачах сантиметрових хвиль (робочі частиці – іони хрому в рубіні) та в твердотілих лазерах.

3) Інверсна населеність в газах за допомогою електричного розряду - Виникає при прикладеного ел.розряду, що призводить до появи газового розряду в результаті якого електрони прискорюються електричним полем, зіштовхуючись з атомами та іонузіють їх, призводячи до появи вторичних електронів, які в свою чергу прискорюються і процес повторюється. Використовується в газових лазерах: гелій-неоновий лазер, лазер на аргоні на СО₂ ).

4) Інверсна населеність в напівпровідниках ( інжекція; оптична накачка н/провідника; бомбардування н/провідника пучком електронів з енергією в декілька тис. еВ).

Переваги напівпровідникових лазерів – велика щільність «робочих» частиць, високий ККД, легкість керування випромінюванням, прості в конструкції.