Kvante generator - en generel betegnelse for kilder til elektromagnetisk stråling, der virker på grundlag af stimuleret emission af atomer og molekyler.

Sl

Afhængigt af hvilken bølgelængde kvantegeneratoren udsender, kan den kaldes forskelligt:

laser (optisk rækkevidde);

maser (mikrobølgeområde);

razer (røntgenområde);

gaser (gammaområde).

Sl

I virkeligheden er betjeningen af ​​disse enheder baseret på brugen af ​​Bohrs postulater:

Et atom og atomsystemer kan forblive i lang tid kun i specielle stationære eller kvantetilstande, som hver har en bestemt energi. I en stationær tilstand udsender et atom ikke elektromagnetiske bølger.

Lysemission opstår, når en elektron går fra en stationær tilstand med højere energi til en stationær tilstand med lavere energi. Energien af ​​den udsendte foton er lig med energiforskellen mellem de stationære tilstande.

De mest almindelige i dag er lasere, det vil sige optiske kvantegeneratorer. Ud over børnelegetøj er det blevet udbredt inden for medicin, fysik, kemi, computerteknologi og andre industrier. Lasere er dukket op som en "klar løsning" på mange problemer.

Lad os se nærmere på laserens driftsprincip.

DC4-14

Laser - en optisk kvantegenerator, der skaber en kraftig, snævert rettet sammenhængende monokromatisk lysstråle. (dias 1, 2)

( 1. Spontan og stimuleret emission.

Hvis elektronen er på det lavere niveau, vil atomet absorbere den indfaldende foton, og elektronen vil bevæge sig fra niveau E 1 til niveau E 2 . Denne tilstand er ustabil, elektronspontant vil flytte til niveau E 1 med fotonemission. Spontan emission sker spontant, derfor vil atomet udsende lys inkonsekvent, kaotisk, derfor er lysbølgerne inkonsistente med hinanden hverken i fase, eller i polarisering eller i retning. Dette er naturligt lys.

Men induceret (tvungen) emission er også mulig. Hvis elektronen er i det øverste niveau E 2 (et atom i en exciteret tilstand), når en foton falder, kan der ske en tvungen overgang af en elektron til et lavere niveau ved at udsende en anden foton.

Sl

Stråling under overgangen af ​​en elektron i et atom fra et øvre energiniveau til et lavere med emission af en foton under påvirkning af et eksternt elektromagnetisk felt (indfaldende foton) kaldestvunget eller induceret .

Egenskaber ved stimuleret emission:

identisk frekvens og fase af primære og sekundære fotoner;

samme udbredelsesretning;

samme polarisering.

Som følge heraf producerer stimuleret emission to identiske tvillingefotoner.

Sl

2. Brug af aktive medier.

Stoffets tilstand i et medium, hvor mindre end halvdelen af ​​atomerne er i en exciteret tilstand, kaldestilstand med normal befolkning af energiniveauer . Dette er en normal tilstand af miljøet.

Sl

Et miljø, hvor mere end halvdelen af ​​atomerne er i en exciteret tilstand kaldesaktivt medium med omvendt population af energiniveauer . (dias 9)

I et medium med en omvendt population af energiniveauer forstærkes lysbølgen. Dette er et aktivt miljø.

Forstærkningen af ​​lys kan sammenlignes med væksten af ​​en lavine.

Sl

For at opnå det aktive medium anvendes et tre-niveau system.

På tredje niveau lever systemet meget kort, hvorefter det spontant går i tilstand E 2 uden udsendelse af en foton. Overgang fra stat2 i en tilstand 1 ledsaget af emission af en foton, som bruges i lasere.

Processen med et mediums overgang til en omvendt tilstand kaldespumpet . Oftest bruges lysbestråling (optisk pumpning), elektrisk udladning, elektrisk strøm og kemiske reaktioner til dette. For eksempel, efter at en kraftig lampe blinker, går systemet i en tilstand3 , efter en kort periode i staten2 , hvor han bor i forholdsvis lang tid. Dette skaber overbefolkning på niveauet2 .

Sl

3. Positiv feedback.

For at gå fra lysforstærkningstilstanden til genereringstilstanden i laseren anvendes feedback.

Feedback udføres ved hjælp af en optisk resonator, som normalt er et par parallelle spejle. (dias 11)

Som et resultat af en af ​​de spontane overgange fra det øverste niveau til det nederste en foton dukker op. Når man bevæger sig mod et af spejlene, forårsager en foton en lavine af fotoner. Efter refleksion fra spejlet bevæger en lavine af fotoner sig i den modsatte retning, hvilket samtidig får alle nye atomer til at udsende fotoner. Processen vil fortsætte, så længe den eksistereromvendt population niveau

Omvendt population energiniveauer - en ikke-ligevægtstilstand i miljøet, hvor antallet af partikler (atomer, molekyler) placeret på de øvre energiniveauer, dvs. i en exciteret tilstand, er større end antallet af partikler placeret ved de lavere energiniveauer. .

Aktivt element

pumpning

pumpning

Optisk resonator

Strømme af lys, der bevæger sig i laterale retninger, forlader hurtigt det aktive element uden at have tid til at få væsentlig energi. Lysbølgen, der udbreder sig langs resonatorens akse, forstærkes mange gange. Bunden af ​​spejlene er lavet gennemskinnelig, og derfra går laserbølgen ud i miljøet.

Sl

4. Rubinlaser .

Hoveddelen af ​​en rubinlaser errubin stang. Rubin består af atomerAl Og Omed en blanding af atomerCr. Det er chromatomer, der giver rubin dens farve og har en metastabil tilstand.

Sl

Et rør af en gasudladningslampe, kaldet pumpe lampe . Lampen blinker kort, og der sker pumpning.

Rubin-laseren fungerer i pulserende tilstand. Der er andre typer lasere: gas, halvleder... De kan fungere i kontinuerlig tilstand.

Sl

5. Egenskaber ved laserstråling :

den mest kraftfulde lyskilde;

Solens P = 104 W/cm2, P for laseren = 1014 W/cm2.

enestående monokromaticitet(monokromatiske bølger – rumligt ubegrænsede bølger af en specifik og strengt konstant frekvens) ;

giver en meget lille grad af vinkeldivergens;

sammenhæng ( de der. koordineret forekomst i tid og rum af flere oscillerende eller bølgeprocesser) .

DC3

Til laserdrift

et pumpesystem er påkrævet. Det vil sige, at vi giver et atom eller et atomsystem noget energi, så vil atomet ifølge Bohrs 2. postulat bevæge sig til et højere niveau med mere energi. Den næste opgave er at returnere atomet til dets tidligere niveau, mens det udsender fotoner som energi.

Med tilstrækkelig lampestyrke overføres de fleste chromioner til en exciteret tilstand.

Processen med at overføre energi til en lasers arbejdslegeme for at omdanne atomer til en exciteret tilstand kaldes pumpning.

Den foton, der udsendes i dette tilfælde, kan forårsage den stimulerede emission af yderligere fotoner, som igen vil forårsage stimuleret emission)

DC15

Det fysiske grundlag for laserdrift er fænomenet. Essensen af ​​fænomenet er, at en exciteret foton er i stand til at udsende under påvirkning af en anden foton uden dens absorption, hvis sidstnævnte er lig med energiforskellen

Maser udsender mikroovn, størrelse - røntgen , og gaser – gammastråling.

DC16

Maser - Kvantegenerator udsender

kohærente elektromagnetiske bølger i centimeterområdet (mikrobølger).

Masere bruges i teknologi (især i rumkommunikation), i fysisk forskning og også som kvantegeneratorer med standardfrekvens.

Sl

Hellere (røntgen laser) - en kilde til kohærent elektromagnetisk stråling i røntgenområdet, baseret på virkningen af ​​stimuleret emission. Det er en kortbølge-analog af en laser.

Sl

Anvendelser af sammenhængende røntgenstråling omfatter forskning i tæt plasma, røntgenmikroskopi, medicinsk billeddannelse i faseopløsning, udforskning af materialeoverflader og våben. Den bløde røntgenlaser kan fungere som fremdriftslaser.

Sl

Arbejdet på gaserområdet er i gang, da der ikke er skabt et effektivt pumpesystem.

Lasere bruges i en hel liste af industrier :

6. Anvendelse af lasere : (dias 16)

i radioastronomi for at bestemme afstande til solsystemets kroppe med maksimal nøjagtighed (lyslokalisering);

metalbearbejdning (skæring, svejsning, smeltning, boring);

i kirurgi i stedet for en skalpel (for eksempel i oftalmologi);

til opnåelse af tredimensionelle billeder (holografi);

kommunikation (især i rummet);

registrering og lagring af information;

i kemiske reaktioner;

til udførelse af termonukleare reaktioner i en atomreaktor;

atomvåben.

Sl

Kvantegeneratorer er således gået ind i menneskehedens hverdag, hvilket gør det muligt at løse mange problemer, der var presserende på det tidspunkt.

Betydning af KVANTEGENERATORER OG FORSTÆRKERE i Colliers ordbog

KVANTEGENERATORER OG FORSTÆRKERE

generatorer og forstærkere af elektromagnetiske bølger baseret på fænomenet tvungen (induceret) stråling. Funktionsprincippet for en mikrobølgekvantegenerator kaldet en maser (en forkortelse for de engelske ord Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, hvilket betyder "mikrobølgeforstærkning på grund af stimuleret emission") blev foreslået i 1954 af Charles Townes. (Samme princip ligger til grund for optiske kvanteforstærkere og lasergeneratorer.) Da frekvensen af ​​stråling ved udgangen af ​​en kvantegenerator er bestemt af strengt fastlagte, diskrete energiniveauer af atomerne eller molekylerne i det aktive medium, der anvendes i en sådan generator, har en præcist defineret og konstant værdi.

Spontan og stimuleret emission. Energien fra elektromagnetisk stråling frigives eller absorberes i form af separate "dele" kaldet kvanter eller fotoner, og energien af ​​et kvante er lig med h?, hvor h er Plancks konstant, og? - strålingsfrekvens. Når et atom optager et energikvante, bevæger det sig til et højere energiniveau, dvs. en af ​​dens elektroner hopper til en bane længere fra kernen. Det er sædvanligt at sige, at atomet i dette tilfælde går i en ophidset tilstand.

Et atom, der befinder sig i en ophidset tilstand, kan frigive sin lagrede energi på forskellige måder. En mulig måde er spontant at udsende et kvante med samme frekvens, hvorefter det vender tilbage til sin oprindelige tilstand. Dette er processen med spontan stråling (emission), skematisk afbildet i fig. 1, b. Ved høje frekvenser, dvs. Ved korte bølgelængder svarende til synligt lys sker spontan emission meget hurtigt. Et exciteret atom, der har absorberet en foton af synligt lys, mister normalt den erhvervede energi gennem spontan emission på mindre end en milliontedel af et sekund. Processen med spontan emission ved lavere frekvenser er forsinket. Derudover kan et atom gå ind i en mellemtilstand og kun miste en del af sin energi i form af en foton med lavere energi, der udsendes af det.

Der er en anden proces, der får det exciterede atom til at frigive denne lagrede energi. Hvis stråling af en bestemt frekvens falder på et atom (som i fig. 1, c), så tvinger det atomet til at udsende en foton og bevæge sig til et lavere niveau. Således ankommer en foton, og to forlader. Stimuleret emission sker altid med samme frekvens og med samme fase som den indkommende bølge, og derfor øger bølgen sin intensitet, når den passerer det exciterede atom.

Så en bølge med den tilsvarende frekvens, der passerer gennem et medium, hvor der er et overskud af exciterede atomer, forstærkes på grund af energien fra stimuleret emission af disse atomer. Men hvis der er uexciterede atomer i mediet, kan de absorbere bølgeenergien. Det er indlysende, at forstærkning på grund af stimuleret emission er modsat absorption, og overvægten af ​​den ene af processerne frem for den anden afhænger af, hvilke atomer der er mere i bølgens vej - exciterede eller uexciterede.

Det faktum, at der sammen med spontan emission også skal være tvungen emission, blev postuleret af Albert Einstein i 1916, idet han accepterede, at alle tre processer forekommer - absorption, stimuleret og spontan emission. Baseret på statistiske overvejelser udledte han en formel, der beskriver frekvensspektret af stråling udsendt af et stof. Brugen af ​​stimuleret emission til at skabe elektromagnetiske bølgegeneratorer blev foreslået af Charles Townes i USA og, uafhængigt af ham, af de russiske fysikere N.G. Basov og A.M. Alle tre blev tildelt Nobelprisen i fysik (1964) for dette arbejde.

Kvanteforstærker. Som diskuteret ovenfor kan stråling forstærkes blot ved at føre den gennem et passende aktivt medium. Gevinsten er dog ofte ubetydelig - omkring 1%. For at øge forstærkningen er det nødvendigt at holde strålingen i kontakt med det aktive medie længere. For at gøre dette kan du omslutte det aktive medium i et kammer med reflekterende vægge. Derefter vil den tværgående bølge blive reflekteret fra væg til væg, idet den stiger lidt for hver gang. Når den er tilstrækkeligt intensiveret, kan en del af strålingen frigives fra kammeret som et output.

I mikrobølgeområdet (super høj frekvens), dvs. når bølgelængden er i området fra 0,1 til 100 cm, er kameraets dimensioner normalt sammenlignelige med bølgelængden. Et kammer, der er indstillet til den ønskede frekvens ved at ændre dets dimensioner (dets længde skal være lig med bølgelængden) kaldes en hulrumsresonator.

Hvis strålingsbølgelængden er ca. 1 mm eller mindre, så er en sådan resonator endda vanskelig at fremstille. Det er dog muligt at lave en hulrumsresonator til infrarødt eller kortbølget synligt lys, så dens længde er meget længere end bølgelængden, for eksempel i form af to parallelle spejlplader (fig. 2). I en sådan enhed vil en bølge på tværs af pladerne, skiftevis reflekteret fra spejlene, forblive i det aktive medium og vokse på grund af stimuleret emission. En bølge, der forplanter sig i en hvilken som helst anden retning, forlader hurtigt resonatoren næsten uden forstærkning.

Denne retningsvirkning af et system af to parallelle plader er især vigtig for kvantegeneratorer af elektromagnetisk stråling med meget korte bølgelængder. I dette tilfælde skal forstærkningen i det aktive medie være stor nok til, at når en bølge passerer fra en plade til en anden, mere end kompenserer den for de uundgåelige tab, den lider, når den reflekteres fra spejlet. Den kontinuerlige vækst af bølgen fører til etablering af resonante elektromagnetiske svingninger i mellemrummet mellem spejlene. Bølger, der forplanter sig i nogen anden retning, forstærkes ikke nok til at kompensere for tabene. Og selvom et lukket kammer af denne størrelse kunne etablere og vedligeholde millioner af forskellige typer vibrationer og deres hurtigt skiftende kombinationer, vælger et system af to parallelle plader kun tværgående bølger fra dem (resten er dæmpet). Da et sådant system er særligt velegnet til at isolere svingninger med en specifik kort bølgelængde, er det meget brugt i kvantegeneratorer i det infrarøde og synlige lysområde - lasere.

For at noget af lyset kan slippe ud af laserhulrummet, skal en af ​​pladerne være gennemskinnelig, dvs. transmitterer en del af det lys, der falder ind på det, og reflekterer lys med andre bølgelængder. Lys, der passerer gennem den gennemskinnelige plade, danner en smalt rettet stråle. En sådan laseranordning blev foreslået af Townes og A. Shavlov.

Det er også muligt at udsende stråling gennem et lille hul i en af ​​de reflekterende vægge. Dette kredsløb bruges ofte i centimeter-bølgelængde (mikrobølge) kvanteoscillatorer. I lasere giver det ikke en så høj retningsbestemmelse af udgangsstrålen.

Aktivt miljø. For resonansabsorption og forstærkning på grund af stimuleret emission er det nødvendigt, at bølgen passerer gennem et materiale, hvis atomer eller systemer af atomer er "tunet" til den ønskede frekvens. Med andre ord skal forskellen i energiniveauer E2 - E1 for materialets atomer være lig med frekvensen af ​​den elektromagnetiske bølge ganget med Plancks konstant:

Yderligere, for at stimuleret emission skal råde over absorption, skal der være flere atomer på det øvre energiniveau end på det nederste. Dette sker normalt ikke. Desuden kommer ethvert system af atomer, overladt til sig selv i tilstrækkelig lang tid, i ligevægt med sit miljø ved en lav temperatur, dvs. når en tilstand med lavest energi. Ved forhøjede temperaturer exciteres nogle af systemets atomer af termisk bevægelse. Ved en uendelig høj temperatur ville alle kvantetilstande være lige fyldt. Men da temperaturen altid er endelig, er den overvejende andel af atomer i den laveste tilstand, og jo højere tilstande, jo mindre fyldte er de. Hvis der ved absolut temperatur T er n0 atomer i den laveste tilstand, så er antallet af atomer i den exciterede tilstand, hvis energi overstiger energien i den laveste tilstand med en mængde E, givet af Boltzmann-fordelingen:

hvor k er Boltzmanns konstant.

Da der altid er flere atomer i lavere tilstande under ligevægtsbetingelser end i højere, dominerer absorption altid under sådanne forhold frem for amplifikation på grund af stimuleret emission. Et overskud af atomer i en bestemt exciteret tilstand kan kun skabes og vedligeholdes ved kunstigt at overføre dem til denne tilstand, og hurtigere end de vender tilbage til termisk ligevægt. Et system, hvor der er et overskud af exciterede atomer, har tendens til termisk ligevægt, og det skal opretholdes i en ikke-ligevægtstilstand ved at skabe sådanne atomer i det.

Tre-niveau kvantegenerator. Metoden til at skabe og opretholde et overskud af atomer i en exciteret tilstand for gasser (tre-niveau system metode) blev foreslået af N.G Basov og A.M. Den første tre-niveau kvanteforstærker blev skabt af D. Scovil, J. Feer og G. Seidel. Det tre-niveau system er skematisk præsenteret i fig. 3. Til at begynde med er alle atomer på det laveste niveau E1, og niveauerne E2 og E3 er tomme. Energiafstanden mellem niveauerne E2 og E3 er ikke lig med afstanden mellem niveauerne E1 og E2. En "pumpende" lampe eller generator (afhængigt af hvilket område vi taler om - optisk eller radiofrekvens) producerer stråling med en frekvens svarende til overgangen fra det nederste niveau til det øvre. Ved at absorbere denne stråling bliver atomer exciterede og bevæger sig fra det nederste niveau til det øverste. Da der i starten ingen atomer er på mellemniveau E2, er der flere af dem på E3-niveau. Når der er akkumuleret ret mange atomer på E3-niveau, begynder genereringen med en frekvens svarende til overgangen fra det øverste niveau til det mellemliggende. For at kvantegenerering kan ske kontinuerligt, skal E2-niveauet hurtigt blive tomt, dvs. atomer skal fjernes fra det hurtigere, end de skabes på grund af stimuleret emission fra E3-niveauet. E2-niveauet kan udtømmes ved forskellige processer, såsom kollisioner med andre atomer og energioverførsel til krystalgitteret (hvis det aktive medium er fast). I alle tilfælde omdannes energien til varme, så afkøling af enheden er nødvendig.

Ved at pumpe kan ikke mere end halvdelen af ​​atomerne overføres fra niveau E1 til E3, da effekten af ​​stimuleret emission tvinger dem til at vende tilbage til det lavere niveau. Men hvis atomer fra E3-niveauet på grund af kollisioner eller andre processer hurtigt bevæger sig til E2-niveauet, så kan pumpning af dem til det øverste niveau med en efterfølgende overgang til mellemniveauet fortsætte. På denne måde kan mere end halvdelen af ​​atomerne (og endda alle) pumpes til E3-niveauet. Så er der flere atomer på mellemniveauet end på det lavere niveau, og genereringen begynder med en frekvens, der svarer til overgangen. Begge kredsløb i en tre-niveau kvantegenerator og forstærker vælges, og det ene eller det andet vælges afhængigt af. egenskaber af det tilgængelige materiale med resonanser ved de ønskede frekvenser. Generelt er det ønskeligt, at det aktive medium, mens det opfylder alle andre krav, skal have høje resonanser. Hvis en kvantegenerator skal bruges som frekvensstandard, så skal resonanserne også være skarpe. Sådanne resonanser er karakteristiske for spektrene af frie atomer og molekyler i gasser. Resonanserne af faste materialer er sædvanligvis ret brede, selvom ioner af sjældne jordarters grundstoffer og overgangsmetaller, såsom krom, i krystaller har passende spektre. Nogle materialer af denne art har høje og skarpe resonanser i både mikrobølgeområdet og det optiske område. For eksempel kan rubin (aluminiumoxid), hvor en vis procentdel af aluminiumioner erstattes af chromioner, tjene som et aktivt medium for en tre-niveau kvantegenerator i mikrobølgeområdet. Maiman viste, at rubin også er velegnet til fremstilling af lasere. I begge tilfælde bruges energiniveauerne af chromioner.

Laser. Lasere er optiske kvantegeneratorer, der producerer stråling i de synlige og infrarøde områder af spektret (hvor bølgelængder er mindre end 1 mm). I intensitet er sådanne generatorer meget overlegne i forhold til alle andre typer kilder til lignende stråling. Derudover falder deres udgangsstråling på et meget smalt frekvensbånd og har form af en næsten ikke-divergerende stråle. Derudover kan laserstråler fokuseres til en meget lille plet, hvor lysets effekttæthed og elektriske feltstyrke er kolossale i forhold til, hvad andre lyskilder kan producere. Udgangsstrålingen er næsten fuldstændig monokromatisk og, endnu vigtigere, sammenhængende, dvs. fuldstændig fasematchet og fri for almindeligt lyss kaotiske lidelse. Se også LASER.

Molekylær kvantegenerator. Den første kvantegenerator, udviklet af Gordon, Zeiger og Townes, brugte et evakueret kammer indeholdende en stråle af ammoniakmolekyler. Strålens molekyler, som var i en lavere energitilstand, blev fjernet fra strålen ved at afbøje dem i et uensartet elektrisk felt. Molekyler i højeste energitilstand blev fokuseret i en hulrumsresonator, hvor stimuleret emission fandt sted (fig. 4).

En kvantegenerator med en molekylær stråle producerer stråling med en skarpt valgt udgangsfrekvens. Det skyldes blandt andet, at der er relativt få molekyler i strålen, og de kan ikke påvirke hinanden. På grund af det lille antal molekyler er udgangseffekten også lille.

Gasudladningslaser. Det aktive medium i en gasudladningslaser er en blanding af ædelgasser som helium og neon. Heliumatomet har en exciteret tilstand med lang levetid, og atomer exciteret til denne "metastabile" tilstand kan ikke opgive deres excitationsenergi ved spontan emission. De kan dog overføre det i atomkollisioner til uophidsede neonatomer. Efter en sådan kollision befinder heliumatomet sig i sin grundtilstand, og neonatomet i sin exciterede tilstand. Generering sker på grund af tvungne overgange fra dette energiniveau til et tomt lavere niveau af neonatomer.

Ansøgning. Kvanteelektroniske enheder med atomare og molekylære systemer som aktive medier bruges som forstærkere og generatorer. Ved lavere frekvenser udføres sådanne funktioner af vakuumrør og transistorer. Det er ikke overraskende, at familien af ​​kvanteelektroniske enheder allerede kan konkurrere med antallet og mangfoldigheden af ​​ældre elektroniske enheder. Kvanteelektroniske enheder har fundet en række applikationer, som andre elektroniske enheder er dårligt egnede eller slet ikke egnede til. Disse er funktioner af støjsvage mikrobølgeforstærkere, primære frekvens- og tidsstandarder samt generatorer og forstærkere af infrarød og synlig stråling.

Mikrobølgeforstærkere med lav støj. Formålet med en forstærker er at forstærke svage signaler uden at forvrænge dem eller indføre støj (kaotisk komponent). Elektroniske forstærkere tilføjer altid deres egen støj til signalet. Når man har at gøre med ekstremt svage radiosignaler, er det vigtigt, at forstærkeren introducerer så lidt støj som muligt. Disse er radiosignaler modtaget fra himmellegemer og radarsignaler reflekteret fra objekter placeret over lange afstande. I disse to tilfælde observeres signalet mod himlen, hvilket kun introducerer mindre støj. Dette giver dig mulighed for at registrere et meget svagt signal, hvis det ikke er maskeret af støjen fra selve modtageren. Konventionelle forstærkere opfylder ikke kravene til en sådan opgave, og kvanteforstærkere kommer til undsætning og introducerer næsten ingen støj. Ved at udskifte vakuumrørforstærkeren ved modtagerindgangen med en kvanteforstærker kan du øge modtagerens følsomhed i mikrobølgeområdet med hundrede gange. Mikrobølgemodtagere med kvanteforstærkere er så følsomme, at de kan detektere den termiske stråling fra andre planeter og bestemme temperaturen på deres overflade.

Frekvensstandarder og atomure. Atomer og atomsystemer kan, som allerede nævnt, kun absorbere og udsende stråling ved bestemte specifikke frekvenser eller bølgelængder. Disse resonanser er ofte formet som toppe, hvilket gør det muligt at måle deres frekvens med høj præcision. De tilsvarende frekvenser er karakteristiske for visse atomer og molekyler, og i modsætning til menneskeskabte standarder ændres de ikke over tid. Derfor kan sådanne resonanser tjene som standarder for frekvens, bølgelængde og tid. Frekvensen af ​​den eksterne elektroniske oscillator kan kontrolleres for kalibrering selv mod absorptionsresonanser. Kvantegeneratorer producerer direkte stråling af en referencefrekvens. Når en kvantegenerator er korrekt konfigureret, er frekvensen ved dens output konstant. Det kan bruges til at overvåge forløbet af et præcisionsur eller en mere kompleks enhed designet til at måle tidsintervaller med høj nøjagtighed. Det aktive medium i en af ​​de mest nøjagtige kvantegeneratorer er atomart brint (systemet ligner designet af den første kvantegenerator - en maser - med en molekylær stråle af ammoniak). Nøjagtigheden af ​​dens frekvens er 10-10%, hvilket svarer til en fejl i "clock rate" svarende til et sekund på 30.000 år.

Collier. Colliers ordbog. 2012

Se også fortolkninger, synonymer, betydninger af ordet og hvad KVANTEGENERATORER OG FORstærkere er på russisk i ordbøger, encyklopædier og opslagsbøger:

• KVANTE
  KVANTTAL, heltal eller brøktal, der definerer mulige diskrete fysiske værdier. mængder, der karakteriserer kvantesystemer (atomkerne, atom, molekyle og...
• KVANTE i Big Russian Encyclopedic Dictionary:
  QUANTUM CLOCK (atomur), en enhed til måling af tid indeholdende en kvartsoscillator styret af en kvantefrekvensstandard. "Pendulets" rolle i kosmos ...
• KVANTE i Big Russian Encyclopedic Dictionary:
  KVANTEFREKVENSSTANDARDER, enheder til præcis måling af oscillationsfrekvens, grundlæggende. om måling af frekvensen af ​​kvanteovergange (i mikrobølge- og optiske spektre) ...
• KVANTE i Big Russian Encyclopedic Dictionary:
  KVANTEOVERGANG, bratte overgange af et kvantesystem (atom, molekyle, atomkerne, krystal) fra en mulig tilstand til ...
• KVANTEMELEKTRONIK
  elektronik, et fysikfelt, der studerer metoder til forstærkning og generering af elektromagnetiske svingninger baseret på brugen af ​​effekten af ​​stimuleret emission, såvel som egenskaberne ...
• ELEKTRISKE MASKINGENERATORER OG ELEKTRISKE MOTORER: DC GENERATORER i Colliers ordbog:
  Til artiklen ELEKTRISKE MASKINGENERATORER OG ELEKTRISKE MOTORER Teori. I fig. 1a viser en drejning af tråden abcd, der roterer med uret rundt om aksen ...
• ELEKTRISKE GENERATORER: SYNKRONE VEKSELSTRØMGENERATORER i Colliers ordbog:
  Til artiklen ELEKTRISKE MASKINGENERATORER OG ELEKTRISKE MOTORER Som allerede nævnt induceres en vekslende EMF i en trådspole, der roterer i et konstant magnetfelt. ...
• KVANTEFREKVENSSTANDARDER
  
• USSR. TEKNISK VIDENSKAB i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
  videnskab Luftfartsvidenskab og teknologi I det førrevolutionære Rusland blev der bygget en række fly af originalt design. Ya. M. skabte deres egne fly (1909-1914) ...
• USSR. LITTERATUR OG KUNST i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
  og kunst Litteratur Multinational sovjetisk litteratur repræsenterer et kvalitativt nyt stadie i litteraturens udvikling. Som en bestemt kunstnerisk helhed, forenet af en enkelt socio-ideologisk...
• RADIOMÅL i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
  målinger af elektriske, magnetiske og elektromagnetiske størrelser og deres forhold, der karakteriserer driften af ​​radiotekniske enheder i frekvensområdet fra infralyd til ultrahøj. ...
• DC MASKINE i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
  strømmaskine, en elektrisk maskine, hvor mekanisk energi omdannes til jævnstrøms elektrisk energi (generator) eller omvendt konvertering (motor). ...
• KVANTEOVERGANG i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
  kvante, se kvanteovergange...
• PARAMETRISKE LYSGENERATORER i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
  lysgeneratorer, kilder til kohærent optisk stråling, hvis hovedelement er en ikke-lineær krystal, hvori en kraftig lysbølge med en fast frekvens er parametrisk ...
• MOLEKYLÆR GENERATOR i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
  generator, en enhed, hvor kohærente elektromagnetiske svingninger genereres på grund af tvungne kvanteovergange af molekyler fra den indledende energitilstand til tilstanden ...
• KVANTUME i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
  tal, heltal (0, 1, 2,...) eller halvheltal (1/2, 3/2, 5/2,...) tal, der definerer mulige diskrete værdier af fysiske størrelser, der karakteriserer kvante. ..
• KVANTEFREKVENSSTANDARDER i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
  frekvensstandarder, enheder, der bruger kvante...
• KVANTEOVERGANG i Great Soviet Encyclopedia, TSB:
  overgange, bratte overgange af et kvantesystem (atom, molekyle, atomkerne, fast stof) fra en tilstand til en anden. De vigtigste er K...
• KVANTUMUR
  
• KVANTEFREKVENSSTANDARDER i Modern Encyclopedic Dictionary:
  
• KVANTEOVERGANG i Modern Encyclopedic Dictionary:
  pludselige overgange af et kvantesystem (atom, molekyle, atomkerne, krystal) fra en mulig tilstand til en anden. Kvanteovergange kan være udstrålende...
• KVANTUMUR
  (atomur), en enhed til måling af tid indeholdende en kvartsoscillator styret af en frekvensstandard. Rollen af ​​"pendulet" i et kvanteur spilles af atomer. Frekvens...
• KVANTEFREKVENSSTANDARDER i Encyclopedic Dictionary:
  enheder til nøjagtig måling af strålingsfrekvensen under kvanteovergange (i mikrobølge- og optiske spektre) af atomer, ioner eller molekyler fra en ...
• ELEKTRISKE GENERATORER OG ELEKTRISKE MOTORER: DC ELEKTRISKE MOTORER i Colliers ordbog:
  Til artiklen ELEKTRISKE MASKINGENERATORER OG ELEKTRISKE MOTORER DC-generatorer fungerer tilfredsstillende som motorer, og med de samme nominelle parametre gør de ikke ...
• ELEKTRISKE MASKINGENERATORER OG ELEKTRISKE MOTORER i Colliers ordbog:
  rotationsmaskiner, der omdanner enten mekanisk energi til elektrisk energi (generatorer) eller elektrisk energi til mekanisk energi (motorer). Driften af ​​generatorer er baseret på princippet...
• KVANTEFREKVENSSTANDARDER i Modern Explanatory Dictionary, TSB:
  enheder til præcis måling af vibrationsfrekvens baseret på måling af frekvensen af ​​kvanteovergange (i mikrobølge- og optiske spektre) af atomer, ioner eller ...
• ARMAGEDDON i Directory of Secrets af spil, programmer, udstyr, film, påskeæg:
  1.Under optagelserne fik instruktøren Michael Bay tilladelse til at filme flere steder på NASAs ejendom. Se scenen, hvor rumskibene letter...
• FORFÆRDELIG i Encyclopedia Galactica of Science Fiction Literature:
  Moralske forstærkere, moralske beskyttere af kvikke mænd fra 16. og efterfølgende generationer; forhindre forsøg på at mersificere (cretinisere) shustraer udført af kriminelle og dissidente elementer", ...
• FERROMAGNETISK RESONANS i Big Encyclopedic Dictionary:
  selektiv absorption af en ferromagnet af energien fra et elektromagnetisk felt ved frekvenser (normalt i radioområdet), der falder sammen med den naturlige præcessionsfrekvens af ferromagnetens magnetiske moment (se Larmore ...
• FORSTÆRKER i Big Encyclopedic Dictionary:
  i teknologi - en enhed, hvor energiparametrene for et signal (påvirkning) øges ved at bruge energien fra en hjælpekilde. Ifølge …
• TERMOELEKTRISK MÅLEANORDNING i Big Encyclopedic Dictionary:
  tjener til at måle strøm (mindre almindeligt, spænding og effekt); er en magnetoelektrisk måleenhed, der måler den elektromotoriske kraft af en termisk konverter, opvarmning ...
• SUMMATIONSBLOK i Big Encyclopedic Dictionary:
  en analog computerenhed, hvis output producerer en værdi, der er proportional med summen af ​​inputværdierne. Elektroniske summeringsblokke er de mest almindelige som en del af AVM'er...
• RADIO i Big Encyclopedic Dictionary:
  i kombination med en antenne (ekstern eller indbygget) bruges den til at modtage radiosignaler. Eksempler: sendemodtager, fjernsyn, radarradio. Hovedelementer: frekvensselektiv...
• IKKE-LINEÆR FUNKTIONSBLOK i Big Encyclopedic Dictionary:
  (i computerteknologi) en AVM-knude, hvis udgangssignal er relateret til inputsignalet ved et givet ikke-lineært forhold. Enheder med lineær funktionel afhængighed er...

De opnåede succeser inden for udvikling og forskning af kvanteforstærkere og oscillatorer i radioområdet tjente som grundlag for implementeringen af ​​forslaget om at forstærke og generere lys baseret på stimuleret emission og førte til skabelsen af ​​kvanteoscillatorer i det optiske område. Optiske kvanteoscillatorer (OQO'er) eller lasere er de eneste kilder til kraftigt monokromatisk lys. Princippet om lysforstærkning ved hjælp af atomare systemer blev først foreslået i 1940 af V.A. Fabrikant. Men begrundelsen for muligheden for at skabe en optisk kvantegenerator blev først givet i 1958 af C. Townes og A. Shavlov baseret på resultaterne i udviklingen af ​​kvanteenheder i radioområdet. Den første optiske kvantegenerator blev realiseret i 1960. Det var en laser med en rubinkrystal som arbejdsstof. Oprettelsen af ​​befolkningsinversion i det blev udført ved hjælp af tre-niveau pumpemetoden, normalt brugt i paramagnetiske kvanteforstærkere.

I øjeblikket er der udviklet mange forskellige optiske kvantegeneratorer, der adskiller sig i arbejdsstoffer (krystaller, glas, plast, væsker, gasser, halvledere anvendes) og metoder til at skabe befolkningsinversion (optisk pumpning, udledning i gasser, kemiske reaktioner osv.) .).

Strålingen fra eksisterende optiske kvantegeneratorer dækker bølgelængdeområdet fra ultraviolet til det fjerne infrarøde område af spektret, der støder op til millimeterbølger. I lighed med en kvantegenerator i radioområdet består en optisk kvantegenerator af to hoveddele: et fungerende (aktivt) stof, hvori på den ene eller anden måde

der skabes en inversion af populationer og et resonant system (fig. 62). Som sidstnævnte bruges åbne resonatorer af Fabry-Perot-interferometertypen i lasere, dannet af et system af to spejle placeret i en afstand fra hinanden.

Arbejdsstoffet øger den optiske stråling på grund af den inducerede emission af aktive partikler. Resonanssystemet, der forårsager gentagen passage af den resulterende optisk inducerede stråling gennem det aktive medium, bestemmer den effektive interaktion af feltet med det. Hvis vi betragter en laser som et selvoscillerende system, så giver resonatoren positiv feedback som et resultat af tilbagevenden af ​​en del af strålingen, der forplanter sig mellem spejlene, ind i det aktive medium. For at der kan forekomme oscillationer, skal effekten i laseren modtaget fra det aktive medie være lig med eller overstige den tabte effekt i resonatoren. Dette svarer til, at intensiteten af ​​genereringsbølgen efter at have passeret gennem forstærkningsmediet, refleksion fra spejle -/ og 2, der vender tilbage til det oprindelige tværsnit, skal forblive uændret eller overstige den oprindelige værdi.

Når man passerer gennem det aktive medium, bølgeintensiteten 1^ ændringer i henhold til den eksponentielle lov (ignorerer mætning) L, ° 1^ ezhr [ (oc,^ - b())-c ], og når det reflekteres fra spejlet, ændres det ind G enkelt gang ( T - koefficient. spejlrefleksion), derfor kan betingelsen for, at generation opstår, skrives som

Hvor L - længden af ​​det aktive aktive medium; r 1 og r 2 - refleksionskoefficienter for spejle 1 og 2; a u er forstærkningen af ​​det aktive medie; b 0 - dæmpningskonstant, under hensyntagen til energitab i arbejdsstoffet som følge af spredning ved inhomogeniteter og defekter.

I. Resonatorer af optiske kvantegeneratorer

Resonante lasersystemer er som nævnt åbne resonatorer. I øjeblikket er åbne resonatorer med flade og sfæriske spejle mest udbredt. Et karakteristisk træk ved åbne resonatorer er, at deres geometriske dimensioner er mange gange større end bølgelængden. Ligesom volumetriske åbne resonatorer har de et sæt af deres egne typer af oscillationer, karakteriseret ved en vis feltfordeling i dem og egne frekvenser. De naturlige typer af svingninger i en åben resonator er løsninger af feltligningerne, der opfylder grænsebetingelserne på spejlene.

Der er flere metoder til at beregne hulrumsresonatorer, der gør det muligt at finde deres egne typer af vibrationer. En stringent og mest komplet teori om åbne resonatorer er givet i L.A. Vaivesteins værker.* En visuel metode til beregning af typer af svingninger i åbne resonatorer blev udviklet i værker af A. Fox og T. Lee.

(113)

Det bruges i det. numerisk beregning, der simulerer processen med at etablere typer af svingninger i resonatoren som et resultat af flere refleksioner fra spejle. Indledningsvis indstilles en vilkårlig feltfordeling på overfladen af ​​et af spejlene. Derefter beregnes feltfordelingen på overfladen af ​​et andet spejl ved hjælp af Huygens' princip. Den indlærte fordeling tages som den oprindelige, og beregningen gentages. Efter flere refleksioner tenderer fordelingen af ​​feltets amplitude og fase på overfladen af ​​spejlet til en stationær værdi, dvs. feltet på hvert spejl er selvreproducerende i uændret form. Den resulterende feltfordeling repræsenterer den normale type oscillation af en åben resonator.

Beregningen af ​​A. Fox og T. Lee er baseret på følgende Kirchhoff-formel, som er et matematisk udtryk for Huygens’ princip, som gør, at man kan finde bunden ved observationspunktet EN ved et givet felt på en eller anden overflade Sb

hvor Eb er feltet i punkt B på overfladen S b; k- bølge nummer; R - afstand mellem punkter EN Og I; Q - vinkel mellem linjen, der forbinder punkterne EN Og I, og normal til overfladen Sb

Efterhånden som antallet af passager stiger, tenderer strømningshastigheden på spejlene til en stationær fordeling, som kan repræsenteres som følger:

Hvor V(x ,у) - en fordelingsfunktion, der afhænger af koordinaterne på spejlenes overflade og ikke ændrer sig fra refleksion til refleksion;

y er en kompleks konstant uafhængig af rumlige koordinater.

Substitution af formel (112) med udtryk (III). får vi integralligningen

Den har kun en løsning for visse værdier [Gamma] = [gamma min.] kaldet egenværdier, Vmn funktioner , opfylder integralligningen, karakteriserer strukturen af ​​feltet af forskellige typer af oscillationer af resonatoren, som kaldes tværgående vibrationer og betegnes som vibrationer af typen TEMmn Symbol TEM angiver, at vandet inde i resonatoren er tæt på tværgående elektromagnetisk, dvs. uden feltkomponenter langs bølgeudbredelsesretningen. Indekser m og n angiver antallet af ændringer i feltretningen langs spejlets sider (for rektangulære spejle) eller langs vinklen og langs radius (for runde spejle). Figur 64 viser den elektriske feltkonfiguration for de enkleste tværgående typer af oscillationer af åbne resonatorer med runde spejle. De iboende typer af oscillationer af åbne resonatorer er kendetegnet ikke kun ved feltets tværgående fordeling, men også ved dets fordeling langs resonatorernes akse, som er en stående bølge og adskiller sig i antallet af halvbølger, der passer langs længden af ​​resonatoren. For at tage højde for dette introduceres et tredje indeks i betegnelsen af ​​vibrationstyper EN, der karakteriserer antallet af halvbølger, der passer langs resonatorens akse.

Solid State optiske kvantegeneratorer

Solid-state optiske kvanteoscillatorer eller solid-state lasere bruger krystaller eller amorfe dielektrika som det aktive forstærkningsmedium. Arbejdspartiklerne, hvis overgange mellem energitilstande bestemmer genereringen, er som regel ioner af atomer af overgangsgrupper i det periodiske system. Ionerne Na 3+, Cr 3+, Ho 3+, Pr 3+ er oftest Brugt. Aktive partikler udgør fraktioner eller enheder af procent af det samlede antal atomer i arbejdsmediet, så de ser ud til at danne en "opløsning" af svag koncentration og interagerer derfor kun lidt med hinanden. De anvendte energiniveauer er niveauerne af arbejdspartikler, spaltet og udvidet af stærke inhomogene indre felter af det faste stof. Krystaller af korund (Al2O3) og yttrium-aluminium granat bruges oftest som basis for det aktive forstærkningsmedium. YAG(Y3Al5O12), forskellige glasmærker osv.

Populationsinversion i arbejdsstoffet i faststoflasere skabes ved en metode svarende til den, der bruges i paramagnetiske forstærkere. Det udføres ved hjælp af optisk pumpning, dvs. udsættelse af et stof for højintensiv lysstråling.

Som undersøgelser viser, er de fleste af de aktuelt eksisterende aktive medier, der bruges i faststoflasere, tilfredsstillende beskrevet af to hovedidealiseret energi ordninger: tre- og fire-plan (fig. 71).

Lad os først overveje metoden til at skabe befolkningsinversion i medier beskrevet af et tre-niveau skema (se fig. 71, a). I normal tilstand er kun det nederste hovedniveau befolket 1 (energiafstanden mellem niveauerne er væsentligt større end kT), da overgange 1->2 og 1->3) hører til det optiske område. Overgangen mellem niveau 2 og 1 er operationel. Niveau 3 auxiliary og bruges til at skabe en inversion af et arbejdspar af niveauer. Det optager faktisk en bred vifte af tilladte energiværdier på grund af samspillet mellem arbejdspartikler og intrakrystallinske felter.

Kvantegeneratorer bruger den indre energi i mikrosystemer - atomer, molekyler, ioner - til at skabe elektromagnetiske svingninger.

Kvantegeneratorer kaldes også lasere. Ordet laser består af begyndelsesbogstaverne i det engelske navn for kvantegeneratorer - en lysforstærker ved at skabe stimuleret stråling.

Princippet for drift af en kvantegenerator er som følger. Når man betragtede stoffets energistruktur, blev det vist, at ændringen i energien af ​​mikropartikler (atomer, molekyler, ioner, elektroner) ikke sker kontinuerligt, men diskret - i portioner kaldet quanta (fra latin quantim - kvantitet).

Mikrosystemer, hvor elementarpartikler interagerer med hinanden, kaldes kvantesystemer.

Overgangen af ​​et kvantesystem fra en energitilstand til en anden er ledsaget af emission eller absorption af et kvantetal af elektromagnetisk energi hv: E 2 - Ei=hv, Hvor E 1 Og E 2 - energitilstande: h - Plancks konstant; v - frekvens.

Det er kendt, at den mest stabile tilstand af ethvert system, inklusive et atom og et molekyle, er den tilstand med den laveste energi. Derfor har hvert system en tendens til at optage og opretholde en tilstand med den laveste energi. Følgelig bevæger elektronen sig i normaltilstanden i kredsløbet tættest på kernen. Denne tilstand af atomet kaldes jord eller stationær.

Under påvirkning af eksterne faktorer - opvarmning, belysning, elektromagnetisk felt - kan atomets energitilstand ændre sig.

Hvis et atom for eksempel af brint interagerer med et elektromagnetisk felt, så absorberer det energi E 2 -E 1 = hv og dens elektron bevæger sig til et højere energiniveau. Denne tilstand af atomet kaldes exciteret. Et atom kan forblive i det i meget kort tid, kaldet det exciterede atoms levetid. Herefter vender elektronen tilbage til det lavere niveau, det vil sige til den jordstabile tilstand, og opgiver overskydende energi i form af et udsendt energikvante - en foton.

Emissionen af ​​elektromagnetisk energi under overgangen af ​​et kvantesystem fra en exciteret tilstand til en grundtilstand uden ydre påvirkning kaldes spontan eller spontan. Ved spontan emission udsendes fotoner på tilfældige tidspunkter i en vilkårlig retning med en vilkårlig polarisering. Det er derfor, det kaldes usammenhængende.

Men under påvirkning af et eksternt elektromagnetisk felt kan elektronen returneres til det lavere energiniveau, selv før atomets levetid i den exciterede tilstand udløber. Hvis for eksempel to fotoner virker på et exciteret atom, så vender atomets elektron under visse forhold tilbage til det lavere niveau og udsender et kvante i form af en foton. I dette tilfælde har alle tre fotoner en fælles fase, retning og polarisering af stråling. Som et resultat øges energien af ​​elektromagnetisk stråling.

Udsendelsen af ​​elektromagnetisk energi fra et kvantesystem, når dets energiniveau falder under påvirkning af et eksternt elektromagnetisk felt, kaldes tvunget, induceret eller stimuleret.

Induceret stråling falder i frekvens, fase og retning sammen med ekstern stråling. Derfor kaldes en sådan stråling kohærent (kohærens - fra latin cogerentia - sammenhæng, forbindelse).

Da energien i det ydre felt ikke bruges på at stimulere systemets overgang til et lavere energiniveau, forstærkes det elektromagnetiske felt, og dets energi øges med værdien af ​​energien i det udsendte kvante. Dette fænomen bruges til at forstærke og generere oscillationer ved hjælp af kvanteenheder.

I øjeblikket er lasere lavet af halvledermaterialer.

En halvlederlaser er en halvlederenhed, hvor elektrisk energi direkte omdannes til strålingsenergi i det optiske område.

For at en laser skal virke, det vil sige at laseren kan skabe elektromagnetiske svingninger, er det nødvendigt, at der er flere exciterede partikler i dens stof end uexciterede.

Men i den normale tilstand af en halvleder, ved højere energiniveauer ved enhver temperatur, er antallet af elektroner mindre end ved lavere niveauer. Derfor absorberer en halvleder i sin normale tilstand elektromagnetisk energi.

Tilstedeværelsen af ​​elektroner på et bestemt niveau kaldes populationen af ​​niveauet.

Tilstanden af ​​en halvleder, hvor der er flere elektroner på et højere energiniveau end på et lavere niveau, kaldes en befolkningsinversionstilstand. En inverteret population kan skabes på forskellige måder: ved at bruge indsprøjtning af ladningsbærere ved direkte at tænde for p-n krydset, ved at bestråle halvlederen med lys osv.

Energikilden, der skaber en befolkningsinversion, udfører arbejde ved at overføre energi til stoffet og derefter til det elektromagnetiske felt. I en halvleder med en inverteret population kan stimuleret emission opnås, da den indeholder et stort antal exciterede elektroner, der kan afgive deres energi.

Hvis en halvleder med en inverteret population bestråles med elektromagnetiske svingninger med en frekvens svarende til overgangsfrekvensen mellem energiniveauer, så tvinges elektroner fra det øverste niveau til at bevæge sig til det lavere niveau og udsende fotoner. I dette tilfælde forekommer stimuleret kohærent emission. Den er forstærket. Ved at skabe et positivt feedback-kredsløb i en sådan enhed opnår vi en laser - en selvoscillator af elektromagnetiske oscillationer i det optiske område.

Til fremstilling af lasere bruges oftest galliumarsenid, hvorfra der fremstilles en terning med sider på et par tiendedele millimeter.

Kapitel 4. STABILISERING AF SENDERFREKVENS

Kvante generator

Kvante generator- en generel betegnelse for kilder til elektromagnetisk stråling, der virker på grundlag af stimuleret emission af atomer og molekyler. Afhængigt af hvilken bølgelængde en kvantegenerator udsender, kan den kaldes forskelligt: ​​laser, maser, razer, gaser.

skabelseshistorie

En kvantegenerator er baseret på princippet om stimuleret emission foreslået af A. Einstein: når et kvantesystem exciteres, og der samtidig er stråling med en frekvens svarende til en kvanteovergang, er sandsynligheden for et spring i systemet til en lavere energiniveau stiger i forhold til tætheden af ​​allerede tilstedeværende strålingsfotoner. Muligheden for at skabe en kvantegenerator på dette grundlag blev påpeget af den sovjetiske fysiker V. A. Fabrikant i slutningen af ​​40'erne.

Litteratur

Landsberg G.S. Lærebog i elementær fysik. Bind 3. Oscillationer og bølger. Optik. Atom- og kernefysik. - 1985.

Herman J., Wilhelmi B. "Lasere til generering af ultrakorte lysimpulser" - 1986.

Wikimedia Foundation. 2010.

• Notker Stutterer
• Resyntese

Se, hvad en "Quantum Generator" er i andre ordbøger:

KVANTEM GENERATOR- elektrisk generator mag. bølger, hvor fænomenet stimuleret emission anvendes (se KVANTEMELEKTRONIK). K. g. radiorækkevidde, samt en kvanteforstærker, kaldet. maser. Den første K. g. blev skabt i mikrobølgeområdet i 1955. Det aktive medium i det ... Fysisk encyklopædi

KVANTEM GENERATOR- en kilde til kohærent elektromagnetisk stråling, hvis virkning er baseret på stimuleret emission af fotoner fra atomer, ioner og molekyler. Kvantegeneratorer i radioområdet kaldes masere, kvantegeneratorer i det optiske område... ... Stor encyklopædisk ordbog

kvantegenerator- En kilde til sammenhængende stråling baseret på brug af stimuleret emission og feedback. Bemærk Kvantegeneratorer er opdelt efter typen af ​​aktivt stof, excitationsmetode og andre egenskaber, for eksempel stråle, gas... Teknisk oversættervejledning

KVANTEM GENERATOR- en kilde til monokromatisk kohærent elektromagnetisk stråling (optisk eller radiorækkevidde), der fungerer på grundlag af stimuleret emission af exciterede atomer, molekyler, ioner. Gasser, krystallinske... Big Polytechnic Encyclopedia

kvantegenerator- en anordning til generering af kohærent elektromagnetisk stråling. Kohærens er den koordinerede forekomst i tid og rum af flere oscillerende eller bølgeprocesser, som viser sig, når de f.eks. tilføjes. i tilfælde af interferens... Encyklopædi af teknologi

kvantegenerator- en kilde til kohærent elektromagnetisk stråling, hvis virkning er baseret på stimuleret emission af fotoner fra atomer, ioner og molekyler. Kvantegeneratorer i radioområdet kaldes masere, kvantegeneratorer i det optiske område ... ... encyklopædisk ordbog

kvantegenerator- kvantinis generatorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektromagnetinių bangų generatorius, kurio veikimas pagrįstas sužadintųjų atomų, molekulių, jonų priverstinio spinduliavimo reiškiniu. atitikmenys: engl. kvante...... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

kvantegenerator- kvantinis generatorius statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. kvantegenerator vok. Kvantengenerator, m rus. kvantegenerator, m pranc. oscillator quantique, m … Fizikos terminų žodynas

Kvante generator- en generator af elektromagnetiske bølger, der bruger fænomenet stimuleret emission (Se Stimuleret Emission) (Se Kvanteelektronik). K. g. radioområde med ultrahøje frekvenser (mikrobølge), såvel som Quantum-forstærkeren til denne ... ... Store sovjetiske encyklopædi