Page 45 - 6378

= − , (49)

0

і заселеність за умови рівних статистичних ваг є меншою для рівня з більшою енергією.
Щоб коефіцієнт поглинання став від’ємною величиною, а середовище почало

відігравати роль підсилювача для падаючого світла, необхідно досягти порушення

больцманівського розподілу, тобто отримати інверсну заселеність рівнів.
Отримати інверсію заселеностей можемо різними методами накачки, серед яких

найпоширеніші: електричний розряд, хімічна реакція, сортування атомів у станах 1 та 2, яке
використовується в пристроях на атомних і молекулярних пучках, вплив електромагнітного

поля. Останній метод часто використовується в оптичних генераторах. Але з рівнянь (46) і
(47) випливає, що оптичними методами неможливо досягти інверсної заселеності у

дворівневій системі. За нульової густини випромінювання накачки 12 = 0 маємо

незбуджене середовище (рис. 15), в якому всі атоми перебувають у стані 1. Зі збільшенням

12 заселеність плавно зменшується, так само монотонно зростає. У граничному
2
1
випадку ( 12 = ∞) заселеності обох рівнів лише вирівнюються ( = = /2). Тому
2
0
1
загальною рисою дворівневих квантових генераторів є імпульсний режим роботи.

Рисунок 15 – Дія поля на заселеності рівнів у дворівневій системі.

Система з трьох рівнів є ефективною для отримання інверсії, необхідною умовою
виникнення якої є різна кінетика заселення і спустошення двох верхніх рівнів. У

найпростішій схемі (рис. 16а) інверсія створюється між метастабільним рівнем 2, переходи з