Мазера усиление

В соответствии с принципом деления квантовых приборов в зависимости от используемого участка электромагнитного спектра широкое применение в иностранной литературе получили термины мазер и лазер . Мазер — усиление микроволн с помощью стимулированного излучения энергии. Лазер -— усиление света с помощью стимулированного излучения энергии. [c.501]

Квантовый принцип усиления нашел практическое применение-в построении квантовых усилителей электромагнитных колебаний СВЧ диапазона мазеров). Для этой цели используются не двух-334 [c.334]

К уравнениям Лоренца сводятся уравнения для медленных амплитуд напряженности поля, поляризации и разности населенностей в лазерах и мазерах в одномодовом приближении при нулевой расстройке частоты генерации от центра линии усиления [134, 296, 308, 356, 592, 692]. Однако реальные параметры этих приборов, как правило, таковы, что стационарное решение всегда являемся устойчивым, т. е. стохастические режимы не возникают ). При ненулевой расстройке получается система уравнений пятого порядка, которая легко может быть сведена к комплексным уравнениям Лоренца, изученным в [457] и имеющим вид [c.295]

Работа квантовых приборов для генерации и усиления электромагнитных волн— мазеров (СВЧ-диапазон) и лазеров (оптический диапазон) — основана на стимулированном (или вынужденном, индуцированном) излучении атомами или молекулами фотонов. На возможность индуцированного излучения наряду со спонтанным (самопроизвольным) указал А. Эйнштейн в 1917 г., а первые приборы на основе индуцированного излучения были созданы в 50-х годах в СССР — Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым, в США — Ч. Таунсом. [c.246]

Одним из выдающихся открытий нашего столетия является создание принципиально нового метода усиления и генерации электромагнитного излучения на основе индуцированных переходов квантовой системы. Это направление в физике называется квантовой электроникой. В нее, в частности, входят исследования квантовых генераторов (мазеров и лазеров), усилителей и их применения. Как и любое открытие, создание квантовых генераторов было подготовлено всем предыдущим развитием физики. Основы нового направления были заложены при разработке квантовой теории излучения, спектроскопии, оптики и радиотехники. [c.5]

При работе мазера в режиме усиления участвуют нижайшие три уровня /, 2и5. С помощью электромагнитного поля осуществляется накачка на частоте перехода Vlз. Уровень накачки создается такой, чтобы возникло насыщение на этом переходе, т. е. [c.78]

Приведённые выше примеры имеют дело с чистыми состояниями. Далее мы обращаемся к системам, для описания которых необходима матрица плотности. Мы выводим уравнение для матрицы плотности для случаев затухания или усиления поля в полости. Это немедленно приводит к матрице плотности одноатомного мазера. Спонтанное излучение атома тоже может быть получено с помощью подхода, основанного на матрице плотности. Другая система, для которой необходим такой подход, происходит из области атомной оптики. Мы рассматриваем движение атома через квантованную стоячую волну. И вновь фазовое пространство обеспечивает более глубокое понимание процессов отклонения и фокусировки атомных пучков в электромагнитных полях. [c.49]

В настоящей книге автор частично использует материал, содержавшийся в ранее изданных работах, но в то же время вводит много нового из статей, опубликованных им совместно с сотрудниками и учениками. Несмотря на относительно небольшой объем, книга содержит много ценных сведений об источниках шума в таких современных приборах усиления и преобразования сигналов, как мазеры, лазеры, полевые и биполярные транзисторы, туннельные диоды и диоды с барьером Шоттки. При рассмотрении вопросов расчета и измерения шумовых характеристик усилительных и смесительных каскадов автор основное внимание уделяет отысканию оптимальных решений. [c.5]

Из всех свойств оптического мазера ни одно не является более удивительным, чем пространственная когерентность его света. Это легко продемонстрировать, используя мазер в классическом эксперименте по интерференции света на двух щелях. Первым его провел в 1806 году Томас Юнг для доказательства того, что свет состоит из волн. В эксперименте Юнга свет проходил через две параллельные щели и затем попадал на удаленный экран. Если световые волны от обеих щелей приходят в точку на экране в фазе, происходит усиление двух волн, и на экране создается яркое пятно. В ближайшей точке экрана, где свет от одной щели опережает свет от другой на половину длины волны, волны гасятся, образуя темное пятно. Поэтому на экране появляется картина из чередующихся светлых и темных пятен. [c.14]

Поскольку квантовый усилитель используется как прибор для получения увеличенной мощности когерентного излучения, при подсчете полного баланса энергии следует учитывать только вынужденное излучение и поглощение. Очевидно, рассмотренная двухуровневая система будет работать как квантовый усилитель электромагнитного излучения, если Л 1>Л о. Но в квантовомеханических системах, находящихся в естественных условиях, реализуется состояние термодинамического равновесия, в котором Л/ о>Л/1. Система, в которой Мо<М], называется системой с инверсной населенностью энергетических уровней в противоположность случаю нормальной населенности, когда выполняется обратное неравенство. Когерентное усиление электромагнитного излучения можно получить только с помощью систем с инверсной населенностью уровней энергаи. Около 40 лет прошло со времени опубликования работы А. Эйнштейна (1917) об индуцированных переходах, прежде чем была теоретически доказана возможность получения систем с инверсной населенностью и на их основе были созданы лазеры и мазеры. [c.161]

Мазер — квантовый усилитель, в котором происходит усиление приходящей электромагнитной волны в результате ее взаимодействия с веществом, способным испускать кванты электромагнитной энергии, обладающей частотой, фазой, поляризацией и направлением распространения такими же, какими обладает приходящая волна [9]. [c.148]

Ч. Таунсом, США) осуществлены генерация и усиление эл.-магн. волн с помощью построенного ими мазера. В 60-х гг. был создан квант, генератор света — лазер. [c.815]

Вынужденное Д. и. осциллирующих электронов широко используют в электронике для усиления и генерации микроволнового излучения см. Гиротрон, Мазер на циклотронном резонансе, Лазеры на саободных электронах, Ондулятор). [c.631]

КВАНТОВЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (мазер) — усилитель ал,-маги. волн СВЧ-диапазона, основанный на явлении вынужденного испускания эл.-магп. излучения возбуждёнными квантовыми системами (птомами, ионами, молекулами). Усиление обусловлено том, что ири вынужденном испускании частота /, фаза, поляризация и направление раснространения у излучённой и вынуждающей волн одинаковы (см. Кйантовая электроника), К. у. обладают чрезвычайно малыми собственными шумами, благодаря чему они применяются [c.333]

МАЗЕРНЫЙ ЭФФЕКТ в космосе —усиление преходящего через космич. среду радиоизлучения за счёт индуциров. испускания фотонов возбуждёнными атомами II молекулами среды. Наблюдается М, . только в отд. радиолиниях в межзвёздной среде и околозвёздных оболочках (космические, или межзвёздные, мазеры). Все космич. мазеры (КМ) работают в непрерывном режиме. [c.26]

Наиб, важное событие совр. О.— эксперим. обнаружение и создание методов генерации вынужденного излучения атомов и молекул. Вынужденно испущенный фотон дублирует фотон, вызвавший переход, и, если имеется активная среда с инверсией населённости, этот процесс может многократно повторяться — происходит усиление нач. светового потока. Добавление к такому квантовому усилителю оптич. обратной связи превращает его в оптич. квантовый генератор (лазер). Первые квантовые генераторы (в сантиметровом диапазоне длин волн — мазеры) были созданы А. М. Прохоровым, Н. Г. Басовым и Ч. Таунсом ( h. Н. Townes) в 1954. В наст, время (90-е гг.), используя разл. методы получения инверсной населённости, строят лазеры на твёрдых, жидких, газообразных и плазменных средах. Их появление стимулировало дальнейшее развитие традиц. областей О. и привело к возникновению совершенно новых научных и техн. направлений (нелинейная и параметрич. О., оптич. обработка материалов), сделало возможным практич. реализацию и широкое применение ранее высказанных идей (голография, У ТС, оптич, компьютер). [c.422]

В Р. у. прямого усиления функции МШУ и УРЧ могут выполняться разл. регенеративными усилителями квантовыми парамагнитными — мазерами, параметрическими, на шуккельных диодах, Ганна диодах и др., в к-рых в колебательную систему в сигнальном тракте вносится обусловленное разл. физ. явлениями отрицательное дифференциальное сопротивление, обеспечивающее усиление по мощности за счёт перекачки энергии от источника питания (накачки). Регенеративные усилители могут обладать весьма малыми коэф. шума н значительным усилением по мощности, что позволяет [c.232]

УСИЛИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ—устройства, в к-рых осуществляется повышение мощности электрич. колебаний с частотами 0 3-10 Гц за счёт Преобразования энергии стороннего источника питания (накачки) в энергию усиливаемых колебаний. Физ. явления, используемые для преобразования энергии, могут быть разделены на следующие осн. группы взаимодействие эл,-магн. поля с управляемыми потоками носителей заряда в вакуумных или полупроводниковых усилит, элементах и приборах перераспределение мощности по комбинац. частотам при изменении энергоёмкого параметра колебат. контура под воздействием источника накачки (см. Параметрическая генерация и усиление электромагнитных колебаний), вынужденное излучение возбуждённых частиц вещества, вызванное действием эл.-магн. поля (квантовые парамагн. У. э. к.— мазеры) взаимодействие зл.-магн. волн с распределёнными полупроводниковыми структурами с нелинейными или изменяющимися во времени параметрами. [c.239]

Квантовая электроника. В 50-х гг. возник новый раздел радиофизики были осуществлены генерация и усиление ЭЛ.-маги, волн с помощью квантовых систем. А. М. Прохоровым и Н. Г. Басовым и независимо Ч. Таунсом (С. Townes) был создан микроволновый квантовый генератор (мазер), в к-ром использовалось явление вынужденного излучения, открытое ещё в 1917 Эйнштейном. В нач. 60-х гг. был создан. газер—квантовый генератор эл.-магн. волн в видимом диапазоне. [c.320]

КО как в мазерах, так и в лазерах генерация возможна лищь при выполнении некоторого порогового условия. Например, в лазере генерация начинается тогда, когда усиление активной среды компенсирует потери в нем (скажем, потери, обусловленные частичным выходом излучения из резонатора через зеркало). В соответствии с выражением (i.7) усиление излучения за один проход в активной среде (т. е. отношение выходной и входной плотностей потока фотонов) равно ехр[а(Л 2 —где [c.15]

Это позволяет создавать генераторы и усилители волн, основанные на индуцированном излучении, которые для светового диапазона называются лазерами, а для микроволнового — мазерами. За фундаментальные исследования в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей нового типа — мазеров и лазеров, советским ученым А. М. Прохорову (р. 1916 г.) и Н. Г. Басову (р. 1922 г.) и американскому ученому Ч. X. Таунсу (р. 1915 г.) в 1964 г. была присуждена Нобелевская премия. Идея о возможности использования индуцированного излучешш для усиления светового потока была высказана в 1940 г. советским физиком В. А. Фабрикантом (р. 1907 г.). [c.310]

Электрорадиоматериалы необходимы для изготовления проводов, кабелей, волноводов, антенн, изоляторов, конденсаторов, резисторов, катушек индуктивности, трансформаторов, электродвигателей и генераторов, магнитов, диодов и транзисторов, электронных ламп, электромеханических преобразователей, лазеров и мазеров, приемников света, запоминающих устройств ЭВМ и т. д. От их свойств зависит работа электрической схемы прибора генерация, передача, выпрямление, усиление и модуляция электрического тока, образование электрической изоляции и др. [c.5]

Активные диэлектрики отличаются от обычных диэлектриков (электроизоляционных материалов) тем, что принимают активное участие в работе электрической схемы в соответствующих компонентах служат для генерации, усиления, модуляции, преобразования электрических сигналов. К активным диэлектрикам относятся материалы для лазеров и мазеров, сегнето-, пьезо- и пироэлектрики электрооптические и нелинейнооптические материалы, электреты и др. [c.8]

Первые квантовые генераторы, работающие в микроволновом диапазоне (мазеры), были созданы в 1954 г. Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым в СССР и Гордоном, Цайгером и Таунсом в США. Активной средой в них служил пучок молекул аммиака инверсия населенностей на рабочем переходе достигалась пространственным разделением молекул в различных квантовых состояниях при прохождении пучка через неоднородное электрическое поле. За разработку нового принципа усиления и генерации электромагнит- [c.444]

В этой книге речь идет об устройстве, которое называют квантовым генератором света, оптическим мазером или лазером. В частности, название квантовый генератор света указывает на квантовомеханическую природу того основополагающего процесса, который отвечает за световую генерацию. Роль этого процесса подчеркивается и аббревиатурой тазег, означающей усиление СВЧ-радиоволн за счет вынужденного испускания здесь сделан акцент на вынужденный характер процесса испускания. [c.10]

Если температура двухуровневой системы отрицательна, то поток фотонов усиливается системой. В этом заключается принцип мазер-ного или лазерного усиления. Спонтанным излучением допустимо пренебрегать в том случае, когда число фотонов соответствующих типов колебаний (мод) велико по сравнению с единицей. Это условие обычно вьшолняется в области радиочастот и сверхвысоких частот в оптическом диапазоне часто бывает необходимо учитывать эффекты спонтанного излучения. [c.395]

Рис. 2. Фотонный ливень в твердом оптическом мазере усиливает световую волну о помощью вынужденного излучения. Перед началом ливня (а) атомы в кристалле мазера находятся в основном состоянии (черные точки). Накачивающий свет (черные стрелки в (б)) переводит обльшую часть атомов в возбужденное состояние (светлые точки). Ливень начинается (в), когда возбужденный атом спонтанно излучит фотон (цветная стрелка) параллельно оси кристалла. (Фотоны, испущенные в других направлениях, покидают кристалл.) Этот фотон вынуждает другой атом испустить второй фотон. Этот процесс продолжается ((г) и (д)) до тех пор, пока фотоны отражаются между торцами кристалла. При достаточно большом усилении часть луча выходит через частично посеребренный торец кристалла (е).

Эта формула впервые была получена А. В. Гапоновым и Д. Шнейдером в 1959 г. для случая 0=я/2. Очевидно, наша система будет работать, подобно мазеру при выполнении условий л <Ои тр2(Ос31п 0> 1 (для о-ком-поненты). Таким образом, усиление электромагнитного излучения с узким спектром на дипольных переходах рассматриваемой квантовой системы возможно только В случае некоторого отклонения частоты О) от резонансного значения с, причем должно быть о)< <о)с- В резонансе х=0 и имеет место индуцированное поглощение. На рис. 27 изображены кривые поглощения электронов, движущихся в магнитном поле Я=10 Э в случае 0=л,/2 для различных значений параметра Q=т 2o) По оси ординат отложены значения функции [c.172]

Наиболее важное событие совр. О.— эксперим. обнаружение и создание методов генерации вынужденного излучения атомов и молекул, предсказанного Эйнштейном в 1916. Вынужденно испущенный фотон дублирует фотон, вызвавший переход и, если имеется запас возбуждённых систем, превышающий число поглощающих (т. н. активная среда с инверсной населённостью энергетич. состояний атомов или молекул), этот процесс может многократно повторяться — происходит усиление исходного светового потока (оптич. сигнала). Добавление к такому квантовому усилителю оптической обратной связи (напр., путём возвращения части излучения с помощью системы зеркал) превращает его в оптический квант, генератор — лазер. Первые квант, генераторы (в сантиметровом диапазоне длин волн — мазеры) были созданы А. М. Прохоровым, [c.493]

В 1952 г. ученые трех стран одновременно — в Советском Союзе Н. Г. Басов и А. М. Прохоров, в США — Ч. Таунс, Лж. Гордон и X. Цайгер, в Канаде — Дж. Вебер—независимо друг от друга предложили новый принцип генерации и усиления сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний, основанный на использовании явления индуцированного излучения. Это позволило создать генераторы сантиметрового и дециметрового диапазонов, которые получили название мазеров. За создание молекулярных генераторов Н. Г. Басов и А. М. Прохоров были удостоены Ленинской прем1ии. [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...