В предыдущей статье мы рассмотрели первый мазер на аммиаке (NH3), который изобрели ученые Н. Г. Басов, А. М. Прохоров у нас, и Дж. Гордон, Г. Цайгер, Ч. Таунс за рубежом в 1954 году.
Этот мазер был устроен на газе, но есть еще мазеры на кристаллах, на красителях. И еще много на чем изобретут. Принцип их работы такой же, как и у газового мазера. Они отличаются только методом получения возбужденных атомов. У рассмотренного газового мазера мы выбирали возбужденные молекулы из смеси и посылали их в резонатор. В мазерах на кристаллах возбужденные атомы получаются путем воздействия на невозбужденные атомы, определенного электромагнитного излучения.
Делается это так, вырезается определенного размера кристалл. Обычно торцевые стенки кристалла представляют собой резонатор. На этот кристалл подается электромагнитное поле, получаемое каким-нибудь способом. Электромагнитное поле переводит невозбужденные атомы в возбужденное состояние. Ученые называют это “перенаселенностью”. А процесс образования “перенаселенности” называют накачкой. Как только “перенаселенность” достигнет определенной критической величины, так сразу начнется лавинообразный процесс.
Все возбужденные атомы переходят в исходное состояние, и процесс накачки начинает новый цикл.
Абсолютно также работает лазер, только длины волн в нем меньше, чем у мазера. Например, у мазера на аммиаке длина волны примерно 1,25 см, а у водорода – 21см. А у лазеров длины волн оптического спектра – это нанометры.
В настоящее время существует множество типов мазеров и лазеров: и на газе, и на жидкости, и на всевозможных твердых телах. Только успевай подбирать режимы накачки и размеры резонаторов. Важно только помнить, что усиливают эти все приборы не фотоны из накачки, а обменные фотоны атома. Поэтому если встретите такую картинку:
Не верьте ей. Переходов без излучения быть не может. Без какой-нибудь потери или приобретения ничего происходить не будет. Если Вы что-то безвозмездно отдадите, то тут же появится множество других получить это бесплатно, и Вы быстро кончитесь. Если же Вы что-то бесплатно получите, то вскорости Вы заберете все и станете Вселенной или Богом.
Басов и Прохоров нарисовали эту картинку от безысходности. У них не было модели атома, и они не могли понять, как зеленый цвет превращается в красный. Такое с учеными встречается довольно часто. Все знать не будешь.