о відбудеться при поширенні світла через систему, в якій є атоми з енергією Е т і Е n (для визначеності приймемо E m > En). Число атомів з енергією Е га позначимо N m , а число атомів з енергією E n -N ". Числа N m і N "прийнято називати населеністю рівнів з енергією Е ш і Е п відповідно.
У природних умовах на більш високому енергетичному рівні частинок менше, ніж на більш низькому для будь-якого значення температури. Тому для будь-якого нагрітого тіла а - величина негативна і відповідно до формули (2) поширення світла в речовині супроводжується його ослабленням. Для посилення світла необхідно мати N m > N n . Такий стан речовини називають станом з інверсією населеності. У цьому випадку поширення світла через речовину супроводжується його посиленням за рахунок енергії збуджених атомів.
Таким чином, для процесу посилення випромінювання необхідно забезпечити перевищення населеності верхнього рівня переходу над нижнім.
Для створення інверсії населеності застосовують різні способи, які полягають у використанні зовнішнього джерела порушення.
Атомну систему з інверсією населеності прийнято називати активною середовищем. Для отримання генерації випромінювання необхідно вирішити проблему зворотного зв'язку. Активне середовище поміщають в оптичний резонатор, який в найбільш простому випадку представляє собою два взаємно паралельних плоских дзеркала, обмежують з двох протилежних сторін активне середовище. При цьому одне з дзеркал резонатора частково пропускає випромінювання генерації і через нього здійснюється виведення випромінювання з резонатора, а інше дзеркало повністю відображає падаюче на нього випромінювання.
Процес розвитку генерації в резонаторі представляється в наступному вигляді. Після створення зовнішнім джерелом порушення в робочому середовищі інверсії населеності брати участь у розвитку процесу генерації буде тільки те випромінювання, яке поширюється вздовж осі резонатора. Це випромінювання, досягнувши поверхні повністю відображає дзеркала резонатора і відбившись від нього, знову потрапляє в активну середу і, поширюючись в ній, за рахунок вимушених переходів посилюється. Відбившись від частково відображає дзеркала резонатора, частина посиленого випромінювання повертається в активну середу і знову посилюється, а частина випромінювання виходить з резонатора. Далі зазначені процеси повторюються багаторазово, поки існує зовнішнє джерело збудження атомної системи.
Для того щоб процес генерації випромінювання був стійким, необхідно, щоб посилення випромінювання в активному середовищі за подвійний прохід у резонат оре було дорівнює або більше повних втрат випромінювання на тому ж шляху. У повні втрати входять втрати в активному середовищі і те випромінювання, яке виводиться з резонатора через частково відбиває дзеркало.
Пропущене час...
