атому, который переходит в «возбужденное» квантовое состояние. Через некоторый промежуток времени атом может спонтанно (т. е. самопроизвольно, без внешних побудительных причин) излучить эту ,энергию в виде фотона и возвратится в «основное» или некоторое промежуточное состояние. Пока атом находится в возбужденном состоянии, его можно «побудить» испустить фотон под воздействием внешнего фотона («падающей волны»), энергия (частота) которого в точности равна энергии фотона, испускаемого атомом при спонтанном излучении.
В результате таких процессов падающая волна усиливается волной, излучаемой возбужденными атомами. Но особенно важно то, что испускаемая волна в точности совпадает по фазе с той, под действием которой она возникла. Это явление, обеспечивающее когерентность, и было положено в основу квантового усиления.
При конструировании квантового усилителя и генератора возникает проблема создания «активной среды», в которой большинство атомов могло бы быть переведено в возбужденное состояние, с тем чтобы при прохождении электромагнитной волны с подходящей частотой получился лавинообразно нарастающий поток фотонов. Для того чтобы индуцированное излучение преобладало над поглощением, необходим некоторый иізібьгток возбужденных атомов. Атомы переводятся в возбужденное состояние' путем «впрыскивания» в систему электромагнитной энергии, способной тем или иным путем перевести атомы в возбужденное состояние. Этот процесс называется «НаШчКОЙ». > г
В квантовом генераторе света активная среда помещена между двумя зеркалами, расположенными одно против другого. Волна, двигаясь вдоль оси системы, в процессе отражения то от одного, то от другого зеркала будет нарастать под действием индуцированного излучения. Если в результате многократных отражений усиление станет достаточным и будут скомпенсированы потери на «поверхности зеркал, возникнет установившаяся волна. Сделав одно из зеркал частично прозрачным, часть энергии можно вывести из резонатора наружу. Такое излучение отличается высокой степенью направленности, потому что испускаются лишь волны, тысячекратно отраженные и не испытавшие сколь-нибудь существенного отклонения от оси прибора. Это излучение должно быть мощным, так как индуцированное излучение возбужденных атомов происходит во много раз быстрее, чем в случае спонтанного излучения. Такое излучение будет тоже очень монохроматичним, так как индуцированное излучение представляет собой резонансный процесс и в силу этого более строго привязано к центру полосы частот, чем излучение, спонтанно испускаемое атомами.