4.2.3. Устрій і принцип дії квантового генератора

На базі квантового підсилювача можна отримати оптичний генератор, якщо частину вихідної енергії повертати на вхід, тобто коли виникає самозбудження. Зворотний зв'язок можна забезпечити, якщо помістити активну речовину (газ, рідину, тверде тіло, або напівпровідник) в оптичний резонатор. Резонатор може складатися з двох плоских дзеркал, встановлених строго паралельно одне одному (рис.4.3)

Джерело накачки створює інверсну населеність рівнів. Незначною мірою при цьому виникає також самодовільне випромінювання. Частина спонтанного випромінювання, що поширюється перпендикулярно до дзеркал, створює між ними стоячу хвилю. Відбиття від дзеркал еквівалентно дії зворотного зв'язку. При проходженні через активне середовище світло підсилюється внаслідок індукованого (вимушеного) випромінювання. Максимум підсилення обмежується, головним чином, рівнем накачки енергії і числом атомів. Фотони, що рухаються не в осьовому напрямку, виходять із системи вже після одного, або декількох проходів, у той час як фотони, що рухаються в осьовому напрямку, багаторазово відбиваються від дзеркал і створюють підсилення світла в цьому напрямку. Для відводу енергії використовують напівпрозоре дзеркало.

Внаслідок того, що довжина резонатора набагато перевищує довжину оптичної хвилі, при широкій смузі спектральної лінії активного середовища можлива поява великого числа власних коливань різної частоти. В лазерах вони називаються    модами.    Вони    відрізняються    розподілом напруженостіелектромагнітного поля в поперечному до поширенння світла напрямку та частотою. Умови резонансу будуть виконуватися для таких хвиль, довжина яких задовольняє умові: на довжині шляху між дзеркалами Ь повинно вкладатися ціле число п півхвиль, тобто Ь = (1/ 2) п .