*
И далее...
*
Но известны и многоуровневые квантовые генераторы, в которых кванты перебрасываются на более высокие уровни, а излучение происходит путём их опускания вниз последовательным образом путём прохождения нескольких уровней. И это уже точно квантовые генераторы. Но прозаичные радиоинженеры и здесь говорят, что никакие они не квантовые, просто речь идёт о нелинейных параметрических системах, в которых, благодаря нелинейным свойствам среды, происходит или параметрическое усиление или параметрическая генерация. Все эти процессы хорошо описываются так называемыми соотношениями Менли-Роу.
Все выдумки релятивимтов и квантовиков это плод той математической схоластики, которая превратила современную физику в метафизику. Чтобы было понятно, о чём идёт речь, приведу пример обычного механического резонатора, например камертона.
Если ударить камертон, то он некоторое время звенит, генерируя звуковые волны. При этом он теряет энергию, и колебания в нём затухают. Если возбудить камертон в вакууме, то он будет «звучать» гораздо дольше, т.к будут отсутствовать потери на возбуждение звуковых волн.
Любой колебательный процесс характеризуется таким параметром как добротность, чем меньше активные потери в колебательной системе, тем выше её добротность. Она численно равна количеству периодов колебаний, укладывающемся в том промежутке времени, за который амплитуда колебаний уменьшается в е раз. Это обычный классический всем нам понятный подход.
Этот процесс с математической точки зрения можно рассмотреть по-другому, считая, что это никакой не механический, а квантовый осциллятор. При этом считается, что у возбуждённого камертона имеется два энергетических уровня: нулевой и верхний (возбуждённый). Считается, что в то время, когда мы механически возбуждаем камертон, этот механический резонатор перепрыгивает на верхний энергетический уровень. Квантовая механика определяет время жизни на этом верхнем уровне. Оно в точности равно тому отрезку времени, который необходим для того, чтобы амплитуда колебаний в механическом резонаторе уменьшилась в е раз. Схоластика? Конечно.
Если взять сто миллионов камертонов и синхронно сфазированно их возбудить, да ещё правильно расположить их в пространстве, то можно получить когерентный, мощный и узко направленный звуковой луч. Такие системы с успехом используются в гидролокаторах. И весь этот процесс по-прежнему можно рассматривать как фазированную решетку механических вибраторов. Квантовая механика считает, что такая система является двухуровневым квантовым генератором. Конечно, такой подход ничего общего с физикой не имеет, а является результатом тех схоластических математических подходов, о которых я уже говорил.
В рубиновом лазере в матрице корунда небольшой процент атомов алюминия замещены атомами хрома. Эти атомы имеют строгую ориентацию в пространстве и свою резонансную частоту. Но если возбудить этот резонанс, то атом хромы будут испускать не звуковые, а электромагнитные волны. Далее вся та же история как с камертонами, только атомов хрома в одном кубическом сантиметре рубина не сто миллионов, а десять в двадцать второй степени.
Квантовая механика оперирует кроме понятия времени жизни на верхнем уровне, т.е. в возбуждённом состоянии, такими понятиями как спонтанные и стимулированные переходы. Что это такое. Если у вас на потолке висит лампочка накаливания, то она испускает некогерентный свет. Почему? А потому что фазы колебаний всех атомов, которые колеблются в результате нагрева вольфрама, несфазированы а самопроизвольны. Поэтому, если вы хотите поучить лазерное когерентное излучение, то вы должны не только возбудить в атомах или камертонах колебания, но и возбудить их так, чтобы их фазы совпадали. Тогда вы и получите когерентное (лазерное) излучение. Поэтому задача создания лазера заключается не только возбуждении колебаний в отдельно взятых атомах (например атомов хрома в рубиновом лазере) но ещё и получение правильной фазировки их колебаний при таком возбуждении. Коль вы этого сумеете добиться, то и поучите то излучение, которое в квантовой механике называют стимулированным.
