Физическая энциклопедия - молекулярный генератор

первый квант. генератор, в к-ром эл.-магн. колебания СВЧ генерировались за счёт вынужденных квант. переходов молекул NH3 (см. КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА). М. г. был создан в 1954 Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым (СССР) и независимо от них Ч. Таунсом, Дж. Гордоном и X. Цайгером (США). Оба варианта М.

г. работали на пучке молекул аммиака NH3 (см. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ И АТОМНЫЕ ПУЧКИ) и генерировали эл.-магн. колебания с частотой 24840 МГц (l=1,24 см). а Квадрупольный конденсатор; б конфигурация электрич. поля (стрелки силовые линии). Молекулы NH3, обладающие электрич. дипольным моментом, пролетая через неоднородное электрич. поле, по-разному отклоняются этим полем в зависимости от их энергии (см.

ШТАРКА ЭФФЕКТ). В первом М. г. сортирующая система представляла собой квадрупольный конденсатор, состоящий из четырёх параллельных стержней спец. формы, соединённых попарно с высоковольтным выпрямителем (рис., а). Электрич. поле (рис., б) такого конденсатора неоднородно и вызывает искривление траекторий молекул, летящих вдоль его оси.

Молекулы NH3, находящиеся в верх. энергетич. состоянии, отклоняются к оси конденсатора и попадают внутрь объёмного резонатора. Молекулы, находящиеся в ниж. энергетич. состоянии, отбрасываются в стороны. Попадая внутрь резонатора, возбуждённые молекулы излучают под воздействием эл.-магн. поля резонатора, фотоны остаются внутри резонатора, усиливая его поле и увеличивая вероятность вынужденного излучения для молекул, пролетающих позже (обратная связь).

Если вероятность вынужденного излучения фотона больше, чем вероятность его поглощения в стенках резонатора, то интенсивность эл.-магн. поля резонатора на частоте перехода быстро возрастает за счёт внутр. энергии молекул. Возрастание прекращается, когда поле в резонаторе достигает величины, при к-рой вероятность вынужденного испускания становится столь большой, что за время пролёта резонатора успевает испустить фотон как раз половина молекул пучка. При этом для пучка в целом вероятность поглощения становится равной вероятности вынужденного испускания (насыщение). Мощность, генерируемая М. г. на пучке молекул NH3=10-8 Вт; стабильность частоты w колебаний Dw/w=10-7-10-11. Выли созданы М. г. и на др. дипольных молекулах, с w в диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн. .