微波激射器是利用电磁波与原子或分子等量子系统的共振相互作用,在微波波段获得放大或振荡的量子器件。在微波激射器中,为了加强原子与电磁波的相互作用,往往把工作物质放在一个微波谐振腔中,谐振腔的谐振频率正好等于原子的跃迁频率。
正文
利用电磁波与原子或分子等量子系统的共振相互作用,在微波波段获得放大或振荡的量子器件。对于原子(或分子)的某两个能级,若其布居数是处于粒子数反转的状态,即上能级的布居数大于下能级的布居数,则与入射电磁波相互作用后总的表现为原子辐射相干电磁波,从而使入射电磁波的能量增加,这就是量子放大。如果入射电磁波的频率为微波频率,则利用这种原理制成的放大器称为微波量子放大器。若再加上适当的反馈装置,则微波量子放大器就可以变成为微波量子振荡器。微波激射器是微波量子放大器和微波量子振荡器的统称。
在微波激射器中,为了加强原子与电磁波的相互作用,往往把工作物质放在一个微波谐振腔中,谐振腔的谐振频率正好等于原子的跃迁频率。有的微波量子放大器用慢波结构来代替谐振腔。谐振腔本身又是一个反馈装置,原子辐射出的电磁波能量的一部分留在腔内,再次作用于原子上构成正反馈作用。当谐振腔的
值足够高,原子辐射的功率足够大时,微波量子放大器就变成微波量子振荡器。
造成原子某两个能级粒子数反转的方法很多,最常用的是选态法和三能级(或四能级)抽运法。选态法常用在原子束(或分子束)中,当原子束通过一个不均匀磁场(或电场)时,处在不同能级上的原子因受力不同其运动轨迹就不同。这样,就可把处在某一对能级的上能级的原子选出来,然后让它进入一个谐振腔。三能级(或四能级)抽运法常用于气体、液体、固体的工作物质。先用某一频率的电磁波,把原子从最低能级抽运到一个高能级上,从而可以造成该高能级与另一个较低能级之间的粒子数反转,或者造成另一...
(全文)