Люминесценция в лазерах

Если атом (или молекулу) перевести в возбужденное состояние и предоставить самому себе, то избыток энергии он может отдать двумя путями — вследствие спонтанного испускания кванта света или при безизлучателыюм переходе. Если первый канал существенно превалирует, то вещество после возбуждения начинает излучать. Такой процесс называется люминесценцией, и именно он используется во многих естественных и искусственных источниках оптического излучения.

Подобный процесс используется и в наиболее распространенных искусственных источниках излучения — лампах накаливания, однако в них сначала происходит разогрев излучающего элемента (нити) до очень высокой температуры, а уже затем избыток энергии отдается в виде теплового излучении. Не касаясь природы этих двух типов излучения, отметим лишь, что спектр (распределение энергий по длинам волн или частотам) теплового излучения определяется, главным образом, температурой источника, в то время как спектр люминесценции определяется природой самого вещества.

Однако у этих процессов есть общая черта — все атомы или молекулы излучают практически независимо друг от друга в течение достаточно длительного (с точки зрения квантовых процессов) времени в достаточно широком спектральном диапазоне. Излучаемые при этом кванты света также практически независимы друг от друга (или, как говорят, нескоррелированы), и такое излучение обычно называется естественным. Именно этим и объясняется относительно низкая мощность обычных источников света. Для получения больших мощностей естественного излучения требуются очень большие энергии возбуждения, э это уже не такие легкие задачи.

Поэтому для повышения мощности источников вполне естественной является идея заставить возбужденные атомы или молекулы излучать синхронно в течение короткого промежутка времени в узком спектральном интервале. Для реализации этой идеи можно использовать вынужденные переходы, поскольку при таком процессе испускаемый фотон практически идентичен фотону, который вызывает процесс излучения.