7.2.1.  Активная среда и активные центры

«Сердцем» лазера является активный элемент – некоторая среда (твердая, жидкая или газо­образная), содержащая специально подобранные атомы, ионы или молекулы, в результате высвечивания которых и возникает лазер­ное излучение. Эти атомы (ионы, молекулы) называют активными центрами. Они составляют относительно малую долю от всех ато­мов (молекул), образующих активную среду. Их количество в 1 см3 активной среды составляет примерно 1015  –  1017 в газообразных средах и 1019  –  1020 в твердых и жидких средах.

Будем рассматривать только те уровни энергии активного цент­ра, которые важны для возникновения генерации в ла­зере. Прежде всего, выделим два уровня, на переходе между ко­торыми рождается лазерное излучение. Этот переход называют рабочим переходом, а соответствующие этому переходу энергетические уровни – рабочими уровнями. Различают нижний и верхний рабочие уровня. Пусть   – разность энергий рабочих уровней;  есть частота рабочего перехода (частота излучения лазера). Обо­значим через  и  число активных центров в единице объема активной среды, находящихся на нижнем и верхнем рабочих уров­нях соответственно; эти величины называют заселенностями рабо­чих уровней.