7.2.3.  Методы создания инверсии

Чтобы создать инверсию, надо по­заботиться либо о том, чтобы верхний рабочий уровень заселялся активными центрами интенсивнее, чем нижний, либо о том, чтобы нижний рабочий уровень очищался (освобождался) от активных центров интенсивнее, чем верхний. В обоих случаях должно быть обеспечено преимущественное заселение активными центрами верх­него рабочего уровня.

Физические механизмы заселения (очищения) энергетических уровней достаточно многообразны. Поэтому существуют разные способы создания инвертированных активных сред или, как обыч­но говорят, разные способы накачки активной среды.

Прежде всего, отметим оптическую накачку – преимуществен­ное заселение верхнего рабочего уровня за счет световой энергии специальных излучателей (газоразрядных импульсных ламп, ламп непрерывного горения). Для газообразной активной среды часто применяют накачку с использованием самоподдерживающегося электрического разряда. Преимущественное заселение верхнего рабочего уровня происходит при этом в результате неупругих столкновений активных центров со свободными электронами, об­разующимися в плазме разряда. Существенную роль играет так­же резонансный обмен энергией при неупругих столкновениях активных центров со вспомогательными атомами и молекулами, специально вводимыми в активную среду.

При химической накач­ке преимущественное заселение верхних рабочих уровней происходит в процессе экзотермических химических реакций в активной среде. Применяют также сильный нагрев активной среды с после­дующим быстрым ее охлаждением (тепловая накачка). Исполь­зование тех или иных способов накачки тесно связано с характе­ром активной среды.