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.
