Квантовая электроника

03Октября2014

Автор: Становой Сергей

Квантовая электроника – область науки, изучающая процесс создания электромагнитного поля, а также его характеристики, при переходе атомов, молекул и ионов из одного энергетического состояния в другое.

Другими словами в квантовой электронике, по сравнению с обычной классической, где электромагнитное поле является следствием преобразования одного вида энергии (кинетической) в другой (электрическую), появление этого поля является следствием преобразования (высвобождения) внутренней энергии отдельных компонентов вещества (атомов и молекул).

В квантовой электронике чаще используют понятие «излучение», а не «поле». Различают три основных вида излучения: спонтанное, вынужденное и поглощение. При спонтанном излучении высвобождаемая электромагнитная энергия является следствием самопроизвольного (без внешнего воздействия) возбуждения атомов или молекул. Вынужденное излучение – это высвобождение энергии под действием внешнего воздействия – энергии такого же характера. Поглощение  – процесс противоположный излучению, когда молекулы или атомы не высвобождают внутреннюю энергию, а наоборот поглощают ее извне.

История квантовой электроники

Квантовая электроника как наука зародилась в 1954 году благодаря гениальным советским ученым-физикам Николаю Геннадиевичу Басову и Александру Михайловичу Прохорову, а также независимо от них американским Джоржу Гордону, Ховарду Цайгеру и Чарльзу Таунсу. Именно они создали первые модели квантовых генераторов (мазеров).

Однако задолго до этого понятие «вынужденное излучение» в 1917 году ввел Альберт Эйнштейн. 23 года спустя в 1940 другой ученый – доктор физико-математических наук Валентин Александрович Фабрикант провел эксперименты и научно обосновал использование вынужденного излучения для усиления потока фотонов. Еще через 4 года в 1944 физик-экспериментатор Евгений Константинович Завойский открыл явление электронного парамагнитного резонанса – резонансное поглощение электромагнитного излучения неспаренными электронами.

Продолжением развития квантовой электроники стало создание в 1960 году первого твердотельного лазера с использованием кристалла рубина. Затем в 1962 году был создан первый инжекционный лазер, а в 1968 – первый полупроводниковый.