1) two-level maser
二能级激射器
2) two-level maser
二能级微波激射器
3) two-level laser
二能级激光器
4) three-level maser
三能级微波激射器
5) four level laser
四能级激光器
1.
The expression for the output input relation of a four level laser is obtained with the spatial distributions of the intracavity beam intensity and the inversion population density and the level splittings within the upper and lower level manifolds being taken into account.
得到了考虑腔内光强及反转粒子数密度的空间分布以及激光上、下能级组中能级分裂情况下四能级激光器输入输出关系的表达式 ,该表达式与以往得到的理论结果相比其精度有较大程度的提高。
6) three-level laser
三能级激光器
补充资料：微波激射器
利用电磁波与原子或分子等量子系统的共振相互作用，在微波波段获得放大或振荡的量子器件。对于原子（或分子）的某两个能级，若其布居数是处于粒子数反转的状态,即上能级的布居数大于下能级的布居数,则与入射电磁波相互作用后总的表现为原子辐射相干电磁波，从而使入射电磁波的能量增加，这就是量子放大。如果入射电磁波的频率为微波频率，则利用这种原理制成的放大器称为微波量子放大器。若再加上适当的反馈装置，则微波量子放大器就可以变成为微波量子振荡器。微波激射器是微波量子放大器和微波量子振荡器的统称。
在微波激射器中，为了加强原子与电磁波的相互作用，往往把工作物质放在一个微波谐振腔中，谐振腔的谐振频率正好等于原子的跃迁频率。有的微波量子放大器用慢波结构来代替谐振腔。谐振腔本身又是一个反馈装置，原子辐射出的电磁波能量的一部分留在腔内，再次作用于原子上构成正反馈作用。当谐振腔的Q值足够高，原子辐射的功率足够大时，微波量子放大器就变成微波量子振荡器。
造成原子某两个能级粒子数反转的方法很多，最常用的是选态法和三能级（或四能级）抽运法。选态法常用在原子束（或分子束）中，当原子束通过一个不均匀磁场（或电场）时，处在不同能级上的原子因受力不同其运动轨迹就不同。这样，就可把处在某一对能级的上能级的原子选出来，然后让它进入一个谐振腔。三能级（或四能级）抽运法常用于气体、液体、固体的工作物质。先用某一频率的电磁波，把原子从最低能级抽运到一个高能级上，从而可以造成该高能级与另一个较低能级之间的粒子数反转，或者造成另一个较低能级与最低能级之间的粒子数反转。
微波量子放大器的优点是它具有特别低的噪声。因为在微波波段,可能成为噪声源的自发辐射可以忽略,如果把放置工作物质的谐振腔再放入液氦中，则它的噪声温度只有几开尔文,非常接近于无噪声的理想放大器。微波量子振荡器的优点是振荡频率可以做得非常稳定。因为它决定于原子能级的稳定性，只要选择合适的能级使能级位置对各种外界宏观条件不敏感即可。
在微波量子放大器方面，常用的是固体微波量子放大器，适于在极低温度下工作，从而可获得极低的噪声温度。在射电天文方面，微波量子放大器在天线仰角较大（输入噪声小）时，可用于微弱微波信号放大。用红宝石作工作物质的微波量子放大器如图1，W为能量值，D为半零场分裂值。红宝石中Cr离子基态能级图如图1a。此图对应其晶轴和外磁场的夹角为54.7°，在磁感应强度B=0.42T（特）时，抽运频率为24.2吉赫,可同时引起在能级1与3间及能级2与4间的跃迁，只要抽运功率足够大，就可以造成能级2与3间的粒子数反转。能级2与3间的跃迁频率,就是工作频率（9.4吉赫）。图1b是这种量子放大器结构的示意。红宝石放在一个双频谐振腔中。此腔同时对24.2吉赫和 9.4吉赫频率谐振，整个腔置于液氦中冷却到4.2K以下。
氨分子振荡器是在1954年建成的世界上第一种微波量子振荡器。频率稳定度较高,可达10,故可制成氨分子钟。但它已被氢原子量子振荡器所代替。氢原子量子振荡器是量子振荡器中长期频率稳定度最高的（达10数量级）,可以作为频率和时间的标准（图2）。图2a是氢原子基态能级图(W为能量值hv0为零场分裂值，μ0为玻尔磁子)。其中F＝1,mF＝0态和F＝0,тF＝0态两个能级在弱磁场下对外磁场变化不敏感，不易受?獯懦〉母扇哦鼓芗兑贫?,其间的跃迁频率也就非常稳定,因而被选作为频率标准。图2b是它的结构示意图，原子束中的氢原子经过磁铁选态，可以把处在F＝1，тF＝0态的原子集中到谐振腔内的储存泡中;而把处在F＝0,тF＝0态的原子偏离开。只要原子数足够多，谐振腔Q值足够高,就可以产生微波量子振荡。
参考书目
J.R.Singer,Masers,John Wiley and Sons,New York,1959.
在微波激射器中，为了加强原子与电磁波的相互作用，往往把工作物质放在一个微波谐振腔中，谐振腔的谐振频率正好等于原子的跃迁频率。有的微波量子放大器用慢波结构来代替谐振腔。谐振腔本身又是一个反馈装置，原子辐射出的电磁波能量的一部分留在腔内，再次作用于原子上构成正反馈作用。当谐振腔的Q值足够高，原子辐射的功率足够大时，微波量子放大器就变成微波量子振荡器。
造成原子某两个能级粒子数反转的方法很多，最常用的是选态法和三能级（或四能级）抽运法。选态法常用在原子束（或分子束）中，当原子束通过一个不均匀磁场（或电场）时，处在不同能级上的原子因受力不同其运动轨迹就不同。这样，就可把处在某一对能级的上能级的原子选出来，然后让它进入一个谐振腔。三能级（或四能级）抽运法常用于气体、液体、固体的工作物质。先用某一频率的电磁波，把原子从最低能级抽运到一个高能级上，从而可以造成该高能级与另一个较低能级之间的粒子数反转，或者造成另一个较低能级与最低能级之间的粒子数反转。
微波量子放大器的优点是它具有特别低的噪声。因为在微波波段,可能成为噪声源的自发辐射可以忽略,如果把放置工作物质的谐振腔再放入液氦中，则它的噪声温度只有几开尔文,非常接近于无噪声的理想放大器。微波量子振荡器的优点是振荡频率可以做得非常稳定。因为它决定于原子能级的稳定性，只要选择合适的能级使能级位置对各种外界宏观条件不敏感即可。
在微波量子放大器方面，常用的是固体微波量子放大器，适于在极低温度下工作，从而可获得极低的噪声温度。在射电天文方面，微波量子放大器在天线仰角较大（输入噪声小）时，可用于微弱微波信号放大。用红宝石作工作物质的微波量子放大器如图1，W为能量值，D为半零场分裂值。红宝石中Cr离子基态能级图如图1a。此图对应其晶轴和外磁场的夹角为54.7°，在磁感应强度B=0.42T（特）时，抽运频率为24.2吉赫,可同时引起在能级1与3间及能级2与4间的跃迁，只要抽运功率足够大，就可以造成能级2与3间的粒子数反转。能级2与3间的跃迁频率,就是工作频率（9.4吉赫）。图1b是这种量子放大器结构的示意。红宝石放在一个双频谐振腔中。此腔同时对24.2吉赫和 9.4吉赫频率谐振，整个腔置于液氦中冷却到4.2K以下。
氨分子振荡器是在1954年建成的世界上第一种微波量子振荡器。频率稳定度较高,可达10,故可制成氨分子钟。但它已被氢原子量子振荡器所代替。氢原子量子振荡器是量子振荡器中长期频率稳定度最高的（达10数量级）,可以作为频率和时间的标准（图2）。图2a是氢原子基态能级图(W为能量值hv0为零场分裂值，μ0为玻尔磁子)。其中F＝1,mF＝0态和F＝0,тF＝0态两个能级在弱磁场下对外磁场变化不敏感，不易受?獯懦〉母扇哦鼓芗兑贫?,其间的跃迁频率也就非常稳定,因而被选作为频率标准。图2b是它的结构示意图，原子束中的氢原子经过磁铁选态，可以把处在F＝1，тF＝0态的原子集中到谐振腔内的储存泡中;而把处在F＝0,тF＝0态的原子偏离开。只要原子数足够多，谐振腔Q值足够高,就可以产生微波量子振荡。
参考书目
J.R.Singer,Masers,John Wiley and Sons,New York,1959.
说明：补充资料仅用于学习参考，请勿用于其它任何用途。
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