Молекулярний генератор, пристрій, в якому когерентні електромагнітні коливання генеруються за рахунок вимушених квантових переходів молекул з вихідного енергетичного стану в стан з меншою внутрішньою енергією (див. Когерентність, Квантова електроніка ) . М. р. — перший квантовий генератор створений в 1954 Н. Р. Басовим і А. М. Прохоровим (СРСР) і незалежно від них Ч. Таунсом, Дж. Гордоном і Х. Цейгером (США). Обидва варіанти цього М. р. працювали на молекулах аміаку Nh 3 і генерували електромагнітні коливання з частотою 24840 Мгц (довжина хвилі l = 1,24 см ) .
Для збудження генерації когерентних коливань необхідне виконання двох основних умов: у робочому об'ємі приладу кількість часток у вихідному стані має бути більше, ніж в змозі з меншою внутрішньою енергією (інверсія населенностей ) , має бути забезпечена зв'язок між частками, випромінюючими в різні моменти часу (позитивна зворотний зв'язок ) . В М. р. перша умова здійснюється електростатичним сортуванням пучка молекул, а зворотний зв'язок за допомогою об'ємного резонатора, налаштованого на частоту, рівну частоті випромінювання, супроводжуючого перехід молекули з вихідного енергетичного стани в кінцеве. Пучок молекул формується при вильоті молекул з джерела у вакуум через вузькі отвори або капіляри (див. Молекулярні і атомні пучки ) .
Електростатичне сортування молекул по енергетичних поляганнях в М. р. засноване на тому, що молекули, що володіють електричним дипольним моментом (наприклад, молекули Nh 3 ), пролітаючи через неоднорідне електричне поле, відхиляються цим полем від прямолінійної дороги по-різному залежно від енергії (див. Штарка ефект ) . В першому М. р. сортуюча система була квадрупольним конденсатором, що складається з 4 паралельних стрижнів спеціальної форми, сполучених попарно з високовольтним випрямлячем ( мал. ). Електричне поле такого конденсатора вельми неоднорідний, що викликає викривлення траєкторій молекул Nh 3 , що летять уздовж його осі. Властивості молекул Nh 3 такі, що ті з них, які знаходяться у верхньому з використовуваної пари енергетичних станів, відхиляються до осі конденсатора і потрапляють всередину об'ємного резонатора. Молекули, що знаходяться в нижньому стані, відкидаються в сторони і не потрапляють в резонатор. Відсортований т.ч. пучок містить молекули, що знаходяться в верхньому енергетичному стані. Потрапляючи всередину резонатора, такі молекули випромінюють під впливом електромагнітного поля резонатора (вимушене випромінювання). Фотони, що випромінюють, залишаються усередині резонатора, підсилюючи його поле і збільшуючи вірогідність вимушеного випромінювання для молекул, що пролітають пізніше. Якщо інтенсивність пучка активних молекул така, що вірогідність вимушеного випромінювання фотона більша, ніж вірогідність поглинання фотона в стінках резонатора, то виникає процес самозбудження — швидко зростає інтенсивність електромагнітного поля резонатора на частоті переходу за рахунок внутрішньої енергії молекул пучка. Це зростання припиняється, коли поле в резонаторі досягає величини, при якій вірогідність вимушеного випускання стає настільки великою, що за час прольоту резонатора встигає випустити фотон якраз половина молекул пучка. При цьому для пучка в цілому вірогідність поглинання стає рівній імовірності вимушеного випускання (див. Насичення ефект ) . Потужність, що генерується М. р. на пучку молекул Nh 3 , складає 10 -8 Вт, стабільність частоти генерації в межах 10 -7 —10 -11 .
Надалі були створені М. р. на ряду інших дипольних молекул, що працюють в діапазоні сантиметрових і міліметрових хвиль і квантові генератори на пучку атомів водню, хвилі 21 див. , що працюють на довжині, Ці прилади, як і квантові підсилювачі радіодіапазону, інколи називають мазерамі . Існує декілька конструктивних варіантів М. р., сортуючих систем, що відрізняються пристроєм, кількістю резонаторів і тому подібне До М. р. відносять також квантові генератори, в яких інверсія населеності рівнів молекул досягається не сортуванням, а іншими способами, наприклад дією допоміжного електромагнітного поля (накачування), електричним розрядом і ін. У цьому сенсі к М. р. можна віднести і квантові генератори оптичного діапазону (лазери ) , робочою речовиною яких служать молекулярні гази (див. Газовий лазер ) .
Літ.: Ораєвський А. Н., Молекулярні генератори, М., 1964; Грігорьянц Ст Ст, Жаботінський М. Е., Золін Ст Ф., Квантові стандарти частоти, М., 1968; Зінгер Дж., Мазери, М., 1961; Сигмен А., Мазери, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1966.
