Квантовый усилитель

устройство для усиления электромагнитных волн за счёт вынужденного излучения возбуждённых атомов, молекул или ионов. Эффект усиления в К. у. связан с изменением энергии внутриатомных (связанных) электронов, движение которых описывается квантовой механикой (См. Квантовая механика). Поэтому, в отличие, например, от ламповых усилителей, в которых используются потоки свободных электронов, движение которых хорошо описывается классической механикой, эти усилители получили название квантовых (см. Квантовая электроника).

Т. к. кроме вынужденных квантовых переходов (См. Квантовые переходы) возбуждённых атомов в состояние с меньшей энергией возможны их самопроизвольные (спонтанные) переходы, в результате которых излучаются волны, имеющие случайные амплитуду, фазу и поляризацию, то они добавляются к усиливаемой волне в виде Шумов. Спонтанное излучение является единственным, принципиально неустранимым источником шумов К. у. Мощность спонтанного излучения очень мала в радиодиапазоне и резко растет при переходе к оптическому диапазону. В связи с этим К. у. радиодиапазона (Мазеры) отличаются исключительно низким уровнем собственных шумов [в них отсутствуют шумы, связанные с неравномерностью электронного потока, неизбежные в радиолампах (см. Дробовой шум); кроме того, К. у. радиодиапазона работают при температурах, близких к абсолютному нулю, и шумы, связанные с тепловым движением электронов в цепях усилителя, очень малы]. Благодаря чрезвычайно низкому уровню шумов чувствительность К. у., т. е. способность усиливать очень слабые сигналы, велика. К. у. применяются в качестве входных ступеней в самых высокочувствительных радиоприёмных устройствах в диапазоне длин волн от 4 мм до 50 см.К. у. радиодиапазона значительно увеличили дальность действия космических линий связи с межпланетными станциями, планетных Радиолокаторов и Радиотелескопов.

В оптическом диапазоне К. у. широко используются как усилители мощности лазерного излучения. К. у. света имеют много общего по принципу действия и конструкции с квантовыми генераторами света (см. Лазер).

Вынужденный переход атома из состояния с энергией E₂ в состояние с меньшей энергией E₁ сопровождающийся испусканием кванта электромагнитной энергии E₂- E₁ = hν (ν— частота вынуждающей и испускаемой волн, h —Планка постоянная), приводит к усилению колебаний. Усиление, создаваемое одним атомом, очень мало. Но если колебание частоты ν распространяется в веществе, содержащем большое число одинаковых возбуждённых атомов, находящихся на уровне E₂, то усиление может стать достаточно большим. Атомы же, находящиеся на нижнем уровне E₁, в результате вынужденного поглощения, наоборот, ослабляют волну. В результате вещество будет ослаблять или усиливать волну в зависимости от того, каких атомов в ней больше, невозбуждённых или возбуждённых, или, как говорят, какой из уровней энергии более населён атомами.

Если вещество находится в состоянии равновесия термодинамического (См. Равновесие термодинамическое), то распределение частиц по уровням энергии определяется его температурой, причём уровень с меньшей энергией более населён, чем уровень с большей энергией (рис. 1; см. также Больцмана статистика). Такое вещество всегда поглощает электромагнитные волны. Вещество начинает усиливать — становится активным, лишь тогда, когда равновесие нарушается и возбуждённых атомов становится больше, чем невозбуждённых (Инверсия населённостей). Чем больше число атомов на верхнем уровне превышает число атомов, находящихся на нижнем уровне, т. е. чем больше инверсная разность населённости ΔN_и = N₂— N₁, тем эффективней усиление.

Однако инверсное состояние вещества не может существовать сколь угодно долго. После прекращения внешнего воздействия в результате теплового движения частиц и взаимодействия между ними через некоторое время снова устанавливается равновесное распределение населённостей уровней (рис. 1). Этот процесс (Релаксация) происходит и во время действия внешнего возмущения, стремясь восстановить тепловое равновесие в веществе. Поэтому внешнее воздействие должно быть достаточно сильным, чтобы привести вещество в состояние с инверсией населённостей и не должно быть однократным.

Существуют различные методы создания активной среды. Для К. у. наиболее удобным оказался метод, основанный на использовании 3 уровней энергии, предложенный Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым. Частицы (атомы молекулы или ионы), в энергетическом спектре которых есть 3 уровня энергии E₁, E₂, E₃ (рис. 2), подвергаются воздействию сильного электромагнитного излучения (накачки). Частота этого излучения ν соответствует частоте перехода между нижним E₁ и верхним E₃ уровнями (hν = E₃- E₁).

Интенсивность накачки должна быть достаточно велика, чтобы переходы E₁→E₃ происходили гораздо чаще, чем обратные релаксационные переходы. В этом случае населённости уровней E₁ и E₃ выравниваются. При этом для одной из пар уровней E₁ и E₂ или E₂ и E₃ будет иметь место инверсия населённости. Инверсия населённостей образуется для пары уровней с более медленной релаксацией и с меньшей разностью энергии.

С понижением температуры Т увеличивается как равновесная разность населённостей ΔN уровней (рис. 1), так и инверсная разность населённостей ΔN_и (рис. 2). Кроме того, понижение температуры сильно замедляет релаксацию и тем самым снижает требуемую мощность накачки. Поэтому инверсию населённостей, достаточную для создания эффективных К. у. радиодиапазона, удаётся получить при охлаждении вещества до температуры кипения гелия (4,2 К). Существуют конструкции К. у., которые могут работать при температурах до 77 К (точка кипения азота) и даже 190 К, но они менее эффективны.

Наиболее подходящим материалом для К. у. радиодиапазона оказались диамагнитные кристаллы с небольшой примесью парамагнитных ионов. Обычно применяются рубин (Al₂O₃ с примесью ионов хрома Cr³⁺), рутил (TiO₂ с примесью ионов Cr³⁺ и Fe³⁺), изумруд [Be₃Al₂(SiO₃) ₆ с примесью окиси хрома Cr₂O₃]. Для К. у. необходимы кристаллы объёмом в несколько см³, выращенные искусственно из очень чистых материалов со строго дозированной примесью парамагнитных ионов.

В отсутствии внешних магнитных полей магнитные моменты ионов ориентированы хаотически. В постоянном магнитном поле магнитный момент может располагаться только под несколькими определёнными углами к магнитному полю H, энергия иона в этих положениях различна (см. Зеемана эффект).

Образуется ряд уровней энергии (магнитные подуровни), расстояние между которыми зависит от величины постоянного магнитного поля H. Число магнитных подуровней определяется Спином иона (рис. 3). Разность энергии между ними при обычных магнитных полях соответствует радиодиапазону и может быть легко изменена изменением магнитного поля. Такое вещество может усиливать радиоволны нужной частоты.

Основная характеристика всякого усилителя электрических колебаний — его коэффициент усиления К, показывающий, во сколько раз амплитуда колебаний на выходе усилителя больше амплитуды на входе. Чем больше путь, который волна проходит в активном веществе, тем больше коэффициент усиления К. у. В кристалле рубина волна, распространяясь на расстояние, равное её длине λ, увеличивает свою амплитуду незначительно. Т. о., для получения достаточного усиления необходимы Монокристаллыбольших размеров, выращивание которых связано с серьёзными трудностями. Для К. у. с коэффициентом усиления 10 потребовались бы кристаллы (а, следовательно, и магниты) длиной в несколько м. Такой усилитель был бы очень громоздким и дорогим.

Усиление можно увеличить, заставив волну многократно проходить через активное вещество. Для этого активное вещество помещают в Объёмный резонатор(полость, ограниченную металлическими стенками). Волна, попавшая из антенны в резонатор через отверстие в его стенке (отверстие связи), многократно отражается от стенок резонатора и длительно взаимодействует с активным веществом (рис. 4). Усиление будет эффективным, если при каждом отражении от стенки фаза отражённой волны совпадает с фазой падающей волны. Это условие выполняется при определённых размерах резонатора, т. е. резонатор гак же, как и само вещество, должен быть настроен на частоту усиливаемой волны. При каждом отражении от стенки с отверстием часть электромагнитной энергии излучается наружу в виде усиленного сигнала. Для разделения входа и выхода резонаторного К. у. применяется Циркулятор (рис. 5). Такой К. у. называется отражательным.

Для получения оптимальных характеристик К. у. необходимо подобрать размер отверстия связи, так как, кроме требуемого коэффициента усиления, К. у. должен иметь нужную полосу пропускания, которая определяет его способность усиливать сигналы, быстро меняющиеся во времени. Чем быстрее во времени меняется сигнал, тем больший частотный интервал он занимает (см., например, Модуляция колебаний). Если Полоса пропускания усилителя Δν меньше полосы частот, занимаемой сигналом, то произойдёт сглаживание быстрых изменений сигнала в усилителе.

Т. о., введение резонатора в конструкцию К. у. с одной стороны увеличивает его коэффициент усиления, а с другой — во столько же раз уменьшает его полосу пропускания. Последнее значительно сужает область применения усилителя. Однорезонаторные К. у. не получили широкого распространения из-за невозможности обеспечить одновременно большой коэффициент усиления и широкую полосу пропускания. Оказалось, что можно сохранить широкую полосу пропускания при большом коэффициенте усиления, применив несколько резонаторов. Существует два типа многорезонаторных К. у. — усилители отражательного типа с циркулятором (рис. 6) и усилители проходного типа (рис. 7). В проходных К. у. волна распространяется вдоль цепочки резонаторов, заполненных активным веществом. В каждом резонаторе при значительной полосе пропускания усиление невелико, но полное усиление всей цепочки может быть достаточно большим. Резонаторы проходного К. у. соединены друг с другом ферритовыми невзаимными элементами. Под действием постоянного магнитного поля Ферриты приобретают свойство пропускать волну, распространяющуюся в одном направлении, поглощая встречную волну. Основным недостатком многорезонаторных К. у. является сложность перестройки частоты усилителя, так как при этом необходимо одновременно с изменением магнитного поля Н менять собственную частоту большого числа резонаторов, что технически трудно.

Время взаимодействия волны с веществом можно увеличить, применяя вместо системы резонаторов замедляющие системы (См. Замедляющая система). Скорость распространения волны вдоль такой структуры во много раз меньше скорости распространения волны в радиоволноводе или в свободном пространстве. Соответственно увеличивается и усиление при прохождении волной единицы длины кристалла. Существенно, что замедляющие структуры широкополосны. Это даёт возможность перестраивать частоту К. у. изменением только магнитного поля. Полоса пропускания таких усилителей, а также многорезонаторных К. у. определяется шириной спектральной линии (См. Ширина спектральных линий). К. у. с замедляющей структурой получили название К. у. бегущей волны. В них также применяются ферриты. Они пропускают волну, распространяющуюся вдоль замедляющей структуры в нужном направлении, и поглощают встречные, отражённые волны.

Мощность шумов К. у. удобно измерять, сравнивая её с мощностью теплового излучения абсолютно чёрного тела (См. Абсолютно чёрное тело).Спектр теплового излучения включает оптический и радиодиапазоны. Т. о., мощность шумов можно выражать через абсолютную температуру (см. Шумовая температура). Предельная низкая температура шума К. у., обусловленная спонтанным излучением для λ =3 см, составляет 0,5 К. Для большинства активных веществ, используемых в К. у., мощность шума колеблется в пределах от 1 К до 5 К. В реальных К. у. к этим ничтожно малым шумам добавляется гораздо более мощное тепловое излучение подводящих Радиоволноводов и др. конструктивных деталей. Мощность шумов, излучаемую волноводом, можно характеризовать величиной βТ, где β — коэффициент поглощения волны, а Т — его абсолютная температура. Для уменьшения шумов необходимо охладить возможно большую часть входных деталей. Но охладить весь входной тракт до температуры жидкого гелия невозможно. Поэтому не удаётся снизить шумы К. у. с антенной до величины ниже 15—30 К. Это приблизительно в 100 раз меньше уровня шумов лучших усилителей, имевшихся до появления К. у.

Охлаждение К. у. производится жидким гелием в Криостатах. Трудности, связанные со сжижением, транспортировкой и переливкой жидкого гелия из транспортных сосудов в криостаты, ограничивают возможность применения К. у., осложняют и удорожают их эксплуатацию. Разработаны небольшие холодильные машины с замкнутым циклом движения охлаждающего вещества. Масса такой машины, рассчитанной на охлаждение К. у. до 40 К, составляет 10—20 кг.Машина, рассчитанная на получение 4 К, весит более чем 200 кг и потребляет мощность в несколько квт.

Лит.: Карпов Н. В., Маненков А. А., Квантовые усилители, М., 1966; Сигмен А., Мазеры, пер. с англ., М., 1966; Квантовая электроника. Маленькая энциклопедия, М., 1969; Штейншлейгер В. Б., Мисежников Г. С., Лифанов П. С., Квантовые усилители СВЧ (мазеры), М., 1971.

А. В. Францессон.

Рис. 1. Распределение частиц по уровням энергии в условиях термодинамического равновесия: а — при температуре T₁; б — при температуре T₂ <>₁; N — населённость уровней энергии, ΔN — равновесная разность населённостей уровней энергии Е₁ и Е₂.

Рис. 2. Возникновение инверсии населённостей для уровней энергии Е₂ и Е₃ в системе 3 уровней Е₁, Е₂, Е₃ под действием накачки: а — при температуре вещества T₁; б — при температуре T₂ <>₁. Пунктир показывает распределение частиц по уровням энергии при термодинамическом равновесии.

Рис. 3. Энергетические уровни парамагнитного иона во внешнем магнитном поле H расщепляются на несколько магнитных подуровней, число которых зависит от величины спина иона S; a) S = 1/2; б) S = 1; в) S = 3/2.

Рис. 4. Объёмный резонатор с активным веществом.

Рис. 5. Схематическое изображение отражательного квантового усилителя с одним резонатором.

Рис. 6. Отражательный усилитель с 3 резонаторами.

Рис. 7. Схема квантового усилителя проходного типа с 3 резонаторами.

КВАНТОВЫЙ УСИЛИТЕЛЬ - устройство, в котором усиление электромагнитной волны происходит в результате ее взаимодействия с активной средой, испускающей фотоны с той же частотой, поляризацией и фазой и в том же направлении, что и усиливаемая волна. В радиоастрономии и радиолокации применяются парамагнитные квантовые усилители с низким уровнем собственных шумов (мазеры). Лазер также может работать в режиме квантового усилителя.

физ. laser Syn: лазер

quantum amplifier

КВАНТОВЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

усилитель эл.-магн. волн радиодиапазона, основанный на вынужденном излучении возбуждённых атомов, молекул, ионов. Эффект усиления в К. у. связан с изменением энергии внутриат. эл.-нов, движение к-рых подчиняется законам квант. механики. Поэтому, в отличие от обычных усилителей, где используются потоки свободных электронов, подчиняющихся законам классич. механики, эти усилители получили назв. квантовых. Исходное излучение частоты со, распространяясь в среде, содержащей возбуждённые ч-цы, у к-рых частота w0, соответствующая квант. переходу в менее возбуждённое состояние (в частности, в основное), совпадает с со, стимулирует эти переходы. Каждый акт перехода сопровождается испусканием эл.-магн. кванта hw, частота, фаза и направленность к-рого такие же, как и у кванта, вызвавшего переход. В результате происходит усиление исходного излучения. В состоянии термодинамич. равновесия распределение ч-ц по уровням энергии определяется темп-рой Т, причём уровень с меньшей энергией?1 более населён, чем уровень с большей энергией?2 (рис. 1; (см. БОЛЬЦМАНА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ)).

Рис. 1. Распределение ч-ц по уровням энергии в условиях термодинамич. равновесия: а — при темп-ре T1; б — при темп-ре Т2 > T1; N — населённость уровней энергии; — энергия.

Такое в-во всегда поглощает эл.-магн. волны. В-во начинает усиливать волны, становится активным, когда равновесие нарушается и возбуждённых атомов становится больше, чем невозбуждённых (инверсия населённостей). Существуют разл. методы создания инверсной населённости уровней энергии. Для К. у. наиб. удобным оказался метод, основанный на использовании трёх уровней энергии (описание метода и рисунок см. в ст. (см. КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА)). Инверсную разность населённостей, достаточную для создания эфф. усилителей, удаётся получить только при охлаждении в-ва до гелиевых темп-р (=4,2 К). Существуют конструкции К. у., к-рые могут работать при темп-pax жидкого азота (=77 К) и выше (=190 К), но они менее эффективны.

Активная среда. Активным в-вом в К. у. служат диэлектрич. кристаллы с небольшой изоморфной примесью парамагн. ионов (см. ПАРАМАГНЕТИК, ИЗОМОРФИЗМ), обладающих системой трёх (или более) энергетич. уровней, в к-рой осуществлена инверсия населённостей для двух уровней (рис. 2). Переходы между ними должны позволять усиливать сигнал заданной частоты. Обычно применяется рубин (Аl2О3 с примесью ионов Cr3+), рутил (TiO2 с примесью ионов Cr3 + и Fe3+), изумруд (Аl2О3
• 6SiO2
• 3ВеО с примесью ионов Cr3+ ).

Рис. 2. Возникновение инверсии населённостей для уровней?2 и?3 в системе с тремя уровнями?1,?2,?3 под действием накачки: a — при темп-ре Т1, б — при темп-ре Т2 >T1. Пунктир показывает распределение ч-ц по уровням энергии при термодинамич. равновесии.

Примесный ион в кристалле испытывает действие электрич. внутрикристаллического поля, создаваемого окружением. Это поле вызывает расщепление электронных уровней энергии, величина к-рого зависит от напряжённости и симметрии поля (см. ШТАРКА ЭФФЕКТ). Начальные расщепления «подстраивают» до нужной величины внеш. магн. полем Н, к-рое вызывает зеемановское расщепление и смещение уровней, зависящее от напряжённости магн. поля и его ориентации относительно осей симметрии внутрикрист. поля (см. ЗЕЕМАНА ЭФФЕКТ). Разность энергии между подуровнями может быть легко изменена варьированием величины и направления Н. Такое в-во может усиливать радиоволны в нек-ром диапазоне частот.

Коэффициент усиления. Чем больший путь проходит волна в активном в-ве, тем выше коэфф. усиления К. у., показывающий во сколько раз амплитуда колебаний на выходе усилителя выше амплитуды на его входе. Коэфф. усиления можно увеличить, заставив волну многократно проходить через кристалл, помещённый для этого в объёмный резонатор. Волна, попавшая в резонатор через отверстие в его стенке, многократно отражается от стенок резонатора и длительно взаимодействует с активным в-вом. Усиление волны будет большим, если резонатор настроен на частоту усиливаемой волны. При каждом отражении от стенки с отверстием связи часть эл.-магн. энергии, накопившейся в резонаторе, излучается наружу в виде усиленного сигнала (рис. 3, для разделения входа и выхода резонаторного К. у. применяется т. н. циркулятор). Такой К. у. наз. отражательным.

Полоса пропускания. Кроме требуемого коэффициента усиления К, К. у. характеризуется частотной полосой пропускания, к-рая определяет его способность усиливать сигналы, быстро изменяющиеся во времени. Чем быстрее изменяется сигнал, тем больший частотный интервал он занимает.

Рис. 3. Схема отражат. квант. усилителя с одним резонатором.

Если полоса пропускания усилителя меньше полосы, занимаемой сигналом, то в усилителе произойдёт сглаживание сигнала. Введение резонатора в конструкцию К. у., с одной стороны, увеличивает его коэфф. усиления, а с другой — во столько же раз уменьшает его полосу пропускания. Однорезонаторные К. у. не получили распространения из-за невозможности обеспечить широкую полосу пропускания. Более широкую полосу пропускания при большом коэфф. усиления имеют многорезонаторные К. у. Существует два типа многорезонаторных К. у.: отражат. типа с циркулятором (рис. 4) и проходного типа.

Рис. 4. Отражат. усилитель с тремя резонаторами.

В проходных К. у. волна распространяется вдоль цепочки резонаторов, заполненных активной средой. В каждом резонаторе при значит. полосе пропускания усиление невелико, но полное усиление всей цепочки может быть достаточно большим. Резонаторы проходного К. у. соединены друг с другом ферритовыми элементами. Под действием пост. магн. поля ферриты приобретают св-во пропускать волну, распространяющуюся в одном направлении, поглощая встречную волну. Осн. недостаток многорезонаторных К. у.— сложность перестройки частоты, т. к. при этом необходимо одновременно с изменением w менять собств. частоту большого числа резонаторов.

Время вз-ствия волны с в-вом можно увеличить, применяя вместо системы резонаторов т. н. замедляющие структуры. Скорость распространения волны вдоль такой структуры во много раз меньше скорости распространения волны в волноводе или в свободном пр-ве. С уменьшением скорости распространения волны увеличивается усиление при прохождении волной единицы длины кристалла. Замедляющие структуры широкополосны, что даёт возможность перестраивать частоту К. у. изменением только Н. Полоса пропускания таких К. у., а также многорезонаторных К. у. определяется шириной спектр. линии. К. у. с замедляющей структурой получили назв. К. у. бегущей волны.

Шумы.

Кроме вынужденных квант. переходов в состояние с меньшей энергией, возможны и самопроизвольные (спонтанные) переходы, в результате к-рых излучаются волны, имеющие случайные амплитуду, фазу и поляризацию. Эти волны добавляются к усиливаемой волне в виде шумов. Спонтанное излучение явл. единственным, принципиально неустранимым источником шумов К. у. Мощность спонтанного излучения очень мала в радиодиапазоне и резко растёт при переходе к оптич. диапазону. В связи с этим К. у. радиодиапазона (мазеры) отличаются исключительно низким уровнем собств. шумов. В них отсутствует дробовой шум, кроме того, у них мал и тепловой шум, т. к. они работают при темп-pax, близких к абс. нулю. Благодаря низкому уровню собств. шумов К. у. способны усиливать без искажений очень слабые сигналы. Они применяются в кач-ве входных каскадов в самых высокочувствит. радиоприёмных устройствах в диапазоне длин волн l=4 мм—50 см. К. у. значительно увеличили дальность действия линий косм. связи с межпланетными станциями, планетных радиолокаторов и радиотелескопов.

Мощность шумов К. у. удобно измерять, сравнивая её с мощностью из лучения абсолютно чёрного тела на частоте усиливаемого сигнала, и выражать её через абс. темп-ру Тш (см. ШУМОВАЯ, ТЕМПЕРАТУРА). Для большинства активных в-в, используемых в К. у., Тш от 1 до 5 К. В реальных К. у. к этим ничтожно малым шумам добавляется гораздо более мощное тепловое излучение подводящих волноводов и др. конструктивных деталей антенны. Мощность теплового излучения пропорц. коэфф. поглощения усиливаемой волны в этих элементах приёмного устройства. Для уменьшения шумов необходимо охлаждать возможно большую часть входных деталей, но охладить весь входной тракт до 4 К невозможно. Поэтому не удаётся снизить шумы К. у. с антенной ниже 10 К. Это прибл. в 100 раз ниже уровня шумов лучших усилителей, имевшихся до появления К. у. Охлаждение К. у. производится жидким гелием в криостатах. Трудности, связанные со сжижением, транспортировкой и переливанием жидкого гелия, ограничивают применение К. у. Используются малые холодильные машины с замкнутым циклом движения охлаждающего в-ва, подсоединяемые непосредственно криостату.

ква́нтовый усили́тель

устройство, в котором усиление электромагнитной волны происходит в результате её взаимодействия с активной средой, испускающей фотоны с той же частотой, поляризацией и фазой и в том же направлении, что и усиливаемая волна. В радиоастрономии и радиолокации применяются парамагнитные квантовые усилители с низким уровнем собственных шумов (мазеры). Лазер также может работать в режиме квантового усилителя.

* * *

КВА́НТОВЫЙ УСИЛИ́ТЕЛЬ, устройство, в котором усиление электромагнитной волны происходит в результате ее взаимодействия с активной средой(см. АКТИВНАЯ СРЕДА), испускающей фотоны с той же частотой, поляризацией и фазой и в том же направлении, что и усиливаемая волна. В радиоастрономии и радиолокации применяются парамагнитные квантовые усилители с низким уровнем собственных шумов (мазеры(см. МАЗЕР)). Лазер(см. ЛАЗЕР) также может работать в режиме квантового усилителя.

устройство, действие к-рого осн. на явлении индуцированного излучения возбуждённых атомов, молекул, ионов и т. д. В К. у. электромагн. волна, проходя через рабочее в-во, увеличивает свою энергию. При этом волна сохраняет первонач. частоту, направление распространения и поляризацию (см. Поляризация волн), оставаясь когерентной (см. Когерентные колебания) с первичной волной, падающей на вход К. у. В К. у. радиоволн СВЧ диапазона в качестве рабочего в-ва используют диамагнитные кристаллы с примесью парамагнитных ионов (см. Диамагнетизм и Парамагнетизм) - т. н. парамагнитные К. у. Осн. достоинство К. у. - чрезвычайно низкий уровень их собств. шумов (см. Шумы электрические) и вследствие этого необычайно высокая чувствительность. К. у. применяют в радиоастрономии, планетной радиолокации, в дальней радиосвязи через ИСЗ и т. д.

quantum amplifier

* * *

quantum amplifier

amplificatore quantico

устройство, в к-ром усиление эл.-магн. волны происходит в результате её взаимодействия с активной средой, испускающей фотоны с той же частотой, поляризацией и фазой и в том же направлении, что и усиливаемая волна. В радиоастрономии и радиолокации применяются парамагн. К. у. с низким уровнем собств. шумов (мазеры). Лазер также может работать в режиме К. у.