Co je kvantová elektronika?

V oblasti kvantové elektroniky vědci studují interakci záření a hmoty na kvantové úrovni. S využitím znalostí z elektroniky a fyziky vědci v této oblasti učinili mnoho pokroků v optice a rádiové fyzice. Stroje, jako je amplifikace světla stimulovanou emisí záření (laser) a mikrovlnná amplifikace stimulovaným emisí záření (MASER), jsou zvláště užitečné v oblasti kvantové elektroniky.

Kvantová teorie je vědci přijímána jako základní teorie fyziky, která sjednocuje všechna fyzická zařízení. Jakékoli elektronické zařízení lze považovat za kvantové elektronické zařízení. Většina vědců však chápe kvantová elektronická zařízení jako zařízení, která stimulují přechody mezi kvantovou energií. Lasery a MASERS jsou primární zařízení používaná v kvantové elektronice, protože každá z nich zaostřuje energii do těsného, ​​zaostřeného paprsku. Tranzistory a supravodiče mohou používat princiŠpičky kvantové mechaniky, ale obvykle se nepovažují za kvantová elektronická zařízení.

V kvantové elektronice jsou přechody mezi kvantovou energií zvláště importem. Atomy, molekuly a jiné kvantové systémy obsahují excitované částice. Tyto systémy mohou obsahovat pouze určité, přísně definované množství energie. Když systém vydává elektromagnetické záření, ve formě světelných nebo rádiových vln, pohybuje se z vyšší úrovně energie na nižší. Lasery a masery lze použít k vzrušení těchto atomů nebo molekul do vyšších stavů energie.

lasery jsou jedním z hlavních zařízení používaných v kvantové elektronice. Tyto stroje vyzařují světelné vlny v zaostřeném paprsku v úzkém rozsahu záření. Díky tomu je světlo, které laser emituje monochromatický, zatímco většina zdrojů světla vydává více barev světla, i když se světlo zdá být pro oko pouze obsahovat pouzejedna barva.

lasery jsou důležité jak ve výzkumu, tak ve řešení praktických problémů. Světlo z laseru nefunguje teplo a postrádá elektrický náboj. Laser může pracovat v korozivních plynech a ve vakuu. Jsou užitečné při měření vzdálenosti s velkou přesností, optickou komunikací a termonukleární fúzí.

Dalším nástrojem, který se běžně používá v kvantové elektronice, je Maser. Tato zařízení emitují mikrovlnné záření v zaostřeném paprsku. Frekvence těchto mikrovků je stabilní a nezhoršuje se tak snadno jako standardní mikrovlny. Aplikace tohoto stroje umožňuje komunikační věže, které emitují zvukové vlny v rozsahu mikrovlnného záření a odesílají informace na velké vzdálenosti s malým zkreslením.