Hvad er kvanteelektronik?
Inden for kvanteelektronik studerer forskere samspillet mellem stråling og stof på kvante niveau. Brug af viden fra elektronik og fysik har forskere på dette område gjort mange fremskridt inden for optik og radiofysik. Maskiner såsom lysforstærkning ved stimuleret emission af stråling (laser) og mikrobølgeforstærkning ved stimuleret emission af stråling (maser) er især nyttige inden for kvanteelektronik.
Kvanteteori accepteres af forskere som den grundlæggende teori om fysik, der forener alle fysiske apparater. Som sådan kan enhver elektronisk enhed betragtes som en kvanteelektronisk enhed. De fleste forskere forstår imidlertid kvanteelektroniske enheder som kun de enheder, der stimulerer overgange mellem kvanteenerginiveauer. Lasere og masere er de primære enheder, der bruges i kvanteelektronik, da hver af disse fokuserer energi i en tæt, fokuseret stråle. Transistorer og superledere bruger muligvis kvantemekanikens principper, men de betragtes normalt ikke som kvanteelektroniske enheder.
I kvanteelektronik er overgangene mellem kvanteenerginiveauet af særlig betydning. Atomer, molekyler og andre kvantesystemer indeholder ophidsede partikler. Disse systemer kan kun indeholde bestemte, strengt definerede mængder energi. Når et system afgiver elektromagnetisk stråling, i form af lys eller radiobølger, bevæger det sig fra et højere energiniveau til et lavere. Lasere og masere kan bruges til at begejstre disse atomer eller molekyler til højere energitilstander.
Lasere er en af de vigtigste enheder, der bruges i kvanteelektronik. Disse maskiner udstråler lysbølger i en fokuseret stråle inden for et snævert område af stråling. Dette gør det lys, som en laser udsender monokromatisk, mens de fleste lyskilder udsender flere farver af lys, selvom lyset forekommer for øjet kun at indeholde en farve.
Lasere er vigtige i både forskning og løsning af praktiske problemer. Lyset fra en laser diffunderer ikke varme og mangler en elektrisk ladning. En laser kan fungere inden for ætsende gasser og i et vakuum. De er nyttige til måling af afstand med stor nøjagtighed, optisk kommunikation og termonuklear fusion.
Et andet værktøj, der ofte bruges i kvanteelektronik, er maseren. Disse enheder udsender mikrobølgestråling i en fokuseret stråle. Hyppigheden af disse mikrobølger er stabil og forringes ikke så let som standard-mikrobølger. Anvendelsen af denne maskine gør det muligt for kommunikationstårne, der udsender lydbølger i mikrobølgestrålingsområdet, at sende information over store afstande med lidt forvrængning.