Tento generátor bude vydávat záření odpovídající rozdílu prostřední, tedy pracovní, a spodní energetické hladiny. Pokud chceme dostat například centimetrové vlny, musíme generátoru dodávat vlny kratší, tedy milimetrové. Když posvítíme na krystal rubínu zeleným světlem fotografické výbojky, dostaneme rudý paprsek světla. Tím se ukazuje přímá cesta vedoucí k laserům.

U tříhladinových maserů se jako aktivní prostředí používá některý speciální krystal, například rubín, který je vložen do rezonanční komory a chlazen tekutým héliem a spolu s ní umístěn mezi pólovými nástavci silného magnetu. Tříhladinový maser se rovněž uplatní jako bezšumový zesilovač. Nemusí být umístěn ve vakuu, čímž odpadá jedna složitá aparatura, ale stále zůstává zdroj napětí a chladící technika, které tvoří z maseru značně nemobilní zařízení, které by se těžko montovalo například na družici. I s těmito problémy si nakonec technika poradí a bude možno konstruovat malé kompaktní krystalové masery, které budou pracovat spolehlivě i ve vesmíru.

Obsah

První laser
V roce 1954 se podařilo sestrojit první kvantový generátor. Odtud je již jen krůček vedoucí k laserům. Vědci byli ale natolik zaměstnáni maserem, že už nestačili myslet na konstrukci laseru. Bylo však třeba vyřešit, z konstrukce maseru dobře známé, dva technické problémy, rezonanční obvod a aktivní prostředí. S tím však už nemohla pomoci radiotechnika a musela nastoupit optika. Rezonanční obvod používaný pro mikrovlny zde nelze použít. Už vytvoření rezonátoru pro milimetrové vlny je velmi těžké a vytvoření dokonale vyleštěného a postříbřeného rezonátoru rozměrem srovnatelného s vlnovou délkou viditelného záření technicky nemožné. Navíc by se do takových rozměrů nevešlo příliš látky aktivního prostředí a výkon takového zařízení by byl velmi malý.

Proč ale uzavírat světlo do kovové schránky? Vždyť by bylo možné ho nechat kmitat mezi dvěmi rovnoběžnými zrcadly. Takový systém zrcadel se nazývá Fabry-Perotův interferometr. Mezi optickým rezonátorem a rezonátorem mikrovlnným je však určitý rozdíl. Tam je délka dutiny přibližně shodná s vlnovou délkou záření a uvnitř dutiny se vytvoří stojaté vlnění. Rezonátor může být naladěn na jednu určitou frekvenci. Vzdálenost zrcadel optického rezonátoru je však téměř miliónkrát větší než vlnová délka světla. Vede to k tomu, že v rezonátoru kmitá zároveň velké množství vidů záření, které se nepatrně liší svou vlnovou délkou a tedy i frekvencí. Můžeme tedy říci, že, i když je laserový paprsek koherentní, skládá se přesto z více vln o různém kmitočtu.

Systém zrcadel se dá u laserů používat dvojím způsobem.