Voy a tomar una puñalada en esto, aunque no soy un experto en el láser campos.
- Temperaturas negativas probable que no funcionan:
Un concepto que puede parecer estrechamente relacionado con la posible "la energía de excitación de un láser" es "negativo de la temperatura". En un estado de temperatura negativo mayores niveles de energía tienen mayores probabilidades de ocupación de los más bajos, de manera similar a una inversión de la población en la existencia de medios de comunicación. Sin embargo, los estados de temperatura negativo son muy diferentes de los estados de población invertida.
En primer lugar, el ex requieren de un número finito de límite superior en el espectro de la energía, de tal manera que todos los niveles de energía $E_n \le E_{max}$. Estándar ejemplos son spin sistemas que son sólo débilmente interactuantes con (o son en su mayoría independientes de la) otro (promocional) grados de libertad. Pero la negativa de la temperatura han sido obtenidos en el laboratorio, incluso para mocional grados de libertad. Inversión de la población, por otro lado, puede ocurrir básicamente en cualquier sistema.
Segundo, y más importante aún, los estados de temperatura negativo son estados de equilibrio termodinámico: una vez establecido que no necesitan de la entrada externa para mantenerse. Que son estables. Invertida de la población de los estados están lejos del equilibrio de los estados que debe ser mantenida por una entrada de alimentación exterior. Una vez que la entrada se retira, se relajan al equilibrio.
El láser realidad es un proceso que se basa en parte en esta descomposición espontánea del equilibrio y es en sí mismo un alejados del equilibrio del proceso. Esto significa que no se puede reproducir mediante el uso negativo de la temperatura de los estados que ya están en equilibrio. Ver una explicación similar en esta página del grupo que fue el autor del documento mencionado anteriormente.
- Térmica permitiendo
Así que, ¿significa esto que el concepto de "la energía de excitación de un láser" está condenada al fracaso? Yo diría que no, siempre térmica de excitación es que no se entiende simplemente como la elevación de la temperatura de un estado de equilibrio y la térmica de la ocupación de las probabilidades. Podemos mirar en lugar de las instancias de "térmica de habilitación" de la existencia de los procesos, donde las temperaturas superiores a crear las condiciones necesarias de una manera o de otra. Aquí hay un par de ejemplos:
- Los láseres aleatorios
Ciertos láseres aleatorios basados en colorantes en coloidal medios de comunicación o los cristales líquidos pueden ser controlados por medio de los ajustes de la temperatura. En el azar de láseres en el propio medio de funciones como la cámara y el láser se le pide al azar de la difusión de la luz que causa la cascada de la excitación de las moléculas de colorante. La ganancia está determinada por la dispersión de fotones de longitud y fotones de difusión de tiempo. Los dos últimos parámetros, y por lo tanto la ganancia, se puede controlar cambiando las propiedades de dispersión de la acogida coloidales o de cristal líquido medio. Para un sistema que usa de cristal líquido, la ganancia es simplemente condicionado por el cristal de la temperatura de la fase dependiente (por ejemplo, transparente u opaco). Esto puede funcionar como "la habilitación" de la existencia al azar si la fase de alta temperatura es el trabajo de uno (por desgracia, en el ejemplo del papel es en realidad al revés). Para un medio coloidal, transparencia óptica es determinada por la temperatura dependiente del tamaño de la coloidales de nanopartículas. Existencia al azar se produce cuando la temperatura es suficientemente alta como para promover las pequeñas coloidal agregados y asociados a la dispersión de fotones, pero lo suficientemente baja para evitar grandes agregados que obstruyen la dispersión demasiado. Así que esto es realmente "la habilitante".
- Plasma y astrofísicos láseres
Láser también se ha observado en muy excitado vibracionalmente las moléculas de agua y en Rydberg 3-atómica de hidrógeno de las moléculas de supersonically la expansión de los plasmas como se han formado a partir correspondiente especies iónicas. Para $H_2O$-raras mezclas de gases se encontró que el "ión molecular de rotación de la temperatura [fue] cerca de 100K y [el] de vibración de la temperatura cerca de 2000K". Para $H_3$ láser se planteó la hipótesis de que el proceso implica un "excimer-como mecanismo de inversión de la población". Puede haber otros ejemplos, pero no estoy familiarizado con el campo. En cualquier caso, se sitúa a la mente que estas especies pueden también surgir en alta temperatura plasmas y si es así se puede calificar como excitados térmicamente activado de sistemas de láser.
En el estudio mencionado anteriormente, el autor propone que el $H_3$ láser mecanismo de mayo han sido relevantes en el enfriamiento de la primera de las estrellas gigantes se formaron después del Big Bang y así en la formación de galaxias primordiales. Otra posible ocurrencia de astrofísica él sugiere es en "las atmósferas de las estrellas de baja masa que se enfríe lo suficiente como para tener una significativa $H_2$ y que tienen grandes llamaradas, choques moleculares de los gases que son lo suficientemente rápidos como para producir importantes de ionización, y explosiones de rayos gamma o rayos X que inciden en la molecular del gas, de tal manera que el post-explosión de gas simultáneamente tiene alta ionización y un alto $H_2$ contenido".
Relacionados con la astrofísica masers y láseres son en realidad bien documentada, pero creo que en general implican ultra-bajo condiciones de densidad que son demasiado exótico para calificar como "térmica". Tal vez alguien con más conocimiento en el tema, se puede corregir o confirmar.
