b"\n_START_ARTICLE_\nInversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3\n_START_PARAGRAPH_\nEn f\xc3\xadsica, concretament en mec\xc3\xa0nica estad\xc3\xadstica, la inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3 \xc3\xa9s una situaci\xc3\xb3 que es produeix quan un sistema (com ara un grup d\xe2\x80\x99\xc3\xa0toms o mol\xc3\xa8cules) es troba en un estat en qu\xc3\xa8 hi ha m\xc3\xa9s membres del sistema en estats excitats superiors que en estats d\xe2\x80\x99energia inferiors i en l'estat fonamental. S\xe2\x80\x99anomena inversi\xc3\xb3 perqu\xc3\xa8 en molts sistemes f\xc3\xadsics familiars i en condicions habituals, aix\xc3\xb2 no \xc3\xa9s possible. Aquest concepte \xc3\xa9s d\xe2\x80\x99import\xc3\xa0ncia fonamental per als l\xc3\xa0sers perqu\xc3\xa8 la creaci\xc3\xb3 d\xe2\x80\x99una inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3 \xc3\xa9s un pas necessari en el funcionament d\xe2\x80\x99un l\xc3\xa0ser est\xc3\xa0ndard.\n_START_SECTION_\nInteracci\xc3\xb3 de la llum amb la mat\xc3\xa8ria\n_START_PARAGRAPH_\nHi ha tres tipus d'interaccions possibles entre un sistema d'\xc3\xa0toms i la llum:\n_START_SECTION_\nAbsorci\xc3\xb3\n_START_PARAGRAPH_\nSi llum (fotons) de freq\xc3\xbc\xc3\xa8ncia \xce\xbd\xe2\x82\x81\xe2\x82\x82 passa a trav\xc3\xa9s del grup d'\xc3\xa0toms, hi ha una certa possibilitat que la llum sigui absorbida per electrons que es troben en l'estat fonamental, cosa que els excitar\xc3\xa0 i els far\xc3\xa0 passar a l'estat energ\xc3\xa8tic superior. La taxa d\xe2\x80\x99absorci\xc3\xb3 \xc3\xa9s proporcional a la intensitat de la radiaci\xc3\xb3 de la llum, i tamb\xc3\xa9 al nombre d\xe2\x80\x99\xc3\xa0toms que hi ha en cada moment en l\xe2\x80\x99estat fonamental, N\xe2\x82\x81.\n_START_SECTION_\nEmissi\xc3\xb3 estimulada\n_START_PARAGRAPH_\nSi un \xc3\xa0tom ja \xc3\xa9s en l'estat excitat, pot ser pertorbat pel pas d'un fot\xc3\xb3 que t\xc3\xa9 una freq\xc3\xbc\xc3\xa8ncia \xce\xbd\xe2\x82\x82\xe2\x82\x81 corresponent a l'interval d'energia \xce\x94E de la transici\xc3\xb3 de l'estat excitat al fonamental. En aquest cas, l'\xc3\xa0tom excitat es relaxa cap a l'estat fonamental i produeix un segon fot\xc3\xb3 de freq\xc3\xbc\xc3\xa8ncia \xce\xbd\xe2\x82\x82\xe2\x82\x81 . El fot\xc3\xb3 original no \xc3\xa9s absorbit per l'\xc3\xa0tom, de manera que el resultat \xc3\xa9s dos fotons de la mateixa freq\xc3\xbc\xc3\xa8ncia. Aquest proc\xc3\xa9s es coneix com a emissi\xc3\xb3 estimulada. _NEWLINE_En concret, un \xc3\xa0tom excitat actua com un petit dipol el\xc3\xa8ctric que oscil\xc2\xb7la amb el camp extern proporcionat. Una de les conseq\xc3\xbc\xc3\xa8ncies d\xe2\x80\x99aquesta oscil\xc2\xb7laci\xc3\xb3 \xc3\xa9s que anima els electrons a desexcitar-se cap a l'estat energ\xc3\xa8tic m\xc3\xa9s baix. Quan aix\xc3\xb2 succeeix a causa de la pres\xc3\xa8ncia del camp electromagn\xc3\xa8tic d\xe2\x80\x99un fot\xc3\xb3, s\xe2\x80\x99allibera un fot\xc3\xb3 que t\xc3\xa9 la mateixa fase i direcci\xc3\xb3 que el fot\xc3\xb3 \xc2\xabestimulant\xc2\xbb.  _NEWLINE_La velocitat amb qu\xc3\xa8 es produeix l'emissi\xc3\xb3 estimulada \xc3\xa9s proporcional al nombre d'\xc3\xa0toms que hi ha en l'estat excitat, N\xe2\x82\x82, i a la densitat de radiaci\xc3\xb3 de la llum. Albert Einstein va demostrar que la probabilitat que un fot\xc3\xb3 provoqui emissi\xc3\xb3 estimulada en un \xc3\xbanic \xc3\xa0tom excitat \xc3\xa9s exactament igual a la probabilitat que un fot\xc3\xb3 sigui absorbit per un \xc3\xa0tom que es troba en l\xe2\x80\x99estat fonamental. Per tant, quan el nombre d\xe2\x80\x99\xc3\xa0toms en estat fonamental i el nombre d'\xc3\xa0toms en estats excitats s\xc3\xb3n iguals, la taxa d\xe2\x80\x99emissi\xc3\xb3 estimulada \xc3\xa9s igual a la taxa d\xe2\x80\x99absorci\xc3\xb3, per a una densitat de radiaci\xc3\xb3 determinada. _NEWLINE_Una caracter\xc3\xadstica b\xc3\xa0sica de l'emissi\xc3\xb3 estimulada \xc3\xa9s que el fot\xc3\xb3 em\xc3\xa8s t\xc3\xa9 la mateixa freq\xc3\xbc\xc3\xa8ncia i fase que el fot\xc3\xb3 incident. En altres paraules, els dos fotons s\xc3\xb3n coherents. \xc3\x89s aquesta propietat la que permet l'amplificaci\xc3\xb3 \xc3\xb2ptica i la creaci\xc3\xb3 d'un sistema l\xc3\xa0ser. Durant el funcionament d\xe2\x80\x99un l\xc3\xa0ser, es produeixen les tres interaccions llum-mat\xc3\xa8ria descrites anteriorment. Inicialment, els \xc3\xa0toms s\xc3\xb3n excitats des de l'estat fonamental a l'estat excitat per un proc\xc3\xa9s anomenat bombatge \xc3\xb2ptic, que es descriu a continuaci\xc3\xb3. Alguns d\xe2\x80\x99aquests \xc3\xa0toms es desexciten per mitj\xc3\xa0 d'emissi\xc3\xb3 espont\xc3\xa0nia, alliberant llum incoherent com a fotons de freq\xc3\xbc\xc3\xa8ncia \xce\xbd. Aquests fotons tornen al medi l\xc3\xa0ser, generalment mitjan\xc3\xa7ant un ressonador \xc3\xb2ptic. Alguns d'aquests fotons s\xc3\xb3n absorbits pels \xc3\xa0toms en l'estat fonamental i es perden per al proc\xc3\xa9s l\xc3\xa0ser. No obstant aix\xc3\xb2, alguns fotons provoquen l'emissi\xc3\xb3 estimulada en \xc3\xa0toms situats en l'estat excitat, alliberant aix\xc3\xad un altre fot\xc3\xb3 coherent. Aix\xc3\xb2 resulta en una amplificaci\xc3\xb3 \xc3\xb2ptica. Si el nombre de fotons amplificats per unitat de temps \xc3\xa9s superior al nombre de fotons que s\xe2\x80\x99absorbeixen, el resultat net \xc3\xa9s un nombre creixent de fotons en el medi; es diu que el medi actiu t\xc3\xa9 un guany superior a la unitat. _NEWLINE_Si l\xe2\x80\x99estat fonamental t\xc3\xa9 una poblaci\xc3\xb3 m\xc3\xa9s alta que l\xe2\x80\x99estat excitat (N\xe2\x82\x81 > N\xe2\x82\x82), el proc\xc3\xa9s d\xe2\x80\x99absorci\xc3\xb3 domina i hi ha una atenuaci\xc3\xb3 neta de fotons. Si les poblacions dels dos estats s\xc3\xb3n iguals (N\xe2\x82\x81 = N\xe2\x82\x82), la taxa d\xe2\x80\x99absorci\xc3\xb3 de la llum equilibra exactament la taxa d\xe2\x80\x99emissi\xc3\xb3; aleshores es diu que el medi \xc3\xa9s \xc3\xb2pticament transparent. Si l'estat d'energia superior t\xc3\xa9 una poblaci\xc3\xb3 m\xc3\xa9s gran que l'estat d'energia inferior (N\xe2\x82\x81 < N\xe2\x82\x82), el proc\xc3\xa9s d'emissi\xc3\xb3 domina i la llum del sistema experimenta un augment net de la intensitat. Aix\xc3\xad, per produir un ritme m\xc3\xa9s r\xc3\xa0pid d\xe2\x80\x99emissions estimulades que d'absorcions, cal que la proporci\xc3\xb3 de les poblacions dels dos estats sigui tal que N\xe2\x82\x82/N\xe2\x82\x81 > 1; \xc3\xa9s a dir, cal una inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3 per al funcionament del l\xc3\xa0ser.\n_START_SECTION_\nRegles de selecci\xc3\xb3\n_START_PARAGRAPH_\nMoltes transicions amb radiaci\xc3\xb3 electromagn\xc3\xa8tica estan prohibides d'acord a les lleis de la mec\xc3\xa0nica qu\xc3\xa0ntica. Les transicions permeses es descriuen mitjan\xc3\xa7ant les anomenades regles de selecci\xc3\xb3, que descriuen les condicions en qu\xc3\xa8 \xc3\xa9s possible una transici\xc3\xb3 radiativa. Per exemple, les transicions nom\xc3\xa9s s\xc3\xb3n permeses si \xce\x94S = 0, on S \xc3\xa9s l'esp\xc3\xadn total del sistema. En materials reals, altres efectes, com les interaccions amb la xarxa cristal\xc2\xb7lina, intervenen per alterar les regles de selecci\xc3\xb3 i proporcionen mecanismes alternatius. En aquests sistemes es poden produir transicions prohibides, per\xc3\xb2 normalment a ritmes m\xc3\xa9s baixos que les transicions permeses. Un exemple cl\xc3\xa0ssic \xc3\xa9s la fosforesc\xc3\xa8ncia, en la qual un material t\xc3\xa9 un estat fonamental amb S = 0, un estat excitat amb S = 0 i un estat intermedi amb S = 1. El pas de l'estat intermedi a l'estat fonamental per emissi\xc3\xb3 de llum \xc3\xa9s lent a causa de les regles de selecci\xc3\xb3. Aix\xc3\xad, l'emissi\xc3\xb3 pot continuar despr\xc3\xa9s d'eliminar-se la il\xc2\xb7luminaci\xc3\xb3 exterior. En contraposici\xc3\xb3, la fluoresc\xc3\xa8ncia dels materials es caracteritza per una emissi\xc3\xb3 que cessa quan s'elimina la il\xc2\xb7luminaci\xc3\xb3 exterior. _NEWLINE_Les transicions que no impliquen l'absorci\xc3\xb3 o l'emissi\xc3\xb3 de radiaci\xc3\xb3 no es veuen afectades per les regles de selecci\xc3\xb3. Las transicions no radiatives, com entre estats excitats amb S = 0 i S = 1, es poden donar prou r\xc3\xa0pidament com per buidar una part de la poblaci\xc3\xb3 S = 0 abans que torni espont\xc3\xa0niament a l'estat fonamental.\n_START_SECTION_\nCom crear inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3\n_START_PARAGRAPH_\nCom s'ha descrit anteriorment, cal obtenir inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3 per aconseguir emissi\xc3\xb3 l\xc3\xa0ser, per\xc3\xb2 no es pot aconseguir nom\xc3\xa9s amb dos nivells d'energia en equilibri t\xc3\xa8rmic. De fet, qualsevol m\xc3\xa8tode mitjan\xc3\xa7ant el qual els \xc3\xa0toms s'exciten directament i cont\xc3\xadnua des de l\xe2\x80\x99estat fonamental fins a l\xe2\x80\x99estat excitat (com l\xe2\x80\x99absorci\xc3\xb3 \xc3\xb2ptica) acabar\xc3\xa0 aconseguint un equilibri amb els processos d\xe2\x80\x99emissi\xc3\xb3 espont\xc3\xa0nia i estimulada. En el millor dels casos, es pot aconseguir una poblaci\xc3\xb3 igualit\xc3\xa0ria dels dos estats, N\xe2\x82\x81 = N\xe2\x82\x82 = N/2, resultant en transpar\xc3\xa8ncia \xc3\xb2ptica, per\xc3\xb2 sense cap guany \xc3\xb2ptic net.\n_START_SECTION_\nL\xc3\xa0sers de tres nivells\n_START_PARAGRAPH_\nPer aconseguir condicions de no-equilibri, s\xe2\x80\x99ha d\xe2\x80\x99utilitzar un m\xc3\xa8tode indirecte per poblar l\xe2\x80\x99estat excitat. Per entendre com es fa, podem utilitzar un model m\xc3\xa9s realista, d'un l\xc3\xa0ser de tres nivells. Considerem un grup d'N \xc3\xa0toms, cadascun dels quals pot estar en qualssevol dels tres estats d\xe2\x80\x99energia 1, 2 i 3, amb les energies E\xe2\x82\x81, E\xe2\x82\x82 i E\xe2\x82\x83, i les poblacions N\xe2\x82\x81, N\xe2\x82\x82 i N\xe2\x82\x83, respectivament. _NEWLINE_Suposem que E\xe2\x82\x81 < E\xe2\x82\x82 < E\xe2\x82\x83; \xc3\xa9s a dir, que l\xe2\x80\x99energia del nivell 2 es troba entre l\xe2\x80\x99estat fonamental i el nivell 3. Inicialment, el sistema d'\xc3\xa0toms es troba en equilibri t\xc3\xa8rmic i la majoria dels \xc3\xa0toms estaran en l'estat fonamental, \xc3\xa9s a dir, N\xe2\x82\x81 \xe2\x89\x88 N i N\xe2\x82\x82 \xe2\x89\x88 N\xe2\x82\x83 \xe2\x89\x88 0. Si ara sotmetem els \xc3\xa0toms a llum d'una freq\xc3\xbc\xc3\xa8ncia , el proc\xc3\xa9s d\xe2\x80\x99absorci\xc3\xb3 excitar\xc3\xa0 electrons des de l\xe2\x80\x99estat fonamental fins al nivell 3. Aquest proc\xc3\xa9s s\xe2\x80\x99anomena bombatge, i no necess\xc3\xa0riament sempre implica l\xe2\x80\x99absorci\xc3\xb3 de llum; es poden utilitzar altres m\xc3\xa8todes per excitar el medi l\xc3\xa0ser, com ara desc\xc3\xa0rrega el\xc3\xa8ctrica o reaccions qu\xc3\xadmiques. El nivell 3 a vegades es coneix com a nivell de bombatge o banda de bombatge, i la transici\xc3\xb3 energ\xc3\xa8tica E\xe2\x82\x81 \xe2\x86\x92 E\xe2\x82\x83 com a transici\xc3\xb3 de bombatge. _NEWLINE_Si bombem els electrons cont\xc3\xadnuament, n'excitarem un nombre apreciable cap al nivell 3, de manera que N\xe2\x82\x83 > 0. Per tenir un medi adequat per al funcionament del l\xc3\xa0ser, cal que aquests \xc3\xa0toms excitats es desexcitin r\xc3\xa0pidament al nivell 2. L'energia alliberada en aquesta transici\xc3\xb3 es pot emetre com a fot\xc3\xb3 (emissi\xc3\xb3 espont\xc3\xa0nia), per\xc3\xb2, en la pr\xc3\xa0ctica, la transici\xc3\xb3 3 \xe2\x86\x92 2 sol ser no radiativa, de manera que l'energia es transfereix a un moviment vibratori (calor) del material, sense la generaci\xc3\xb3 de cap fot\xc3\xb3. _NEWLINE_Un electr\xc3\xb3 del nivell 2 pot desexcitar-se per emissi\xc3\xb3 espont\xc3\xa0nia i caure a l'estat fonamental, alliberant un fot\xc3\xb3 de freq\xc3\xbc\xc3\xa8ncia \xce\xbd\xe2\x82\x81\xe2\x82\x82 (amb E\xe2\x82\x82 - E\xe2\x82\x81 = h\xce\xbd\xe2\x82\x81\xe2\x82\x82), anomenada transici\xc3\xb3 l\xc3\xa0ser. Si la vida mitjana d\xe2\x80\x99aquesta transici\xc3\xb3, \xcf\x84\xe2\x82\x82\xe2\x82\x81 \xc3\xa9s molt m\xc3\xa9s llarga que la vida mitjana de la transici\xc3\xb3 no radiativa 3 \xe2\x86\x92 2, \xcf\x84\xe2\x82\x83\xe2\x82\x82 (\xc3\xa9s a dir, \xcf\x84\xe2\x82\x82\xe2\x82\x81 \xe2\x89\xab \xcf\x84\xe2\x82\x83\xe2\x82\x82, el que es coneix com a proporci\xc3\xb3 favorable de vida mitjana), la poblaci\xc3\xb3 d\xe2\x80\x99E \xe2\x82\x83 ser\xc3\xa0 essencialment zero (N\xe2\x82\x83 \xe2\x89\x88 0) i s\xe2\x80\x99acumular\xc3\xa0 una poblaci\xc3\xb3 d'\xc3\xa0toms excitats en el nivell 2 (N\xe2\x82\x82 > 0). Si m\xc3\xa9s de la meitat dels \xc3\xa0toms es poden acumular en aquest estat, la seva poblaci\xc3\xb3 ser\xc3\xa0 superior a la poblaci\xc3\xb3 de l'estat fonamental N1. D'aquesta manera s'aconsegueix una inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3 entre els nivells 1 i 2 (N\xe2\x82\x82 > N\xe2\x82\x81) i es pot obtenir l\xe2\x80\x99amplificaci\xc3\xb3 \xc3\xb2ptica a la freq\xc3\xbc\xc3\xa8ncia \xce\xbd\xe2\x82\x82\xe2\x82\x81. _NEWLINE_Com que almenys la meitat de la poblaci\xc3\xb3 d\xe2\x80\x99\xc3\xa0toms ha d\xe2\x80\x99excitar-se des de l\xe2\x80\x99estat fonamental per obtenir una inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3, el medi l\xc3\xa0ser ha de rebre un bombatge molt intens. Aix\xc3\xb2 fa que els l\xc3\xa0sers de tres nivells siguin poc eficients, tot i ser el primer tipus de l\xc3\xa0ser que es va descobrir (basat en un medi actiu rob\xc3\xad, per Theodore Maiman el 1960). Un sistema de tres nivells tamb\xc3\xa9 podria tenir una transici\xc3\xb3 radiativa entre els nivells 3 i 2 i una transici\xc3\xb3 no radiativa entre 2 i 1; en aquest cas, els requisits de bombatge s\xc3\xb3n m\xc3\xa9s febles. A la pr\xc3\xa0ctica, la majoria de l\xc3\xa0sers s\xc3\xb3n l\xc3\xa0sers de quatre nivells, que es descriuen a continuaci\xc3\xb3.\n_START_SECTION_\nL\xc3\xa0ser de quatre nivells\n_START_PARAGRAPH_\nTenim quatre nivells d\xe2\x80\x99energia, amb energies E\xe2\x82\x81, E\xe2\x82\x82, E\xe2\x82\x83, E\xe2\x82\x84 i les poblacions N\xe2\x82\x81, N\xe2\x82\x82, N\xe2\x82\x83, N\xe2\x82\x84, respectivament. Les energies de cada nivell s\xc3\xb3n tals que E\xe2\x82\x81 < E\xe2\x82\x82 < E\xe2\x82\x83 < E\xe2\x82\x84. En aquest sistema, la transici\xc3\xb3 de bombatge excita els \xc3\xa0toms en estat fonamental (nivell 1) fins a la banda de bombatge (nivell 4). A partir del nivell 4, els \xc3\xa0toms es desexciten per mitj\xc3\xa0 d'una transici\xc3\xb3 r\xc3\xa0pida i no radiativa cap al nivell 3. At\xc3\xa8s que la vida mitjana de la transici\xc3\xb3 l\xc3\xa0ser \xc3\xa9s llarga comparada amb la de la transici\xc3\xb3 no radiativa (\xcf\x84\xe2\x82\x83\xe2\x82\x82 \xe2\x89\xab \xcf\x84\xe2\x82\x84\xe2\x82\x83), la poblaci\xc3\xb3 s'acumula en el nivell 3 (el nivell l\xc3\xa0ser superior), del qual por caura, mitjan\xc3\xa7ant emissi\xc3\xb3 espont\xc3\xa0nia o estimulada, al nivell 2 (el nivell l\xc3\xa0ser inferior). Aix\xc3\xad mateix, aquest nivell 2 t\xc3\xa9 una desexcitaci\xc3\xb3 r\xc3\xa0pida i no radiativa fins a l'estat fonamental. _NEWLINE_La pres\xc3\xa8ncia d'una transici\xc3\xb3 r\xc3\xa0pida i no radiativa fa que la poblaci\xc3\xb3 de la banda de bombatge s'esgoti r\xc3\xa0pidament (N\xe2\x82\x84 \xe2\x89\x88 0). En un sistema de quatre nivells, qualsevol \xc3\xa0tom del nivell l\xc3\xa0ser inferior E\xe2\x82\x82 tamb\xc3\xa9 es desexcita r\xc3\xa0pidament, fet que dona lloc a una poblaci\xc3\xb3 negligible en aquest estat (N\xe2\x82\x82 \xe2\x89\x88 0). Aquest \xc3\xa9s el punt clau, ja que amb aquest esquema, qualsevol poblaci\xc3\xb3 apreciable acumulada en el nivell 3, el nivell l\xc3\xa0ser superior, crear\xc3\xa0 una inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3 respecte al nivell 2. \xc3\x89s a dir, sempre que N\xe2\x82\x83 > 0, es complir\xc3\xa0 que N\xe2\x82\x83 > N\xe2\x82\x82 i s'assoleix inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3. Aix\xc3\xad, l\xe2\x80\x99amplificaci\xc3\xb3 \xc3\xb2ptica i l\xe2\x80\x99emissi\xc3\xb3 l\xc3\xa0ser poden tenir lloc a una freq\xc3\xbc\xc3\xa8ncia \xce\xbd\xe2\x82\x83\xe2\x82\x82 (E\xe2\x82\x83 - E\xe2\x82\x82 = h\xce\xbd\xe2\x82\x83\xe2\x82\x82). _NEWLINE_Com que nom\xc3\xa9s cal excitar uns pocs \xc3\xa0toms fins al nivell l\xc3\xa0ser superior per formar una inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3, un l\xc3\xa0ser de quatre nivells \xc3\xa9s molt m\xc3\xa9s eficient que un de tres nivells, i els l\xc3\xa0sers m\xc3\xa9s pr\xc3\xa0ctics s\xc3\xb3n d\xe2\x80\x99aquest tipus. En realitat, en molts processos l\xc3\xa0ser hi ha implicats molts m\xc3\xa9s de quatre nivells d'energia, amb processos complexos d'excitaci\xc3\xb3 i desexcitaci\xc3\xb3 entre aquests ells. En particular, la banda de bombatge pot consistir en diversos nivells d'energia diferents, o un continu de nivells, que permeten el bombatge \xc3\xb2ptic del medi en un ampli rang de longituds d'ona. _NEWLINE_Si b\xc3\xa9 en molts l\xc3\xa0sers el proc\xc3\xa9s l\xc3\xa0ser implica la transici\xc3\xb3 d\xe2\x80\x99\xc3\xa0toms entre diferents nivells electr\xc3\xb2nics, tal com es descriu al model anterior, aquest no \xc3\xa9s l\xe2\x80\x99\xc3\xbanic mecanisme que pot donar lloc a l\xe2\x80\x99acci\xc3\xb3 l\xc3\xa0ser. Per exemple, hi ha molts l\xc3\xa0sers habituals (com els l\xc3\xa0sers de colorants o elsl\xc3\xa0sers de di\xc3\xb2xid de carboni) en qu\xc3\xa8 el medi actiu est\xc3\xa0 format per mol\xc3\xa8cules, i els estats d\xe2\x80\x99energia corresponen a nivells rotacionals i vibracionals de les mol\xc3\xa8cules.\n_START_SECTION_\nL\xc3\xa0sers sense inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3\n_START_PARAGRAPH_\nEn alguns medis \xc3\xa9s possible, imposant un camp addicional \xc3\xb2ptic o de microones, utilitzar efectes de coher\xc3\xa8ncia qu\xc3\xa0ntica per reduir la probabilitat que es produeixi una transici\xc3\xb3 entre estats excitats i l'esta fonamental. Aquesta t\xc3\xa8cnica, coneguda com a emissi\xc3\xb3 l\xc3\xa0ser sense inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3, permet l'ampliaci\xc3\xb3 \xc3\xb2ptica sense produir una inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3 entre els dos estats.\n_START_SECTION_\nAltres m\xc3\xa8todes per crear inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3\n_START_PARAGRAPH_\nL'emissi\xc3\xb3 estimulada es va observar per primera vegada a la regi\xc3\xb3 de microones de l'espectre electromagn\xc3\xa8tic, que va donar lloc als m\xc3\xa0sers, amb l'amplificaci\xc3\xb3 de microones per emissi\xc3\xb3 estimulada de radiaci\xc3\xb3. A la regi\xc3\xb3 de microones, la distribuci\xc3\xb3 de Boltzmann de les mol\xc3\xa8cules entre els estats energ\xc3\xa8tics \xc3\xa9s tal que, a temperatura ambient, tots els estats estan igualment poblats, gaireb\xc3\xa9. _NEWLINE_Per crear una inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3 en aquestes condicions, cal eliminar selectivament alguns \xc3\xa0toms o mol\xc3\xa8cules del sistema en funci\xc3\xb3 de certes difer\xc3\xa8ncies de propietats. Per exemple, en un m\xc3\xa0ser d'hidrogen, la coneguda transici\xc3\xb3 d'ona de 21 cm de l'hidrogen at\xc3\xb2mic, en qu\xc3\xa8 l'electr\xc3\xb3 inverteix el seu esp\xc3\xadn, de paral\xc2\xb7lel amb l'esp\xc3\xadn nuclear a antiparal\xc2\xb7lel, es pot utilitzar per crear una inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3 perqu\xc3\xa8 l'estat paral\xc2\xb7lel t\xc3\xa9 un moment magn\xc3\xa8tic i l'estat antiparal\xc2\xb7lel no. Un fort camp magn\xc3\xa8tic inhomogeni separa els \xc3\xa0toms de l'estat d\xe2\x80\x99energia superior d\xe2\x80\x99un feix d\xe2\x80\x99\xc3\xa0toms en una barreja d'estats. La poblaci\xc3\xb3 separada representa una inversi\xc3\xb3 de poblaci\xc3\xb3 que pot presentar emissi\xc3\xb3 estimulada."