Розглянемо систему, яка складається з 2 енергетичних рівнів Е1 і Е2, де Е1 – основний.
В цій системі відбувається накачка на частоті переходу ω12. Прирівняємо щільність накачки ρн=ρ12. В цьому випадку рівняння балансу матиме вигляд:
.
В стаціонарному режимі В12=В21, тому можна записати:
,
.
Зміна населеності рівнів в залежності від щільності накачки графічно можна показати:
При ρн=0 всі частинки знаходяться на рівні Е1. При збільшенні щільності накачки відбувається перерозподіл населеності рівнів N1 та N2. При ρн→ ∞ населеності рівнів вирівнюються, тобто частинки порівну розподіляються по рівнях. Це явище називають просвітленням середовища, виникає ефект населеності, тобто показник поглинання К→ 0.
Якщо взяти 2 рівні з різною статистичною вагою g1 і g2, то отримаємо:
,
.
Якщо g2> g1, але число частинок на рівні Е2 стане більше, ніж на рівні Е1, то отримаємо . Але необхідною умовою для створення інверсії населеності є
. Отже, за даною схемою неможливо реалізувати квантові генератори і підсилювачі.