Молекуля́рный генера́тор, квантовый генератор электромагнитных колебаний СВЧ-диапазона, основанный на использовании вынужденного излучения молекул в молекулярном пучке. Исторически первым генератором этого типа был молекулярный генератор на пучке молекул аммиака $\text{NH}_{3}$ (Ч. Таунс с сотрудниками, Н. Г. Басов и А. М. Прохоров, 1954–1955). Для получения генерации использовались индуцированные переходы между уровнями энергии инверсионных состояний молекул $\text{NH}_{3}$. Инверсия населённостей уровней создавалась при пропускании молекулярного пучка через неоднородное электрическое поле квадрупольного конденсатора. Молекулы $\text{NH}_{3}$, обладающие электрическим дипольным моментом, имеют две пространственные конфигурации, поэтому при прохождении через неоднородное электрическое поле по-разному отклоняются им (см. рисунок), происходит их сортировка. Молекулы, находящиеся в верхнем энергетическом состоянии, оказываются на оси квадрупольного конденсатора (их траектории на рисунке изображены сплошными линиями), а молекулы, находящиеся в нижнем энергетическом состоянии, отклоняются от оси конденсатора (штриховые линии на рисунке). На выходе конденсатора пучок содержит лишь молекулы, находящиеся в верхнем энергетическом состоянии. При дальнейшем прохождении через объёмный резонатор эти молекулы совершают вынужденные (индуцированные) переходы в нижнее состояние, сопровождающиеся излучением.

Схема молекулярного генератора на молекулах аммиака.Схема молекулярного генератора на молекулах аммиака.Основной характеристикой молекулярного генератора является стабильность его частоты ${ν}$. Она определяется как внутренними, так и внешними факторами: монохроматичностью спектральной линии используемого квантового перехода и зависимостью ${ν}$ от величины приложенного электрического поля сортирующего устройства (квадрупольного конденсатора) вследствие эффекта Штарка. Монохроматичность спектральной линии инверсионного перехода молекул $\text{NH}_{3}$ в молекулярном пучке оказывается высокой (в отличие от газов) благодаря отсутствию столкновений, приводящих к уширению линий вследствие эффекта Доплера.

Первый молекулярный квантовый генератор «Мазер». 1954. Конструкторы Николай Басов, Александр Прохоров.Первый молекулярный квантовый генератор «Мазер». 1954. Конструкторы Николай Басов, Александр Прохоров.Нестабильность частоты молекулярного генератора, обусловленную внешними факторами, можно снизить за счёт усовершенствования конструкции сортирующего устройства, температурной стабилизации резонатора и др. В практических разработках молекулярных генераторов на пучке молекул аммиака (длина волны излучения 1,24 см) нестабильность частоты не превышает 10^–11. Благодаря высокой стабильности частоты молекулярные генераторы применяются в качестве стандартов частоты. Созданы молекулярные генераторы и на других дипольных молекулах, генерирующие излучение в миллиметровом и сантиметровом диапазонах длин волн; они используются как радиоспектрометры высокого разрешения.