Что такое микроволновой мазер?

На английском слово Maser - сокращение от словосочетания "Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation", что переводится как «усиление микроволн с помощью вынужденного излучения». По своему действию он похож на лазер, но работает в микроволновом диапазоне.

Мазер представляет собой устройство, производящее последовательные электромагнитные волны. Впервые его изобрели физики из СССР и США Николай Басов, Александр Прохоров и Чарльз Таунс в 1954 г. За это они были удостоены Нобелевской премии. Ранние модели работали за счет трехуровневой системы накачки, когда источник микроволнового излучения накачивает энергией рабочее тело излучателя. Вследствие этого атомы водорода и другие переходят на новый энергетический уровень из состояния покоя. Это сопровождается излучением в микроволновом диапазоне.Мазер, в отличие от лазера, испускает концентрированные микроволновые пучки, а не свет. Отношение мощности полезного сигнала к мощности шума у мазера меньше, что является преимуществом. Однако по мощности он уступал лазеру. По сути большинство мазеров до сих пор представляли собой газовые излучатели, где атомы водорода используются в качестве рабочего тела. Но стоимость таких устройств очень высока, поскольку они делаются из множества дорогих компонентов. Для работы мазера нужны были близкие к абсолютному нулю температуры и вакуум. Поэтому в течение долгого времени он мало применялся. Позднее Марк Оксборроу с другими британскими учеными изобрели микроволновый квантовый генератор на основе твердотельных компонентов. Он создан на основе кристаллов из пентацена, работает при комнатной температуре и отличается компактными размерами. Разработчики считают, что его можно применять в радиолокации и космической связи, а также для создания квантовых компьютеров и радиотелескопов нового поколения. Сигнал этого устройства во много раз мощнее сигнала обычного мазера. Теперь ученые работают над тем, чтобы заставить его не просто вырабатывать отдельные короткие импульсы, а работать постоянно. Также необходимо сузить охватываемый диапазон длин волн в целях дополнительного усиления.Данный мазер работает за счет двухуровневой системы накачки: кристалл терфенила и пентацена накачивается оптическим лазером. Молекулы кристалла переходят на новый энергетический уровень, в результате синхронно излучаются фотоны в микроволновом диапазоне.