Лазерный мир

Ученые из Великобритании создали первый мазер, способный работать при комнатных температурах и излучать постоянный поток микроволнового излучения, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Continuous-wave room-temperature diamond maser

The maser—the microwave progenitor of the optical laser—has been confined to relative obscurity owing to its reliance on cryogenic refrigeration and high-vacuum systems. Despite this, it has found application in deep-space communications and radio astronomy owing to its unparalleled performance as a low-noise amplifier and oscillator. The recent demonstration of a room-temperature solid-state maser

https://www.nature.com/articles/nature25970

«Создание этого мазера станет настоящим прорывом в развитии технологий на базе микроволновых излучателей. Мы надеемся, что мазеры будут столь же успешными, как и их оптические коллеги-лазеры», — заявил Джонатан Бриз (Jonathan Breeze), физик из Имперского колледжа Лондона (Великобритания).

Первые мазеры, источники когерентного микроволнового излучения, были параллельно созданы в 1954 году советскими физиками Александром Прохоровым и Николаем Басовым, а также их американским коллегой Чарльзом Таунсом. За это изобретение ученые получили Нобелевскую премию по физике в 1964 году. Мазеры применяются в радиосвязи, радиоастрономии, радиолокации, а также в качестве генератора стабильных частот.

Подавляющее большинство современных мазеров относится к категории газовых излучателей — в них в качестве рабочего тела используются атомы водорода. Такие мазеры устроены достаточно сложно и состоят из многих дорогостоящих компонентов, из-за чего их стоимость может доходить до сотен тысяч долларов. Попытки разработать твердотельные излучатели долгое время были безуспешными — такие приборы функционировали только при температурах, близких к абсолютному нолю, или требовали особых условий работы.

Как рассказывает Бриз, пять лет назад первые установки такого рода были созданы в Национальной физической лаборатории Британии в Теддингтоне, однако у них был один большой недостаток, не позволявший применять их на практике. «Сердце» такого мазера, кристалл из органических молекул, очень быстро разрушался при нагреве, что не позволяло использовать его в качестве постоянного источника микроволнового излучения.

Физики из Имперского колледжа Лондона решили эту проблему, заменив непрочную ароматическую органику на другое соединение углерода – «дефектный» алмаз. Подобные драгоценные камни, как рассказывают Бриз и его коллеги, содержат в себе своеобразные «дырки», где вместо атомов углерода находится азот или какой-то другой элемент с несколько иным набором электронов.

Если подобный алмаз подсветить при помощи луча лазера, или пропустить через него ток, то дефекты внутри него начнут вырабатывать частицы света, обладающие схожими свойствами. Когда физики поместили этот драгоценный камень в специальный резонатор, изготовленный из кусочков сапфира и кольца меди, им удалось заставить его преобразовать луч зеленого лазера в микроволновое излучение и излучать его неограниченно долгое время.

Подобные мазеры, как считают физики, найдут применение в самое ближайшее время в самых разных областях промышленности и быта – в качестве ключевого элемента в детекторах взрывчатки в аэропортах, системах передачи данных и в многих других сферах жизни.

РИА Новости https://ria.ru/science/20180322/1516990390.html