Что такое мазер, чем он отличается от лазера и почему его так долго не могли сделать?

Что такое мазер, чем он отличается от лазера и почему его так долго не могли сделать?

Более полувека назад американские и советские ученые-физики независимо друг от друга изобрели способ генерации когерентных световых и радиоволн, основанный на индуцированном излучении энергии атомами. За десятилетие, прошедшее с момента изобретения, в научных лабораториях мира было создано множество экспериментальных образцов «полуфантастических» на то время генераторов света – лазеров, и лишь получив такие подтверждения, Шведская королевская академия наук удостоила изобретателей самой престижной в мире наградой для тех, кто принес наибольшую пользу человечеству – Нобелевской премией.

На сегодняшний день лазеры стали привычными повседневными инструментами в промышленных технологиях, хирургии, измерительной технике, телекоммуникациях и разнообразных научных исследованиях. Более того, эти приборы «пришли в массы» в виде фонариков, световых указок, проекторов и всевозможных игрушек. А вот их «родственники» – мазеры, генерирующие микроволновое излучение (с использованием того же способа генерации, что и в лазерах!), известны лишь в очень узких кругах исследователей.

Применение мазеров было ограничено тремя факторами:

  • работа при температурах вблизи абсолютного нуля,
  • большие габариты (одно из следствий ультранизкотемпературного диапазона работы),
  • прерывистость излучения.

Первый и второй факторы были устранены в 2012 году учеными Национальной физической лаборатории Великобритании, которые создали компактный мазер, работающий при комнатной температуре. Но им не удалось «превозмочь» третий фактор. На обеспечение непрерывного излучения мазера понадобилось около 6-ти лет, и вот недавно британско-германская группа исследователей объявила о решении этой проблемы.

Ноу-хау ученых Института структурной и молекулярной биологии (входит в структуру Университетского колледжа Лондона), Лондонского центра нанотехнологий (входит в структуру Имперского колледжа Лондона), Лондонского университета королевы Марии и Саарского университета (Германия) состоит из четырех звеньев:

  • в обогащенной азотом атмосфере выращен кристалл алмаза,
  • высокоэнергетический поток электронов выбивает из кристаллической решетки кристалла алмаза атома углерода, а «освободившиеся места» занимают атомы азота, то есть в результате получается кристалл азота, копирующий структуру алмаза,
  • этот кристалл, закрепленный в кольце из сапфира, устанавливается в резонаторе,
  • на «азотный» кристалл направляется зеленый лазерный луч, обеспечивающий энергетическую накачку мазера, который в течение всего времени лазерного облучения излучает непрерывную когерентную электромагнитную волну.

Таким образом, создан первый в мире непрерывно излучающий малогабаритный мазер, работающий при комнатной температуре. Среди первоочередных сфер его применения изобретатели наметили медицинские технологии визуализации (аналог МРТ), сканирование в аэропортах пассажиров и грузов с целью обнаружения взрывоопасных устройств, использование в квантовых компьютерах и системах космической связи.

См. также:

Share on FacebookShare on VKShare on Google+Tweet about this on Twitter

Добавить комментарий