ЯК працює мікрохвильової мазер :: як працювати з мікрохвильовою :: Hi-Tech

Слово «лазер» і принцип дії цього пристрою відомо людям. Близьке за звучанням слово «мазер» відомо набагато менше. Воно являє собою абревіатуру з перших літер слів англійської визначення «Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation», що означає «посилення мікрохвиль за допомогою вимушеного випромінювання». Тобто на відміну від лазера, що випускає світло, близький по конструкції мазер випускає мікрохвильові пучки.

Вперше такий пристрій було розроблено радянськими та американськими фізиками в 1954 році. Згодом, вчені А. Прохоров, Н. Басов і Ч. Таунс були удостоєні за це Нобелівської премії.

Довгий час мазер не знаходив практичного застосування, оскільки для його роботи були потрібні жорсткі умови: вакуум і дуже низька температура (близька до абсолютного нуля). До того ж навіть за таких умов потужність мазера була набагато нижча за потужність лазера. Проте нещодавно фізики з Британської національної фізичної лабораторії розробили модель мазера, який може працювати при кімнатній температурі і тиску.

Їх робота грунтувалася на дослідженні вчених з Японії, які наприкінці 20-го століття проводили досліди, опромінюючи лазером органічна сполука пентацен. Вони виявили, що під впливом лазерних променів молекули речовини можуть працювати, як мазер. Оскільки японських дослідників цікавило інше питання (розсіяння нейтронів), вони не надали значення виявленому феномену. Британці ж, знайшовши опис цих експериментів, вирішили додати пентацен до іншого органічній речовині, щоб отримати кристали, схожі на ті, які використовуються в лазерах. Після серії невдач кристали необхідної форми і кольору були виділені. Дослідники вставили їх у прозорі сапфірові кільця, після чого, помістивши утворилася конструкцію в резонатор, опромінили лазером. Отриманий результат перевершив найсміливіші очікування.

Лазерний промінь привів молекули пентацена в збуджений (нестабільне) стан. При зворотному переході молекул в стабільний стан утворився потік мікрохвиль у вигляді променя, який за інтенсивністю незмірно перевершував промені, генеровані колишніми моделями мазера. «Отриманий сигнал був у сто мільйонів разів могутніше, ніж в існуючих мазерів», - говорив фізик Марк Оксборроу, під керівництвом якого проводилися ці експерименти. Пристрій, отримане британцями, виключно перспективно, хоч і вимагає великих зусиль з доопрацювання. Зараз мазер Оксборроу генерує лише дуже короткочасні імпульси, причому широкого діапазону хвиль. Якщо вдасться змусити його працювати постійно, до того ж у вужчому хвильовому діапазоні, мазер знайде дуже широке застосування в самих різних галузях науки і техніки.