МОСКВА, 15 авг — РИА Новости. Британские ученые разработали новый тип мазера — микроволнового аналога лазера — на основе твердотельных компонентов, способный работать при комнатной температуре, что позволит использовать такие приборы для дальней связи в космосе, в работе радиотелескопов на Земле и для других целей, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
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.
Группа физиков под руководством Марка Оксбороу (Mark Oxborrow) из Национальной физической лаборатории в Теддингтоне (Великобритания) разработала первый прототип мазера на основе твердотельных компонентов, изучая оптические и квантовые свойства кристаллов из органического вещества — соединения пентацена и терфенила.
Как объясняют ученые, 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 не увенчались успехом — такие приборы функционировали только при температурах, близких к абсолютному нолю, или требовали особых условий работы.
Оксбороу и его коллеги заметили, что кристаллы из пентацена и терфенила можно использовать для создания принципиально нового типа мазера, который использует принцип накачки, не похожий на технику работы классических мазеров.
«Обычные» мазеры используют трехуровневую схему накачки, открытую еще в 1954 году Басовым, Прохоровым и Таунсом. Согласно этой схеме, рабочее тело излучателя накачивается энергией при помощи другого источника микроволнового излучения. В результате атомы водорода или других веществ переходят из состояния покоя на новый энергетический уровень.
Атомы не могут долго существовать в возбужденном состоянии, из-за чего они «перепрыгивают» на более низкий, метастабильный уровень. При накоплении достаточного количества таких атомов происходит спонтанный и лавинообразный переход на исходный энергетический уровень, сопровождающийся излучением в микроволновом диапазоне.
Лазер Оксбороу и его коллег использует другой принцип — двухуровневую систему накачки. По этой методике кристалл пентацена и терфенила накачивается обычным оптическим лазером. Молекулы этого вещества переходят на новый энергетический уровень, где происходит любопытное явление — электроны в органическом кристалле переходят одновременно на три нижних энергетических уровня.
Этот переход сопровождается синхронным излучением фотонов в микроволновом диапазоне, что и является лучом мазера. По словам физиков, такое устройство способно работать при комнатной температуре и внутри магнитного поля Земли, чего не могут делать другие модели твердотельных мазеров.
Пока изобретение Оксбороу и его коллег работает только в импульсном режиме. С другой стороны, ученые полагают, что улучшение его конструкции позволит таким мазерам потеснить их водородных «коллег» в астрофизических лабораториях и в других научных учреждениях в ближайшем будущем.
Просмотров 
Другие новости по теме:
 Физики создали первый «безфотонный» лазерный излучатель |  Физики: натриевые аккумуляторы помогут запасать «зеленую» энерг ... |  Физики превратили алмаз в светодиод, испускающий одиночные фотоны |  Физики изобрели наноматериал, излучающий лазерные лучи любого цвета |  Американские физики разработали масштабируемый квантовый компьютер |  Физики создали лазерную «катапульту» для разгона молекул и ... |
