Что такое мазер?

Мазер - это технология, похожая на лазер. В тех случаях, когда лазер представляет собой инструмент или оружие для направленной энергии, основанный на усилении света стимулированным излучением, мазер вместо этого использует микроволновое усиление или электромагнитные поля вместо когерентных световых пучков для получения аналогичных результатов. Концепция мазера была впервые разработана в 1953 году, когда американский физик Чарльз Таунс построил ее, но она основана на более раннем понимании принципов вынужденного излучения излучения, установленном Альбертом Эйнштейном в 1917 году. Эта технология использовалась при разработке чрезвычайно точных часов , в астрономических исследованиях, и имеет применение в потенциальных применениях оружия.

В мазерах атомного пучка обычно используется форма газа, которая заряжается до возбужденного состояния в камере, что заставляет этот газ испускать излучение, которое накапливается резонатором, откуда он позже направляется из камеры через небольшое отверстие. Мазер, созданный Таунсом, был аммиачным мазером, и его выработка электроэнергии была очень низкой и составляла 0,00001 Вт. Однако излучаемый им луч энергии был настолько точным, что его считали чрезвычайно точными часами, которые могли показывать точное время с точностью до секунды в течение сотен лет.

Когда мазер основан на газе, он взаимодействует только в диапазоне узких частот, характерных для газа. Это может сделать его очень точным усилителем в областях исследований, которые изучают такой газ, однако. Водородный мазер очень эффективен для усиления и измерения слабых сигналов в космосе в радиоастрономии. Водородный мазер также использовался в качестве формы атомных часов, более точных, чем часы на основе аммиака, и модели с 2011 года способны не терять или не получать одну секунду ошибочного измерения времени за более чем 100 000 лет записи.

Там, где требуется усиление радиационных или радиоволновых сигналов в диапазоне разных частот, используется твердотельный мазер. Примером этого является рубиновый мазер, основанный на принципах, которые также использует рубиновый лазер. Кристалл рубина возбуждается в присутствии магнитного поля для настройки исследуемого сигнала на определенной частоте и хорошо взаимодействует с очень слабыми сигналами. Это дает идеальное применение рубиновым мазерам для усиления сигналов, посылаемых обратно на Землю удаленными космическими зондами, посылаемыми на другие планеты, или спутниками, вращающимися на орбите на небольшом расстоянии от Луны, например геосинхронными спутниками. Такой мазер также использовался для измерения радиоволн, испускаемых планетами, такими как Венера, для изучения химического состава атмосферы и ее температуры.

Другие типы широко используемых мазеров в исследованиях включают разновидности рубидия и микроволн. Рубидиевый мазер основан на газе с использованием испаренной формы серебристо-белого металлического элемента. Это полезный лабораторный инструмент для оптической накачки, где электроны в атоме возбуждаются до известного квантового состояния, чтобы их можно было изучать. Микроволновые мазеры используются в космологических исследованиях для изучения космического микроволнового фонового излучения в космосе, которое образовалось в результате раннего расширения Вселенной. Это известно как область исследований микроволновой радиометрии.