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微波激射器首次实现室温下连续工作

2018年03月23日 16:35  点击:[]

微波激射器首次实现室温下连续工作

将在医学成像、量子与深空通信领域发挥潜力

科技日报北京3月22日电(记者张梦然)英国《自然》杂志21日发表了一项最新技术成果,英国科学家团队对一种微波激射器做了改进,成为全球首个可在室温下连续工作的微波激射器。未来,这一新型装置有望用于磁共振成像、精密测量、太空通信及安全通信领域。

激微波是受激放大微波辐射的意思,被认为是激光的“孪生兄弟”,但产生条件更为苛刻。而微波激射器,正是利用辐射场的受激发射原理制成的微波放大装置,其基本物理原理是爱因斯坦在1917年提出的“受激发射”的概念,该装置能够产生噪声极低的单色相干的微波辐射,此前,应用最广的微波激射器是氢原子激射器。

而此次,帝国理工学院研究人员乔纳森·布里森及其同事,展示了一个连续波室温微波激射器,其中用到一颗有氮空位中心的金刚石。目前,微波激射器已经被用于深空通信和射电天文学,而这一新型微波激射器未来将在医学、安保和量子技术方面展现广阔的应用前景。

上世纪60年代,固态微波激射器首次开发出来,但其一般要求低温制冷和高真空系统,所以应用相对受限。后来,科学家利用有机分子晶体研发出了室温微波激射器,但是它们的热性能和力学性能相对较差,且只能在脉冲模式下工作,无法连续工作。

鉴于此,科学家们才提出,要实现连续发射则需要有替代材料。为此有人提出采用无机材料,如金刚石和碳化硅,它们的热性能和力学性能优于有机材料。

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激光设备大量出现后,人们似乎很少听说微波激射器了。但激射器的价值所在,不只是像激光一样产生强力光束,而是以一种干净、不增加多余噪音的方式进行放大的过程。亦因此,微波激射器可被用来检测微弱的信号,也能穿透很多激光不能穿透的材料,这是它在医疗、太空及远距离航行中得以应用的关键。

来源: 科技日报

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