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微波激射器首次實現室溫下連續工作

2018年03月23日 16:35  點擊:[]

微波激射器首次實現室溫下連續工作

將在醫學成像、量子與深空通信領域發揮潛力

科技日報北京3月22日電(記者張夢然)英國《自然》雜志21日發表了一項最新技術成果,英國科學家團隊對一種微波激射器做了改進,成為全球首個可在室溫下連續工作的微波激射器。未來,這一新型裝置有望用于磁共振成像、精密測量、太空通信及安全通信領域。

激微波是受激放大微波輻射的意思,被認為是激光的“孿生兄弟”,但產生條件更為苛刻。而微波激射器,正是利用輻射場的受激發射原理制成的微波放大裝置,其基本物理原理是愛因斯坦在1917年提出的“受激發射”的概念,該裝置能夠產生噪聲極低的單色相干的微波輻射,此前,應用最廣的微波激射器是氫原子激射器。

而此次,帝國理工學院研究人員喬納森·布里森及其同事,展示了一個連續波室溫微波激射器,其中用到一顆有氮空位中心的金剛石。目前,微波激射器已經被用于深空通信和射電天文學,而這一新型微波激射器未來將在醫學、安保和量子技術方面展現廣闊的應用前景。

上世紀60年代,固態微波激射器首次開發出來,但其一般要求低溫制冷和高真空系統,所以應用相對受限。后來,科學家利用有機分子晶體研發出了室溫微波激射器,但是它們的熱性能和力學性能相對較差,且只能在脈沖模式下工作,無法連續工作。

鑒于此,科學家們才提出,要實現連續發射則需要有替代材料。為此有人提出采用無機材料,如金剛石和碳化硅,它們的熱性能和力學性能優于有機材料。

總編輯圈點

激光設備大量出現后,人們似乎很少聽說微波激射器了。但激射器的價值所在,不只是像激光一樣產生強力光束,而是以一種干凈、不增加多余噪音的方式進行放大的過程。亦因此,微波激射器可被用來檢測微弱的信號,也能穿透很多激光不能穿透的材料,這是它在醫療、太空及遠距離航行中得以應用的關鍵。

來源: 科技日報

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