Создание мазера, работающего при комнатной температуре, обещает прорыв в области дальней космической связи.

Одна из групп ученых нашла способ изготовления твердотельного мазера, который может работать при комнатной температуре. Предполагая, что у читателя сразу же возник вопрос: «А что такое этот мазер?», поясню. Мазер — это физическое устройство, подобное лазеру, который излучает когерентный и монохроматический свет, свет, все фотоны которого имеют одинаковую длину волны (цвет) и эти волны колеблются в одной плоскости. Но вместо потока света мазер излучает поток когерентного микроволнового излучения. Несмотря на их малую распространенность, мазеры достаточно часто используются в некоторых областях. К примеру, такие устройства встречаются в оборудовании дальней космической связи, используемом НАСА и другими космическими агентствами.

В дальней связи мазеры используются для усиления передаваемых радиосигналов. К примеру, на марсоходе Curiosity, который не так давно приземлился на поверхность Марса, так же установлен мазер, только не твердотельный, а водородный, который используется для обеспечения передачи радиосигналов на Землю. Основной проблемой, обусловившей достаточно слабое распространение технологии мазеров, является необходимость использования громоздкого дополнительного оборудования, которое охлаждает сам мазер, препятствуя его перегреву и выходу из строя. В некоторых случаях, эта проблема не является ключевой, но для космических аппаратов, находящихся за многие миллиарды километров, применение дополнительного оборудования попросту неприемлемо.

Но теперь, благодаря новому твердотельному малогабаритному мазеру, способному работать при нормальной температуре окружающей среды, ситуация с использованием мазеров может измениться коренным образом, благодаря чему они могут получить еще более широкое распространение, нежели лазеры, к которым все уже привыкли.

Ученые из Британской Национальной физической лаборатории (UK National Physical Laboratory) для создания нового типа мазера использовали кристаллы некоего химического соединения. Сначала эти кристаллы были подвергнуты химической обработке, а затем на них был сконцентрирован поток микроволнового излучения от внешнего источника. Под его воздействием химически измененные кристаллы стали возвращаться к своему исходному состоянию, излучая при этом собственный поток когерентного микроволнового излучения одной частоты. И все это происходило при комнатной температуре и воздействии на кристаллы достаточно низкого электрического напряжения.

В конечном счете, мазеры подобного типа могут успешно использоваться для создания новых чувствительных научных и медицинских инструментов. Так же, такие устройства могут стать частью будущих квантовых компьютеров, в которых они могут использоваться для считывания квантовой информации, хранящейся в квантовых битах, кубитах. «В течение последних пятидесяти лет мазеры, которые являлись «неудобными» родственниками лазеров, были незаслуженно забыты. Но наш мазер новой конструкции позволит широко их использовать в области космической связи, в промышленности, науке, медицине и даже в потребительской электронике» — рассказывают исследователи в статье, опубликованной в последнем выпуске журнала Nature.

«Когда лазеры только были изобретены, еще никто не знал точно как они могут использоваться и насколько широкое применение их ожидает в будущем. Нам еще предстоит пройди достаточно долгий путь, когда мазеры достигнут уровня применения лазеров, но наше открытие означает, что мазеры уже вышли из «небытия» и начали становиться более полезными для людей».