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微波激射器 编辑
微波激射器(maser)是利用辐射场的受激发射原理制成的微波放大装置。能够产生噪声极低的单色相干的微波辐射。微波激射器是利用电磁波与原子或分子等量子系统的共振相互作用,在微波波段获得放大或振荡的量子器件。对于原子(或分子)的某两个能级,若其布居数是处于粒子数反转的状态,即上能级的布居数大于下能级的布居数,则与入射电磁波相互作用后总的表现为原子辐射相干电磁波,从而使入射电磁波的能量增加,这就是量子放大。如果入射电磁波的频率 为微波频率,则利用这种原理制成的放大器称为微波量子放大器。若再加上适当的反馈装置,则微波量子放大器就可以变成为微波量子振荡器。微波激射器是微波量子放大器和微波量子振荡器的统称。
中文名:微波激射器
外文名:maser
原理:辐射场的受激发射
类型:仪器
特征:电磁波与量子系统共振相互作用
造成原子某两个能级粒子数反转的方法很多,最常用的是选态法和三能级(或四能级)抽运法。选态法常用在原子束(或分子束)中,当原子束通过一个不均匀磁场(或电场)时,处在不同能级上的原子因受力不同其运动轨迹就不同。这样,就可把处在某一对能级的上能级的原子选出来,然后让它进入一个谐振腔。三能级(或四能级)抽运法常用于气体、液体、固体的工作物质。先用某一频率的电磁波,把原子从最低能级抽运到一个高能级上,从而可以造成该高能级与另一个较低能级之间的粒子数反转,或者造成另一个较低能级与最低能级之间的粒子数反转。
微波量子放大器的优点是它具有特别低的噪声。因为在微波波段,可能成为噪声源的自发辐射可以忽略,如果把放置工作物质的谐振腔再放入液氦中,则它的噪声温度只有几开(K),非常接近于无噪声的理想放大器。微波量子振荡器的优点是振荡频率可以做得非常稳定。因为它决定于原子能级的稳定性,只要选择合适的能级使能级位置对各种外界宏观条件不敏感即可。
在微波量子放大器方面,常用的是固体微波量子放大器,适于在极低温度下工作,从而可获得极低的噪声温度。在射电天文方面,微波量子放大器在天线仰角较大(输入噪声小)时,可用于微弱微波信号放大。
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