鑽石為第一種實用微波激光器鋪路

在激光器出現之前，科學家曾使用過微波激射器，後者是光學激光器的微波“表兄”。然而，盡管激光器在從望遠鏡到醫學的許多領域中都被廣泛應用，但微波激射器長期以來卻隻能在陰影中煎熬，這是因為它們隻能在超低溫或真空中工作。如今，物理學家已經利用金剛石研製出一種可以在正常條件下工作的微波激射器。

科學家分別在20世紀50年代和60年代先後研製出微波激射器和激光器，兩者都能夠產生高強度的電磁波。

微波激射器可以利用很小的噪音放大微小的輻射痕跡，從而使其可以用來在天文學中測量微弱的信號，以及與遙遠的任務進行通信，例如美國宇航局的“旅行者”號探測器。但這些應用通常都需要低溫冷卻。在某些情況下，微波設備可能比激光器更有用，這是因為微波可以穿過某些材料而可見光卻不行。

這種最新的裝置是由英國倫敦帝國理工學院的物理學家研製的，它如今可在室溫條件下產生連續的微波激射光束。這個儀器的設置包括用一束激光照射一組由金剛石、藍寶石和銅構成的裝置，從而製造微波輻射。

現有微波放大器的靈敏度受到了背景噪音的限製。並未參與該項研究的伊利諾伊州芝加哥大學物理學家David Awschalom指出，這項最新的技術“將這些放大器的噪音降低，同時允許它們在室溫下運行”。他說：“這項工作非常令人興奮。”

這項研究的基礎是由同一團隊的研究人員在2012年建造的一套係統。該裝置在室溫下也能工作，但它隻能夠產生激微波脈衝，後者沒有連續的光束有用。該團隊通過替換名為“增益介質”的設備關鍵組成部分來解決這一問題。

第一種設備使用了一種叫作並五苯的有機分子，它會隨著時間的推移而降解。在新的儀器中，研究人員插入了一顆在特殊條件下生成的小金剛石，這種金剛石更穩定並能產生不間斷的輻射。

研究人員在3月21日出版的《自然》雜誌上報告了這一研究成果。

中國香港中文大學物理學家劉仁寶（音譯）表示，最新的微波激射器仍然隻是一個原則性的證明，還需要改進它的能量和穩定性以匹配現有的設備。但劉仁寶說，通過製造更便宜、更方便的設備，它可以使目前采用低溫放大器的領域受益。此外，劉仁寶指出，這種微波激射器對其使用的金剛石的一種特性的利用——即所謂的“氮—空位中心”的小缺陷，意味著它可能也會利用這些缺陷在量子技術中找到應用。

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