钻石为第一种实用微波激光器铺路

在激光出现之前，科学家使用微波激射器，后者是光学激光的微波“近亲”。然而，尽管激光被广泛应用于从望远镜到医学的许多领域，但脉泽长期以来只能在阴影中工作，因为它们只能在超低温或真空中工作。今天，物理学家已经开发出一种使用钻石的微波激射器，它可以在正常条件下工作。

科学家们分别在20世纪50年代和60年代开发了脉泽和激光，两者都能产生高强度电磁波。

微波激射器可以放大微小的辐射痕迹，噪声很小，因此可以用来测量天文学中的微弱信号，并与遥远的任务进行通信，如美国宇航局的旅行者号探测器。然而，这些应用通常需要低温冷却。在某些情况下，微波设备可能比激光更有用，因为微波可以穿过某些材料，但可见光不能。

伦敦帝国理工学院的物理学家开发的最新设备，现在可以在室温下产生连续的微波激射束。该仪器的设置包括用激光束照射一组由金刚石、蓝宝石和铜制成的装置，以产生微波辐射。

现有微波放大器的灵敏度受到背景噪声的限制。伊利诺伊州芝加哥大学的物理学家大卫·奥沙洛姆没有参与这项研究，他指出，最新技术“降低了这些放大器的噪声，同时允许它们在室温下工作”。“这份工作非常令人兴奋，”他说。

这项研究基于2012年同一团队的研究人员构建的一个系统。该装置也可以在室温下工作，但它只能产生激发的微波脉冲，这对于连续的光束是没有用的。该团队通过更换被称为“增益介质”的设备的关键组件解决了这个问题。

第一个装置使用一种叫做并五苯的有机分子，这种分子会随着时间降解。在新仪器中，研究人员插入了一颗在特殊条件下生产的小钻石。这颗钻石更稳定，可以产生不间断的辐射。

研究人员在3月21日的《自然》杂志上报道了这一结果。

中国香港中文大学的物理学家刘仁宝说，最新的微波激射器仍然是原理的证明，需要提高其能量和稳定性，以匹配现有设备。然而，刘仁宝表示，通过制造更便宜、更方便的设备，这将有益于目前使用低温放大器的领域。此外，刘仁宝指出，微波激射器利用了它所使用的金刚石的一个特性——所谓的“氮空位中心”小缺陷，这意味着它也可能利用这些缺陷在量子技术中找到应用。(赵茜·Xi)

中国科学新闻(2018-03-26第二版国际版)