词条 | 微波激射器 |
释义 | weibo jisheqi 微波激射器(卷名:电子学与计算机) maser-microwave ampliffcation by stimulated emission of radiation 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。 在微波激射器中,为了加强原子与电磁波的相互作用,往往把工作物质放在一个微波谐振腔中,谐振腔的谐振频率正好等于原子的跃迁频率。有的微波量子放大器用慢波结构来代替谐振腔。谐振腔本身又是一个反馈装置,原子辐射出的电磁波能量的一部分留在腔内,再次作用于原子上构成正反馈作用。当谐振腔的Q值足够高,原子辐射的功率足够大时,微波量子放大器就变成微波量子振荡器。 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尔文,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。用红宝石作工作物质的微波量子放大器如图1,W为能量值,D为半零场分裂值。红宝石中Cr ![]() ![]() 氨分子振荡器是在1954年建成的世界上第一种微波量子振荡器。频率稳定度较高,可达10 ![]() ![]() ![]() ![]() 参考书目 J.R.Singer,Masers,John Wiley and Sons,New York,1959. |
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