En anglais, le mot Maser est l'abréviation de l'expression "Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation", qui se traduit par "amplification des micro-ondes à l'aide d'un rayonnement stimulé". Dans son action, il s'apparente à un laser, mais fonctionne dans le domaine des micro-ondes.
Un maser est un appareil qui produit des ondes électromagnétiques successives. Il a été inventé pour la première fois par des physiciens de l'URSS et des États-Unis Nikolai Basov, Alexander Prokhorov et Charles Townes en 1954. Pour cela, ils ont reçu le prix Nobel.
Les premiers modèles fonctionnaient avec un système de pompage à trois niveaux, où une source de micro-ondes pompe de l'énergie dans le fluide de travail de l'émetteur. En conséquence, les atomes d'hydrogène et d'autres passent à un nouveau niveau d'énergie à partir d'un état de repos. Ceci s'accompagne d'un rayonnement dans la gamme des micro-ondes.
Un maser, contrairement à un laser, émet des faisceaux de micro-ondes concentrés plutôt que de la lumière. Le rapport entre la puissance utile du signal et la puissance de bruit du maser est plus faible, ce qui est un avantage. Cependant, il était inférieur en puissance à un laser.
En fait, la plupart des masers jusqu'à présent ont été des émetteurs de gaz, où les atomes d'hydrogène sont utilisés comme milieu de travail. Mais le coût de tels dispositifs est très élevé car ils sont fabriqués à partir de nombreux composants coûteux. Pour le fonctionnement du maser, des températures et un vide proches du zéro absolu étaient nécessaires. Par conséquent, pendant longtemps, il a été peu utilisé.
Plus tard, Mark Oxborrow et d'autres scientifiques britanniques ont inventé un générateur quantique de micro-ondes basé sur des composants à semi-conducteurs. Il est à base de cristaux de pentacène, fonctionne à température ambiante et est de taille compacte. Les développeurs pensent qu'il peut être utilisé dans les communications radar et spatiales, ainsi que pour créer des ordinateurs quantiques et des radiotélescopes de nouvelle génération.
Le signal de cet appareil est plusieurs fois plus fort que le signal d'un maser conventionnel. Maintenant, les scientifiques s'efforcent de faire en sorte qu'il ne génère pas seulement de courtes impulsions individuelles, mais qu'il fonctionne en permanence. Il est également nécessaire de réduire la plage de longueurs d'onde couverte pour une amplification supplémentaire.
Ce maser est alimenté par un système de pompage à deux niveaux: un cristal de terphényle et du pentacène sont pompés par un laser optique. Les molécules de cristal se déplacent vers un nouveau niveau d'énergie, en conséquence, les photons sont émis de manière synchrone dans la gamme des micro-ondes.
