在激光器出現(xiàn)之前，科學(xué)家曾使用過微波激射器，后者是光學(xué)激光器的微波“表兄”。然而，盡管激光器在從望遠(yuǎn)鏡到醫(yī)學(xué)的許多領(lǐng)域中都被廣泛應(yīng)用，但微波激射器長期以來卻只能在陰影中煎熬，這是因?yàn)樗鼈冎荒茉诔蜏鼗蛘婵罩泄ぷ?。如今，物理學(xué)家已經(jīng)利用金剛石研制出一種可以在正常條件下工作的微波激射器。
科學(xué)家分別在20世紀(jì)50年代和60年代先后研制出微波激射器和激光器，兩者都能夠產(chǎn)生高強(qiáng)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(xué)中測(cè)量微弱的信號(hào)，以及與遙遠(yuǎn)的任務(wù)進(jìn)行通信，例如美國宇航局的“旅行者”號(hào)探測(cè)器。但這些應(yīng)用通常都需要低溫冷卻。在某些情況下，微波設(shè)備可能比激光器更有用，這是因?yàn)槲⒉梢源┻^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(xué)院的物理學(xué)家研制的，它如今可在室溫條件下產(chǎn)生連續(xù)的微波激射光束。這個(gè)儀器的設(shè)置包括用一束激光照射一組由金剛石、藍(lán)寶石和銅構(gòu)成的裝置，從而制造微波輻射。
現(xiàn)有微波放大器的靈敏度受到了背景噪音的限制。并未參與該項(xiàng)研究的伊利諾伊州芝加哥大學(xué)物理學(xué)家David Awschalom指出，這項(xiàng)最新的技術(shù)“將這些放大器的噪音降低，同時(shí)允許它們?cè)谑覝叵逻\(yùn)行”。他說：“這項(xiàng)工作非常令人興奮。”
這項(xiàng)研究的基礎(chǔ)是由同一團(tuán)隊(duì)的研究人員在2012年建造的一套系統(tǒng)。該裝置在室溫下也能工作，但它只能夠產(chǎn)生激微波脈沖，后者沒有連續(xù)的光束有用。該團(tuán)隊(duì)通過替換名為“增益介質(zhì)”的設(shè)備關(guān)鍵組成部分來解決這一問題。
第一種設(shè)備使用了一種叫作并五苯的有機(jī)分子，它會(huì)隨著時(shí)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(wěn)定并能產(chǎn)生不間斷的輻射。
研究人員在3月21日出版的《自然》雜志上報(bào)告了這一研究成果。
中國香港中文大學(xué)物理學(xué)家劉仁寶（音譯）表示，最新的微波激射器仍然只是一個(gè)原則性的證明，還需要改進(jìn)它的能量和穩(wěn)定性以匹配現(xiàn)有的設(shè)備。但劉仁寶說，通過制造更便宜、更方便的設(shè)備，它可以使目前采用低溫放大器的領(lǐng)域受益。此外，劉仁寶指出，這種微波激射器對(duì)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(huì)利用這些缺陷在量子技術(shù)中找到應(yīng)用。
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