Maser - Definition
Maser - Definition
Ein Maser (Microwave Amplification By Stimulated Emission Of Radiation) ist ein Gerät, das elektromagnetische Strahlung im Mikrowellenbereich durch erzwungene Emission von Strahlung erzeugt oder verstärkt, und zwar nach einem in der Quantenmechanik formulierten Prinzip. Er funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip wie ein Laser, allerdings bei viel niedrigeren Frequenzen, typischerweise im Mikrowellenbereich oder Radiowellen. Ein Schlüsselelement der Funktionsweise des Masers ist das Phänomen der Besetzungsinversion, d. h. das Erreichen eines Zustands, in dem die Anzahl der Moleküle oder Atome im angeregten Zustand die Anzahl der Moleküle im Grundzustand übersteigt.
In einem klassischen Maser-System werden Atome oder Moleküle eines aktiven verstärkenden Mediums - z. B. Ammoniak, Rubidium oder Edelgase - in einen Resonanzraum eingebracht, wo unter dem Einfluss eines elektromagnetischen Feldes eine induzierte Strahlungsemission stattfindet. Die emittierten Mikrowellenwellen werden dann kohärent verstärkt, was zu einem starken Signal mit hoher Phasen- und Frequenzhomogenität führt.
Der Maser wurde vor dem Laser erfunden und hat eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung der Quantenphysik, der Mikrowellentechnologie und der Radiometrie gespielt. Er findet Anwendung in der Radioastronomie, in der Zeit- und Frequenzmesstechnik, in Radarsystemen und beim Bau von Frequenznormalen mit ultrahoher Stabilität. Aufgrund ihres sehr geringen Eigenrauschens werden Masers auch als Signalverstärker in Messgeräten wie Empfängern von Signalen entfernter Raumsonden oder Quantendetektoren in kryogenen Systemen eingesetzt. Die derzeitige Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung von Masern, die bei Raumtemperatur arbeiten, und auf ihre Integration mit photonics und Spintronik-Technologien.
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