История лазера. Научное издание

Немного времени спустя Ч. Кикучи и его коллеги показали, что рубин является хорошим материалом для мазера. В 1955 г. инженер Вестон Вивиан начал специальные исследования в Willow Run Lab. в Мичиганском университете, поддержанные военными, с целью разработать пассивную систему с очень чувствительным приемником, с помощью которой можно было бы регистрировать микроволны, естественно испускаемые объектами (вспомним закон черного тела, гл. 3). Вивиан рассчитал, что требуется исключительная чувствительность микроволнового приемника. Кикучи вначале занимался изучением поглощений микроволн в кристаллах. Рего попросили попробовать построить хороший мазер, пригодный для этих целей. После рассмотрения трицелата хрома, который технологи с трудом вырастили, Кикучи решил использовать розовый рубин.

Р СѓР±РёРЅ является кристаллом РѕРєРёСЃРё алюминия (Рђl₂O₃), РІ котором РІ качестве примеси имеются атомы С…СЂРѕРјР°. Рти атомы замещают некоторые РёР· атомов алюминия Рё теряют три СЃРІРѕРёС… валентных электрона, превращаясь, тем самым, РІ РёРѕРЅ СЃ тремя зарядами. Рти РёРѕРЅС‹, как РјС‹ СѓРІРёРґРёРј позднее, ответственны Р·Р° оптические свойства, Рё именно РѕРЅРё придают замечательный красный цвет СЂСѓР±РёРЅСѓ. Разумеется, СЂСѓР±РёРЅС‹, используемые РІ мазере, получаются синтетически. Рнтенсивность окраски зависит РѕС‚ концентрации РёРѕРЅРѕРІ С…СЂРѕРјР°.

В январе 1957 г. Кикучи получил образец розового рубина и приступил к созданию мазера. Важным параметром конструкции мазера является угол, под которым магнитное поле направлено к оси кристалла. В то время предпочтительным углом был 15. Но при этом угле, чтобы рассчитать положение требовался компьютер, который в те дни был недоступен. Кикучи выбрал угол 5444' (рис. 44). При этом угле вычисления упрощаются так, что можно получить аналитические выражения. Они показывают, что можно построить мазер на длину волны 3,2 см, которая была хорошо знакома техникам, имеющими дело с радарами.

Однако работа продвигалась медленно, и только 20 декабря 1957 г. мазер заработал. После этого Маквортер и Мейер из MIT, весной, смогли сделать мазер, используя калий-кобальт цианид с добавкой хрома. Таунс со своими сотрудниками запустили мазер на 3 см, а Бломберген с сотрудниками с помощью этого же материала сделали свой собственный мазер на 21 см.