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Continuous - wave room-temperature diamond maser

机译：连续-常温常温金刚石粉

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摘要

The maser-the microwave progenitor of the optical laser-has been confined to relative obscurity owing to its reliance on cryogenic refrigeration and high-vacuum systems. Despite this, it has found application in deep-space communications and radio astronomy owing to its unparalleled performance as a low-noise amplifier and oscillator. The recent demonstration of a room-temperature solid-state maser that utilizes polarized electron populations within the triplet states of photo-excited pentacene molecules in a p-terphenyl host(1-3) paves the way for a new class of maser. However,p-terphenyl has poor thermal and mechanical properties, and the decay rates of the triplet sublevel of pentacene mean that only pulsed maser operation has been observed in this system. Alternative materials are therefore required to achieve continuous emission: inorganic materials that contain spin defects, such as diamond(4-6) and silicon carbide(7), have been proposed. Here we report a continuous-wave room-temperature maser oscillator using optically pumped nitrogen-vacancy defect centres in diamond. This demonstration highlights the potential of room-temperature solid-state masers for use in a new generation of microwave devices that could find application in medicine, security, sensing and quantum technologies.
机译：maser-光学激光器的微波祖先-由于其依赖于低温制冷和高真空系统而被限制在相对模糊的范围内。尽管如此，由于其作为低噪声放大器和振荡器的无与伦比的性能，它已经在深空通信和射电天文学中得到了应用。最近的室温固态maser的演示利用了对-三苯基主体（1-3）中光激发并五苯分子的三重态内的极化电子种群，为新型maser铺平了道路。但是，对三联苯的热和机械性能较差，并五苯并三联体亚级的衰减率意味着在该系统中仅观察到脉冲脉动操作。因此，需要其他材料来实现连续发射：已经提出了含有自旋缺陷的无机材料，例如钻石（4-6）和碳化硅（7）。在这里，我们报告了一个连续波室温maser振荡器，该振荡器使用了光泵浦的金刚石中的氮空位缺陷中心。该演示突出显示了室温固态激射器在新一代微波设备中使用的潜力，该微波设备可以在医学，安全，传感和量子技术中找到应用。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2018年第7697期|493-496|共4页
  • 作者

    Breeze Jonathan D.; Salvadori Enrico; Sathian Juna; Alford Neil McN.; Kay Christopher W. M.;

  • 作者单位

    Imperial Coll London, Dept Mat, Exhibit Rd, London SW7 2AZ, England;

    UCL, Inst Struct & Mol Biol, Gower St, London WC1E 8BT, England;

    Imperial Coll London, Dept Mat, Exhibit Rd, London SW7 2AZ, England;

    Imperial Coll London, Dept Mat, Exhibit Rd, London SW7 2AZ, England;

    UCL, Inst Struct & Mol Biol, Gower St, London WC1E 8BT, England;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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  • 正文语种 eng
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