応用物理学：連続波室温ダイヤモンドメーザー

光レーザーのマイクロ波版であるメーザーは、レーザーより先に発明されたが、極低温冷却システムや高真空システムに依存するためレーザーほど知られていない。にもかかわらず、メーザーは低雑音の増幅器や発振器として比類なき性能を発揮するため、深宇宙通信や電波天文学に応用されている。最近、p-テルフェニルホスト中における光励起ペンタセン分子の三重項状態の偏極電子分布を用いる室温固体メーザーが実証されたことで、新しいクラスのメーザーの実現に向けて道が開かれた。しかし、p-テルフェニルは熱的特性と機械的特性が不十分である上、ペンタセンの三重項副準位の減衰率が大きいためこのシステムではパルスメーザー動作しか観察されていない。従って、連続放射の実現には別の材料が必要であり、これまでにダイヤモンドや炭化ケイ素などのスピン欠陥を有する無機材料が提案されてきた。今回我々は、光ポンピングされたダイヤモンド中の窒素–空孔欠陥中心を用いる連続波室温メーザー発振器について報告する。今回の実証は、次世代マイクロ波デバイス向けの室温固体メーザーの可能性を浮き彫りにするものであり、医学、セキュリティー、センシング、量子技術への応用が考えられる。

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