Towards LED-pumped Masers: a new class of room-temperature masers
迈向 LED 泵浦微波激射器:新型室温微波激射器
基本信息
- 批准号:EP/X016633/1
- 负责人:
- 金额:$ 50.73万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:英国
- 起止时间:2023 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
"MASERs" (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) are devices that can amplify and detect extremely weak electromagnetic signals. Potential applications include more sensitive variants of electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy, magnetic resonance body scanners, deep-space telecommunications, read-out schemes for spin-based quantum computers, and embodiments of "quantum optics" at microwave and radio frequencies. Our previous research on masers demonstrates room-temperature operation in pulsed and continuous wave (CW) using solid-state materials and laser/lamp pumping. A key research challenge is to replace the pump laser with a more rugged and low-cost system. in many applications laser sources have been chosen for lack of better. Due to their low brightness, LEDs are not adapted easily to pump masers. However, LED-pumped luminescent concentrators (LED-LC) are perfect for this purpose, especially the powerful rare-earth-based LED-LCs, offering new ways of high brightness technology. LED-LCs are new sources whose brightness fills the gap between the classical incoherent sources and the laser sources. This proposal focuses on developing LED-pumped masers working at room temperature using luminescent concentrator light technology- such a maser has not been realised to date. These masers will be low-cost, safe, low maintenance and allow simple fabrication. The research will develop the world's first LED-LC pumped masers. A significant asset of LED-pumped LCs is energy scaling and massive collective operation, assuring a long lifetime, stability, and robustness. The LED-based brightness-enhanced light source would also be a profoundly enabling new tool for basic science (understanding luminance, brightness, light concentration, etc) and other bright illumination and excitation applications in scientific, medicine/healthcare (medical endoscopy, dermatology) and industry (RGB projection, 3D inspection). Because of their complexity in implementation, the masers are used in only a few specialised applications, notably atomic clocks and low-noise amplifiers for radio astronomy and space communications. This new approach and research will enable masers to become more widely available for use and open new application areas such as airport security scanning, quantum computers, medical imaging and potentially in a key role of improving sensors to remote-detect bombs. This work will help the UK become internationally competitive in low-cost room-temperature masers and luminescent concentrator light technology, impacting world-leading groups. In addition, the research will lead to new ideas (i.e., intellectual properties), which will provide economic and societal benefits within a few years in the UK as well as worldwide.
“微波激射器”(微波受激辐射放大)是一种可以放大和检测极弱电磁信号的设备。潜在的应用包括更敏感的电子顺磁共振(EPR)光谱、磁共振身体扫描仪、深空电信、基于自旋的量子计算机的读出方案,以及微波和无线电频率的“量子光学”实施方案。我们之前对脉泽的研究证明了使用固态材料和激光/灯泵浦在脉冲和连续波(CW)中室温工作。一个关键的研究挑战是用更坚固和低成本的系统取代泵浦激光器。在许多应用中,由于缺乏更好的激光光源而被选择。由于其亮度低,led不容易适应泵浦脉泽。然而,led泵浦发光聚光器(LED-LC)是实现这一目标的理想选择,尤其是强大的稀土基LED-LC,为高亮度技术提供了新的途径。led - lc是一种新型光源,其亮度填补了传统非相干光源与激光光源之间的空白。本提案的重点是开发使用发光聚光技术在室温下工作的led泵浦微波激射器-这样的微波激射器迄今尚未实现。这些微波激射器将是低成本,安全,低维护和允许简单的制造。该研究将开发出世界上第一个LED-LC泵浦脉泽。led泵浦lc的一个重要优势是能量缩放和大规模集体操作,确保了长寿命、稳定性和稳健性。基于led的亮度增强光源也将成为基础科学(了解亮度,亮度,光浓度等)以及科学,医学/医疗保健(医疗内窥镜,皮肤科)和工业(RGB投影,3D检测)中的其他明亮照明和激发应用的深刻支持新工具。由于其实现的复杂性,脉泽仅用于少数专业应用,特别是原子钟和射电天文学和空间通信的低噪声放大器。这种新的方法和研究将使脉泽得到更广泛的使用,并开辟新的应用领域,如机场安全扫描、量子计算机、医学成像,并可能在改进远程探测炸弹的传感器方面发挥关键作用。这项工作将帮助英国在低成本室温微波激射器和发光聚光器技术方面具有国际竞争力,影响世界领先的集团。此外,这项研究将带来新的想法(即知识产权),这将在几年内为英国乃至全世界带来经济和社会效益。
项目成果
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