메이저(maser)

[요약] 유도방출된 마이크로파의 증폭 · 발진 장치. 전자기파의 유도방출에 의한 마이크로파의 증폭(microwave amplification by stimulated emission of radiation)의 머리글자를 따서 미국의 C. H. 타운스가 명명했다.

유도방출된 마이크로파의 증폭 · 발진 장치. 전자기파의 유도방출에 의한 마이크로파의 증폭(microwave amplification by stimulated emission of radiation)의 머리글자를 따서 미국의 C. H. 타운스가 명명했다. 보통 파장이 1~2mm보다 긴 전자기파의 유도방출을 이용하는 증폭기·발진기·분광계 등을 메이저라 하고, 같은 원리로 그보다 단파장(적외선·가시광선·자외선 영역)에서 이용하는 장치를 레이저(laser)라 한다.
공명된 전자기파의 강도에 비례하는 확률로 들뜬 상태에 있는 원자나 분자에서 전자기파의 방출이 유발되는 과정(유도방출)의 존재는 일찍이 아인슈타인(1917년경)에 의해 예언되었다. 전자기파가 가시광선일 때 단일 모드의 전자기파의 강도를 충분히 강하게 할 수 없고, 또 들뜬 상태의 원자·분자의 수가 너무나 적어 이 과정은 오랫동안 검지되지 않았다. 그러나 제2차 세계대전 전후에 마이크로파 기술이 발달되어 마이크로파 분광이 가능해지면서 비로소 검출되었다. 또한 타운스 등은 들뜬 상태의 분자만을 모으는 특수한 장치를 고안하여 유도흡수에 이겨내고 유도방출과정만을 일으키는 데 성공했다(1954). 이 장치로 약한 마이크로파를 기하급수적으로 증폭할 수 있게 되었고, 여기서 얻은 마이크로파는 전자관 등에서 얻은 마이크로파보다 훨씬 질이 좋았다.
메이저에는 동작물질로 기체를 이용한 기체 메이저와 고체를 이용한 고체 메이저가 있다. 기체 메이저는 발진주파수가 극히 안정한데, 고정밀도·고분해능의 실험이나 시간 표준 등에 암모니아 메이저나 수소 메이저가 이용되고 있다. 고체 메이저의 경우는 전이원소이온이 불순물로 포함되어 있는 루비 등의 상자성결정(常磁性結晶)이 동작물질로 쓰이고 잡음이 적다는 장점으로 인공위성이나 전파망원경 등 저잡음 마이크로파 증폭기로 이용되고 있다. 또 우주공간 등 자연계에서도 메이저 작용이 일어나고 있는 것으로 보고 대단히 강력한 마이크로파가 전파천문학 분야에서 검토되고 있다.