La bande dessinée qui retrace l'histoire des techniques pour éclairer l'avenir

Le conservatoire qui rebranche sur le NET ce que l’histoire a laissé derrière elle

Amplificateur MASER telstar

Le système d’amplification le plus performant à l’époque était le MASER à rubis. Micro Wave Amplification by Stimulated Emission Radiation. La contrainte forte est la nécessité d’un refroidissement cryogénique à la température de l’hélium liquide soit 4.2°K. La bande passante était de 16 MHz pour une fréquence centrale de 4.17 GHz et avec un gain de 42 dB en un seul étage. La température de bruit était de 3.5 °K soit un facteur de bruit de 0.05 dB ce qui reste une performance insurpassée comparée aux têtes de réception actuelles pour la TV satellite en bande C qui ont une température de bruit de 30°K ou un facteur de bruit de 0.42 dB. A noter que radiotélescopes actuels les plus performants utilisent toujours le refroidissement cryogénique et avec les semi-conducteurs arséniure de gallium et phosphure d’indium.
Le principe physique est l’utilisation d’un cristal paramagnétique ayant une susceptibilité négative obtenue par une inversion de population en 2 niveaux d’énergie.
Le cristal de rubis (Al2O3- alumine- avec des ions chrome qui lui donnent sa couleur rouge) est soumis à un champ électromagnétique à 30.175 GHz appelé ‘’pompe’’ qui cède ensuite son énergie à l’onde incidente et réalise ainsi l’amplification. (L’amplification d’une onde par une désexcitation stimulée par une autre onde se retrouve dans les lasers et les amplificateurs paramétriques).
La longueur du maser était de 12.5 cm.
Pour avoir la bande passante souhaitée, un champ magnétique inhomogène de 0.33 T était appliqué.
A noter qu’il y avait un circulateur d’efficacité 120 dB réalisé avec un ensemble de sphères YIG :grenat d’alliage Yttrium fer ceci pour éviter une entrée en auto-oscillation.. On sait que les premiers lasers solides utilisaient le même matériau avec au contraire une rétroaction de l’amplificateur sur lui-même obtenue avec le rubis taillé en cavité optique résonante. L’apport d‘énergie extérieur étant donné par un éclair de lampe flash. Cette technologie est donc historique à deux points de vue : performance de réception ultime et premier laser.
En secours du MASER était installé un amplificateur paramétrique voir la photo ‘’Amplificateur paramétrique 4 GHz 45°K’’.

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