Maser, apparaat dat elektromagnetische straling produceert en versterkt, voornamelijk in het microgolfgebied van het spectrum. De maser werkt volgens hetzelfde basisprincipe als de laser (waarvan de naam is afgeleid van het acroniem voor “lichtversterking door gestimuleerde stralingsemissie”) en heeft veel van zijn kenmerken gemeen. De eerste maser werd in 1953 gebouwd door de Amerikaanse natuurkundige Charles H. Townes en zijn collega’s. De naam is een acroniem dat is afgeleid van “microgolf (of moleculaire) versterking door gestimuleerde emissie van straling.”

Een maser-oscillator vereist een bron van geëxciteerde atomen of moleculen en een resonator om hun straling op te slaan. De excitatie moet meer atomen of moleculen in het bovenste energieniveau dwingen dan in het onderste, zodat versterking door gestimuleerde emissie de overhand krijgt over absorptie. Voor golflengten van enkele millimeters of langer kan de resonator een metalen doos zijn waarvan de afmetingen zo zijn gekozen dat slechts één van de oscillatiewijzen samenvalt met de frequentie die door de atomen wordt uitgezonden; dat wil zeggen dat de doos resoneert bij de bepaalde frequentie, zoals een paukvat resoneert bij een bepaalde audiofrequentie. De verliezen van een dergelijke resonator kunnen vrij klein worden gemaakt, zodat de straling lang genoeg kan worden opgeslagen om de emissie van opeenvolgende atomen te stimuleren wanneer zij worden geëxciteerd. Aldus worden alle atomen gedwongen uit te zenden op een zodanige wijze dat deze opgeslagen golf wordt versterkt. De output wordt verkregen door wat straling te laten ontsnappen door een klein gaatje in de resonator.

De eerste maser gebruikte een bundel ammoniakmoleculen die langs de as van een cilindrische kooi van metalen staven ging, met afwisselend staven met positieve en negatieve elektrische lading. Het niet-uniforme elektrische veld van de staven scheidde de geëxciteerde van de niet-geëxciteerde moleculen en concentreerde de geëxciteerde moleculen door een klein gaatje in de resonator. Het uitgangsvermogen was minder dan één microwatt (10-6 watt), maar de golflengte, die hoofdzakelijk werd bepaald door de ammoniakmoleculen, was zo constant en reproduceerbaar dat het kon worden gebruikt om een klok te besturen die in enkele honderden jaren niet meer dan een seconde zou winnen of verliezen. Deze maser kan ook worden gebruikt als microgolfversterker. Maser-versterkers hebben het voordeel dat zij veel stiller zijn dan die welke gebruik maken van vacuümbuizen of transistoren; dat wil zeggen dat zij zeer weinig ruis toevoegen aan het signaal dat wordt versterkt. Zeer zwakke signalen kunnen dus worden gebruikt. De ammoniak maser versterkt slechts een zeer smalle band van frequenties en is niet afstembaar, zodat hij grotendeels is verdrongen door andere soorten, zoals vaste-stof robijn masers.