Pada tahun1951 ketika duduk di bangku sebuah taman, gagasan mengenaimaser (microwave amplification by stimulated emission of radiation ataupenguatan gelombang mikro oleh pemancaranradiasi yang terstimulasi) muncul dalam benaknya sebagai suatu cara untuk menghasilkangelombang mikro berintensitas tinggi, dan pada tahun1953 maser pertama mulai bekerja. Dalam peranti inimolekulamoniak dinaikkan ke tingkat vibrasional tereksitasi, lalu dimasukkan ke rongga resonan; di sini, seperti padalaser, pemancaran terstimulasi ditimbulkan sehingga menghasilkan kelompokfoton yangpanjang gelombangnya sama, dalam hal ini sama dengan 1,25cm pada spektrum gelombang mikro. "Jam atom" berketelitian tinggi dibuat menurut konsep ini, dan penguatan maser zat padat dipakai juga dalam bidang semacamradioastronomi.
Pada tahun1958, Townes danArthur L. Schawlow menarik perhatian orang melalui makalah yang mengemukakan bahwa skema yang sama bisa dilaksanakan dalam daerah panjang gelombang optik. Sebelumnya,Gordon Gould, seorangmahasiswa pascasarjana diUniversitas Columbia telah menyimpulkan hal yang sama, tetapi ia tak menerbitkan hasil perhitungannya saat itu juga, karena ia mencaripaten.
Townes menikahi istrinya Frances H. Brown pada tahun 1941.[1] Mereka tinggal diBerkeley, California.[1] Mereka memiliki empat anak perempuan, Linda Rosenwein, Ellen Anderson, Carla Kessler, dan Holly Townes.[1]
Townes meninggal pada usia 99 di Berkeley, California pada tanggal 27 Januari 2015.[2]
