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脉冲激光波长计

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  • 【资料】633nm激光波长基准/副基准

    633nm激光波长基准/副基准比对报告中国计量科学研究院(100013)中国测试技术研究院(610021)中国第一航空集团公司第304研究所(100095)2007.3.23 北京1 概述1983年, 国际计量委员会(CIPM)推荐将碘稳定的633nm He-Ne激光辐射波长作为复现米定义的标准[1]。此后,根据国际上各实验室的研究和测量结果,1992年CIPM更严格地规定了激光系统的运行条件和主要技术参数,同时重新给出了其频率值、波长值及其不确定度标准[2]。在此基础上,2001年,CIPM向世界各国推荐了现行的技术参数和运行条件[3]。长度单位米是SI单位制中7个基本单位之一,也是较早以自然基准的方式复现的基本单位之一。在国际计量组织推荐的复现米定义的若干标准谱线中,碘稳定的633nm激光波长标准是目前世界上实用性最强、影响面最大、应用面最广、最受重视的长度基准。碘稳定激光系统的制作工艺特殊,装置组成较为复杂,即使是基本满足CIPM推荐的技术参数和运行条件,也不能完全保证达到国际频率(波长)值的不确定度标准。所以,不同国家的基准装置之间需要定期进行比对实验,确定不同装置间的系统偏差以及造成偏差的技术原因,以保证国际间的长度量值的准确和统一。自1983年新米定义实施以来,在世界范围内,围绕633nm激光波长基准装置的复现数据,在国际计量局和地区计量组织的倡导和组织下,各国或地区之间已经进行了无数次的多边或双边比对。通过比对实验,一方面保证了各国或地区之间的长度量值的准确和统一,为世界各国的工业标准化进程提供了有力的技术保障;另一方面也极大地促进了参加比对的国家和地区的计量技术水平的提高。在过去20多年的时间里,中国计量科学研究院就曾经代表中国多次参加这种比对实验。通过比对,不仅对外展示了中国长度计量基准的技术水平,而且利用比对期间与国外同行面对面的技术交流机会,促进了国内长度基准装置技术水平的提高。中国是较早开展碘稳定633nm He-Ne激光波长基准装置研究和应用的国家之一。经过近30年的不懈努力,不仅研制并建立了波长基标准装置系列,而且大体上完成了长度量值溯源体系的基本建设。这些工作的开展为中国的国民经济建设和产品质量的控制奠定了技术保障基础。可以毫不夸张的说,这一切源自于633nm波长基准装置的建立。目前我国现行有效的633nm国家长度基准和副基准装置共有3套,其中基准装置保存在中国计量科学研究院,副基准装置分别保存在中国测试技术研究院和中国航空工业第一集团公司北京长城计量测试技术研究所。3套装置的运行条件和相关的参数指标都应满足国际计量组织规定的技术要求,并且各自在不同的领域和地域履行长度量值溯源的职责。国家长度基准和副基准,担负着统一全国长度量值的大任,因此定期比对不仅是必要的,而且是必须的。然而,由于种种原因,自1983年新米定义开始实施以来,在三家单位的基准或副基准装置之间,从未进行过正式的比对实验,成为国内长度量值溯源体系建设和实施过程中的一大缺憾,势必危及长度量值的准确和统一。针对这种情况,受国家质量监督检验检疫总局的委托,中国计量科学研究院于2006年在国内组织了633nm 127I2稳定激光波长基准、副基准的比对工作。比对实验的负责单位是全国几何量长度委员会,主导实验室是中国计量科学研究院。参加比对实验单位的相关信息见表1。表1 比对实验单位的相关信息基准或副基准保管单位 联系人 地址 中国计量科学研究院(以下简称计量院)/基准 钱进 电话:010-64211631-3320传真:010-64211631-3320电子信箱:qianjin1000@yahoo.com.cn通信地址:北京北三环东路18号邮政编码: 100013 中国测试技术研究院(以下简称测试院)/副基准 黄晓荣 电话:028-84404885传真:028-84404885电子信箱:通信地址:成都市玉双路10号邮政编码:610021 中国航空工业第一集团公司北京长城计量测试技术研究所(以下简称304所)/副基准 张志权 电话:010-62457119传真:010-62462965电子:zhangzhiquan0112@sina.com.cn通信地址:北京1066信箱6分箱邮政编码:100095 表1中的三个单位,共有四套装置参加了比对实验。其中计量院两套,测试院和304所各一套。由于装置技术条件和实验室环境条件的限制,比对实验在北京和成都分三次进行。比对时间等信息见表2。表2 比对时间和地点安排实验序号 基准装置编号 所属单位 比对时间 比对地点 1 D1/NO.02 计量院/304所 06.03.02 -03.09 计量院 2 D1/C4 计量院/计量院 06.11.08 -11.14 计量院 3 C4/NIMTT-1 计量院/测试院 06.12.14-12.18 测试院 2. 实验条件在此次实验中,参加比对的所有基准装置均采用三次谐波(以下简称3f)锁定技术将激光频率稳定到127I2分子吸收谱线的11-5带R(127)的超精细结构吸收分量上。按照要求,有关参数和运行条件应与CIPM所推荐的条件相一致,即碘吸收室室壁温度 (25±5)℃碘吸收室冷指温度 (15.0±0.2)℃频率调制宽度(峰-峰值) (6.0±0.3)MHz谐振腔内单程光束的光功率 (10±5)mW实际情况是,由于比对实验中基准装置(以下简称激光系统)建立的年代和研制的单位不同,它们在相关技术参数和组成的细节方面存在较大差异,其中的一些技术参数与上述要求有一定出入。为了使实验能够顺利进行,比对实验在实施过程中采取了比较灵活的做法。表3中列出了这些激光系统的主要工作参数。表3 激光系统的主要工作参数单位 激光系统 腔长/mm 腔镜曲率半径及透过率 碘室 调制频率/kHz mm % mm* %* 长度/mm 气压/Pa 计量院 D1 300 500 0.5 1000 1.3 100 400 1.04 计量院 C4 260 600 1.1 ? 1.8 90 400 1.04 304所 NO.02 230 600 0.4 ? 1.2 90 400 1.04 测试院 NIMTT-1 365 ― - ― ― 110 ―

  • 【分享】我国超短脉冲激光测量研究达到国际领先水平

    日前,由中国计量科学研究院承担的国家“十一五”科技支撑课题 “飞秒脉冲激光参数测量新技术研究”通过了专家验收。该课题自主研制的飞秒脉冲自相关仪和飞秒脉冲光谱相位相干仪实现了飞秒脉冲激光参数的准确测量,课题组提出的飞秒脉冲光谱相位还原方法降低了传统方法的测量不确定度,将我国飞秒脉冲激光参数的准确度提高到国际领先水平。  飞秒是时间单位,1飞秒相当于10-15秒。它有多快呢?我们知道,光速是1秒钟30万公里,而在1飞秒内,光只能走0.3微米,相当于一根头发丝的百分之一!飞秒脉冲是人类目前在实验室条件下能获得的在可见光至近红外波段的最短脉冲,它以其独具的持续时间极短、峰值功率极高、光谱宽度极宽等优点,在物理学、生物学、化学、光通讯、外科医疗、精细加工制造及超小器械制造等领域得到很广泛的应用。如何准确地测量超短脉冲信息已成为飞秒脉冲研究领域迫切需要解决的难题。

  • 【求助】激光波长选择

    请问 经常看到拉曼光谱仪的激光 是785nm或者830nm 请问 785nm相对于830 有什么优点么?另外 能否详细比较一下这两个波长 用于拉曼方面的优缺点?谢谢大家!^_^

  • 【原创】关于激光波长的问题

    光的波长越短,它的分辨率越高,大家可能都知道.但波长越短的坏处可能一般人很少了解一般欧洲限定激光对人体伤害都有标准.波长越短.对人体的危害会越大.最大的危害还是对人的眼睛.

  • 【求助】请问:可不可以用激光脉冲做光源,获取拉曼图谱?

    现在用的是连续激光,做为光源,激发样品。可以观测到,拉曼谱线中,两个比较强的拉曼峰。但是,其余几个较弱的拉曼峰,则完全被荧光湮灭。我考虑用大功率脉冲激光器做光源,进行外触发收集拉曼光。这样,积分时间设置得很短,同时激光脉冲的峰值功率很高,应该可以消灭荧光。不知道这样做,对不对?如果这样可以,请大家告诉我具体做法,需要注意事项。请大家指教。谢谢。

  • 美造出67阿秒迄今最短极紫外激光脉冲

    中国科技网讯 美国中弗罗里达大学(UCF)一个研究小组9月5日(北京时间)表示,他们造出了仅67阿秒(1阿秒=10-18秒)的极紫外激光脉冲,这是迄今为止最短的激光脉冲,之前纪录是80阿秒。该技术有望带来一种新工具,帮助科学家研究亚原子世界和迄今未知的量子力学行为。这一成果也标志着近4年来激光脉冲领域的首个重大突破。研究结果提前发表在《光学通信》网站上。 该成果的非凡意义还在于他们并没有使用特殊设备,如英里级的粒子加速器、体育场那么大的圆形同步加速器。UCF物理系教授常增虎(音译)和光学与光子学院同事们在该校弗罗里达阿秒科技(FAST)实验室,利用迄今最强激光在更小空间进行了高水平的研究。 常增虎的小组发明了一种叫做“双光栅”的技术,能将极紫外线以特殊方式切断,在尽可能最短的光脉冲内凝聚大量能量。除了生成了激光脉冲,他还制造了迄今最快的摄像机对光脉冲进行了检测。 “该研究造出了迄今最短的激光脉冲,为理解亚原子世界打开新的大门,让我们看到电子在原子、分子中的运动,跟踪化学反应过程。”UCF理学院院长、物理学家迈克尔·约翰逊说,“设想一下,现在我们可能看到量子力学过程了,这是令人震撼的。” 量子力学是研究微观物理学,尤其是微观水平的能量和物质。这一技术能帮助科学家理解构成世界的最小物质是怎样运作,还能帮助研究在特殊物理、生理过程中,如数据传输过程、治疗癌症或诊断疾病时递送标靶药物的过程中是如何利用能量的。 2001年时,科学家首次演示了阿秒级脉冲。自那时起,全世界科学家就在致力于制造这种最短脉冲激光,以往纪录是2008年德国马克斯·普朗克研究院创造的80阿秒脉冲。“自50多年前发明激光以来,人们对激光脉冲的要求越来越短。” UCF光学与光子学中心院长巴哈·萨雷说,“最新进展不仅让中弗罗里达大学跻身该领域前沿,也为人们打开了研究超快动态原子现象的新视野。”(记者毛黎 常丽君) 总编辑圈点 研究小尺度世界的运动规律,需要“超小号工具”。要干预和观察那些稍纵即逝的现象,就需要能量集中在极短时间的光脉冲。如果人们制造不出相应的光学机器,就没办法监测单个粒子,只能对粒子运动做出统计学意义上的描述;而在人们脑海中,基本粒子世界也只能是全景图,而不是精细的工笔画。美国研究小组的成果,让科学家向着观察量子尺度的运动又走近了一步。微观世界不为人知的景色,有望在极短激光的照射下现出真相。 《科技日报》(2012-09-06 一版)

  • 树脂基复合材料低导热系数测试时稳态法和激光脉冲法的选择

    树脂基复合材料低导热系数测试时稳态法和激光脉冲法的选择

    最近有朋友对导热系数测试方法如何选择想进行一些讨论,这里就我们在导热系数测试中的经验,以及导热系数测试设备研制和测试方法研究中的体会谈一些感受,欢迎大家批评指正。 材料的导热系数一般采用两类测试方法,一类是稳态法,主要包括护热板法、护热板热流计法和护热式圆筒法等;另一是非稳态法,主要包括激光脉冲法、热线法、热探针法和平面热源法等。这些方法国内外都有相应的测试标准,是比较成熟和经典测试方法。 对于稳态护热板法和激光脉冲法来说,这两种测试方法基本上属于互补性关系,即分别覆盖不同导热系数范围的测量。通常,稳态法的导热系数测试范围为0.005~1 W/mK;非稳态激光脉冲法的导热系数测试范围为1~400 W/mK。在满足测试条件的前提下,稳态法的测量精度可以达到±3%以内,激光脉冲法的测量精度可以达到±5%以内。 材料的导热系数一般采用两类测试方法,一类是稳态法,主要包括护热板法、护热板热流计法和护热式圆筒法等;另一是非稳态法,主要包括激光脉冲法、热线法、热探针法和平面热源法等。这些方法国内外都有相应的测试标准,是比较成熟和经典测试方法。 低导热材料一般泛指导热系数在0.1~1W/mK 范围的隔热材料。这类材料由于导热系数低常被用作工程隔热材料,如各种玻璃钢类材料、树脂基类复合材料和陶瓷材料等。在这类低导热材料的导热系数测量中,测试方法的选择常常容易出现偏差,很多测量机构由于只有激光脉冲法测试设备,而就用激光脉冲法测量这类低导热材料,测量结果往往出现比稳态法准确测量值低15%~20%的现象。采用氟塑料(导热系数0.2 W/mK 左右)和纯聚酰亚氨树脂材料Vespel SP1(导热系数0.4W/mK 左右),用稳态法和瞬态激光脉冲法进行的比对试验也证明激光脉冲法的测试结果确实偏低。有些材料研制机构也利用这种现象来证明研制的材料达到了验收标准,这样很容易误导材料设计和使用部门的正常使用。 对于低导热材料的测试,造成激光脉冲法测量结果总是要低于稳态法测量结果的主要原因是由测量装置的固有因素造成,主要体现在以下两个方面:一、激光脉冲法测量装置的影响 激光脉冲法测试设备的试样支架,一般都是采用导热系数较低的陶瓷材料做成,其目的是在固定试样的同时尽可能减少传导热损失,以保证激光脉冲加热试样后,试样内的热流沿着试样厚度方向以一维形式传递。如果被测试样的导热系数小于1W/mK,基本上与陶瓷支架相近,这样必然会引起较大的侧面热失,破坏一维传热模型。如图 1 所示,侧面热损会使得试样背面的最大温升Tm 降低,从而造成较大的测量误差。而这些热损情况在稳态测量方法中不会出现。 如图 1 所示,采用激光脉冲法测量材料热扩散时,导热系数越大,背面温升达到一半最高点的时间t0.5 越短,背面温升采集时间10t0.5 也越短。一般金属材料背面温升达到一般最大值的时间t0.5 大约在50 毫秒以内,而对低热导率材料,背面温升达到一半最大值时间t0.5 就需要上百毫秒以上,同时总的采集时间10t0.5 也将相应的增大很多,如此长的传热时间,必然会引起强烈的侧面热损。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/03/201503202143_539038_3384_3.png图1 激光脉冲法典型背面温升曲线 激光脉冲法一般都是采用间接测量方式获得被测材料的导热系数,即激光脉冲法测量材料的热扩散率,然后与其它方法测得的密度和比热容数据相乘后得到被测材料的导热系数。这样得到的导热系数数据势必会叠加上其它方法测量误差,特别是比热容的测试误差一般较大。这样获得的导热系数测量精度就势必要比稳态法直接测量的热导率误差偏大。二、激光脉冲法试验参数的影响 如图 1 所示,激光脉冲法在测试过程中,试样在激光脉冲加热后,试样背面温升快速升高,最大温升也仅1 ~ 5℃之间。但对于低导热材料,由于材料导热系数比较低,要使背面温度达到可探测的幅度很困难。为了解决背面温升的可探测性,必须通过两种途径:一是采用很薄的试样,约为1mm 厚,否则很难探测到有效信号;二是在采用薄试样的同时增大激光脉冲的能量,也就是提高脉冲加热试样的功率,使得试样前表面达到更高的温度。这两种途径都会对低导热材料的测量结果带来影响: (1)低导热材料多为复合材料,密度一般都很小。激光脉冲法的试样直径(10mm ~ 12mm)本来就很小,如果试样厚度再很薄,对于复合材料来说很难具有代表性。并且密度分布的不均匀,会使得测量结果的离散性比较大。而稳态法测量所用的试样一般较大,代表性强。 (2)激光脉冲法认为激光脉冲加热试样前表面时,前表面热量的吸收层相比试样总体厚度越小越好。而一般低导热材料的热分解温度和熔点较低,高功率脉冲激光很容易使得试样表面产生高温加热而带来化学反应,反应层厚度相比试样总体厚度较大,破坏了激光脉冲法测试模型的要求,带来测量结果的不真实性。而在稳态法测量过程中,测试过程中的温度变化都严格控制在被测材料热分解温度点以下,就是为了避免热分解现象的产生带来测量结果的不真实性。 (3)一般导热系数测量过程都带有温度变化和一定的温度梯度。激光脉冲法测量如果在静止气氛中进行,背面温升的变化会受到辐射和对流的影响。所以,激光脉冲法在测量过程中,一般需要抽真空测试,以消除对流影响。而对一般复合材料来说,密度越低,在真空下发生真空质量损失的现象也越强烈。如果被测材料密度较低,真空质量损失会使得试样厚度和质量发生变化,如果再加上激光脉冲加热更会加剧质量损失过程,对测量结果带来影响。 (4)由于低密度材料内部容易存在着空隙和气孔,如果在真空中测量这类材料,真空环境将严重的改变试样内部的传热方式,基本上不再有对流传热。因此真空下测量的热导率会比在常压大气环境的测量值明显偏低。而稳态法测试设备绝大多数是在常压大气下进行,通过特别的护热装置使得在试样外部不存在温度梯度以消除对流,传热现象只发生在试样内部,因此稳态法测量结果代表的是常压大气环境下材料的热导率。个别变真空稳态法测量装置,也是专门用来测量评价材料在不同真空度下的热导率,以用于准确表征材料在不同真空度下的隔热性能。 因此,对于低导热材料热导率的测量,如果条件允许,尽量采用稳态测量方法,并明确试验条件,建议不采用激光脉冲法测量低导热材料热导率。 目前在国内的军工系统中都普遍采用稳态的保护热流计法导热系数测定仪来进行树脂基复合材料的导热系数测试,并已经做为工艺考核标准。多数采用的是美国TA公司的MODEL 2022导热仪,圆片状试样直径有1英寸(25.4mm)和2英寸(50.8mm)两种规格,最高测试温度为300℃。同时,美国TA公司的MODEL 2022导热仪也是该公司的主流产品,由此也可以看出这种稳态测试方法的应用十分广泛。

  • 世界最快激光脉冲定格超速运行电子原子(图)

    2012年10月22日 07:10 新浪科技微博 http://i1.sinaimg.cn/IT/2012/1022/U7917P2DT20121022070621.jpg世界最快激光脉冲定格超速运行电子原子http://i3.sinaimg.cn/IT/2012/1022/U7917P2DT20121022070632.jpg世界最快激光脉冲定格超速运行电子原子  新浪科技讯 北京时间10月22日消息,据物理学家组织网报道,世界最快的激光脉冲能够定格正在超速运行的电子和原子,美国亚利桑那大学的物理学家利用这种脉冲已经捕捉到分子分裂、电子从原子里逃逸出来的动态画面。他们的研究有助于我们更好地了解分子过程,并最终在很多可能的应用中控制它们。  1878年,当时的一系列照片立刻解决了一个长期存在的谜题:是不是正在飞奔的马始终都有一部分身体接触到地面?结果证明不是。爱德华-穆布里奇在赛马跑道旁拍摄的这一系列图片,标志着高速摄影时代的开始。大约134年后,亚利桑那大学物理学系的研究人员解决了一个类似的谜题,这次是一个超速运行的氧分子取代了马,超快、高能激光脉冲取代了穆布里奇的感光乳剂板。阿尔文-桑德胡及其科研组利用持续时间仅为0.0000000000000002秒的极端紫外线光脉冲,设法定格氧分子在很短时间内被高能击中后产生的超速动作。由于科学家正在试着从电子级别更好地了解量子过程,甚至最终控制这一过程,设计出新的光源,组合出新分子,或者是设计出新型超速电子元件,以及无数其他可能的发明,因此观察原子和分子里发生的极短事件变得越来越重要。  虽然桑德胡的科研组在产生世界最短光脉冲方面,并不是世界纪录保持者,但他们是最先把这些当做工具,用来解决很多悬而未决的科学问题的人。该科研组的最新成果,是展示氧分子在吸收过多能量而无法保持两个原子之间的稳定性后,突然裂开的实时快照系列。该研究成果发表在《物理评论快报》上。揭开这么短时间内的分子过程,有助于科学家更好地了解地球大气层里的臭氧形成和被摧毁背后的微观动态。桑德胡把这一原理比喻成是设法给快速飞向击球手的棒球拍照。他说:“如果我们利用常规相机,拍到的照片会非常模糊,或者棒球根本显示不出来。但是我们想很详细地研究这个球,它的表面、它的缝合线,以及在任何特定时间它的确切位置。要做到这些有两种方法。你可以制造一个拥有很快快门,能够在球做任何运动前迅速开启和关闭的相机。或者利用称之为动态镜检查(Stroboscopy)的技术,你用光照射这个棒球很短时间,并在这个时间内给它拍照。”  但是用原子或者电子取代棒球时,这种类比是不成立的。因为微观物体的运行速度非常非常快,利用机械或者电子元件根本捕捉不到它们。桑德胡称,定格原子级别的动作的唯一方法,就是利用持续时间只有几毫微微秒或者阿秒(比毫微微秒短1000倍)的光脉冲。举例说明这种光脉冲的持续时间,就是1阿秒相对于1秒,相当于1秒相对于宇宙的年龄。为了产生阿秒时长的光爆,必须发出持续时间只有毫微微秒的强烈激光脉冲。桑德胡实验室采用的毫微微秒激光脉冲释放的能量是1太瓦,相当于整个美国的电力网,只是前者持续时间非常短暂。虽然毫微微秒激光脉冲足以分辨分子运动,例如我们眼睛里的视紫红质,它们能在200毫微微秒内改变结构,对进入眼睛的光子做出响应,但是毫微微秒激光脉冲在捕捉更亮、运行速度更快的电子运动时,并不用“切开”它。  桑德胡实验室的研究生尼兰加-施瓦伦说:“我能在激光脉冲产生的强电场环境下,实时研究氦的原子结构发生了什么变化。”桑德胡科研组把这项有关阿秒电子动力学的突破性研究的成果,发表在早些时候的《物理评论快报》上。在他们的最新研究中,该科研组已经解决一个长期存在的争论,即被高能光子击中后,氧原子分裂需要1100毫微微秒。以前对这一现象的测量结果存在很大不同,最大相差100倍。这项研究的另一个创新之处,是它为测量电子摆脱超受激原子需要多长时间提供了方法。迄今为止这一过程只进行了理论模拟。桑德胡的科研组发现,这种自发电子发射发生在大约90毫微微秒内。他解释说:“我们经常假设,如果你把足够多的能量输入到一个分子里,就能迫使电子挣脱它的束缚。但是我们通过研究观察到,分子把过剩能量转移给周围的其他电子和附近的原子,试图与它们分享能量,保住它的电子,直到它突然分裂的最后一刻。”  研究生、这篇论文的第一作者亨利-提莫斯应用阿秒激光研究氧分子的动态。他说:“我们对受激分子的物理性质了解的不多,这是因为它们很难用数学方法进行模拟。你促使氧分子达到这种高能状态时,它有多种途径可以用来释放过剩能量。我们能够对每条路径进行单独分析,并分析电子脱离原子时会出现什么情况。”据桑德胡说,追踪分子、原子和电子的运动,对了解天然或人造物体的物理及化学过程非常重要。他解释说:“高能紫外线持续轰击我们的大气层,刺激它里面的分子。导致这些分子分裂成过激原子,这促使臭氧形成或分解。这些现象对了解上层大气的化学性质有分歧。能够测量最短时间段内分子内的电子和原子的动态,对我们更好地了解这些分子的基本相互作用有帮助。不过更重要的是,它将为我们提供控制或改变这些原子或分子的动态性质的方法,因为现在我们已经拥有一种光脉冲,它能对实时运动产生影响。我们不再只是在这些现象发生后,才开始研究它们之间的相互作用。事实上我们正在设法了解这种互动,并力求控制它,例如控制某一方向的化学反应。”  迄今为止产生的最短激光脉冲持续67阿秒。据桑德胡说,就连持续时间更短的“仄普托秒”激光脉冲也并非不可能产生,但是现在阿秒是人们关注的焦点。他说:“我们正在研究阿秒,是因为我们想了解比分子运动更快的过程。影响我们的生活的实际方面和我们身边的技术,都受到电子和电子运动的制约。未来我们感兴趣的问题,是很多电子彼此结合在一起,结果会出现什么情况?现在这方面的试验具有很大挑战性,理论性模拟根本不可能实现。这也是我们拥有高能和短时分辨率的原因。事实上现在我们已经能够实时查看这些过程。”(秋凌)

  • 德科学家让光脉冲拥有“负质量”

    该方法可用于研制速度更快的电子通讯设备科技日报 2013年10月17日 星期四 科技日报讯 (记者刘霞)据英国《新科学家》网站10月16日(北京时间)报道,德国科学家使用一些光纤环,表象上使光脉冲拥有“负质量”,让激光脉冲在其周围自我加速。科学家指出,最新研究表面似乎与牛顿第三定律不符,但只是一种假象。其重要意义在于,科研人员可藉此研制运行速度更快的电子设备和更可靠的通讯设备等。 牛顿第三定律指出,两个物体间的作用力和反作用力总是同时在同一条直线上,大小相等,方向相反。当两球相撞时,它们会相互弹回。但如果一个球的质量为负数,当它们相遇时,会朝同一个方向加速前进。这种效应在“反向驱动器”内非常有用。“反向驱动器”是科学家们假想出来的一种设备,在其内部,正负质量相互作用,然后永远加速向前。上世纪90年代,美国航空航天局(NASA)就试图制造出这种驱动器以便为火箭发射提供更好的助推力。不过量子力学声称,物质不可能拥有负质量,即使反物质的质量也为正数。 现在,德国爱尔兰根-纽伦堡大学的乌尔夫·佩斯彻尔和同事使用“等效质量”,制造出一种“反向驱动器”。他们解释道,当光子以光速行进时,它们没有静止质量,但如果将一束光脉冲照射在晶体这样的层叠物体内,有些光子会被晶体的一层反射回来接着再被另一层反射回去,这就会让部分脉冲发生延迟,导致它同其余脉冲相互干扰,通过材料的速度因此变得更慢。 这样一来,光脉冲似乎就拥有了质量——“等效质量”。取决于光波的形状和晶体的结构,光脉冲能拥有负的等效质量。为了得到这样一种脉冲同具有正质量的脉冲相互作用,需要非常长的晶体,以便在两束脉冲展示反向推动效应之前将光吸收。 为此,佩斯彻尔在两条光纤环内制造出一系列激光脉冲。这些脉冲会在两条环之间的某个连接点“分道扬镳”,而且,光会以同样的方向在每个光纤环周围移动。关键在于一个环比另一个环稍长一点,因此,在更长环周围运动的光相对来说有点延迟。当这个脉冲被反射回并且在连接点分开时,它会同另一个环内的脉冲分享部分光子。这样几趟旅程之后,脉冲会发展出一种干涉模式,赋予脉冲负质量。 佩斯彻尔表示,半导体内的电子也可以拥有“等效质量”,因此,这些环可被用来给电子加速并提升计算机的处理能力。而且,在某些光纤内,光脉冲的速度与其波长相当,这就意味着,这种环能被用来控制光纤输出光的颜色。这种方法也有望用来增加光子通讯的带宽,帮助制造出诸如激光显示屏那样的显示设备。不过,将这种环用于实际生活中也并非易事。 总编辑圈点 在宏观世界,质量恒定不变且能对物体运动产生作用,是反映物质运动状态变化难易程度的物理量。但到了微观量子世界,运动却成了质量产生的决定因素,运动的粒子与希格斯粒子发生碰撞才产生质量。本项研究更加深刻地揭示了在微观领域运动和质量的关系,尽管“负质量”只是一种假象,但我们却可以利用这种假象来发明新的应用。将“负质量”用于实际生活确非易事,但并不是完全不可能,反向驱动器就是一种好的尝试。

  • 关于激光脉冲法测试热扩散的几点疑问

    关于激光脉冲法测试热扩散的几点疑问

    众所周知,激光脉冲法测试原理是试样在绝热条件下前表面受瞬时脉冲热流加热根据试样背表面温度随时间的变化情况,确定试样的热扩散率。问题: 1 每种材料吸收激光的速度对测试结果有影响吗? 2 材料有没有反光的问题,如果是镜面,存在部分反光,那吸收的激光能量就没有那么多了,这样对最终测试结果有没有影响? 3 再添加一问题,采用激光脉冲法测试透明半透明材料时,在脉冲照射后样品起始升温的区域存在基线的“跃迁”,这个“跃迁”是什么导致的?耐驰说明书上写这种情况需要选择辐射模型+脉冲修正,难道说这个跃迁是材料本身辐射导致的?怎么产生辐射的?http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/03/201303272042_432667_1698940_3.jpg

  • 美制造迄今最大激光脉冲:500万亿瓦特功率

    2012年07月18日 08:08 新浪科技微博http://i1.sinaimg.cn/IT/2012/0718/U2727P2DT20120718075512.jpg  未来能源?美国国家点火装置负责人摩西表示:“它正全面运作。科学家在清洁聚变能源的探索上迈出重要一步。”http://i0.sinaimg.cn/IT/2012/0718/U2727P2DT20120718075533.jpg  这个脉冲只持续230亿分之一秒。这个激光阵列不是朝着一个目标发射的。但2年内,科学家将朝着一个1毫米氢球发射这192束激光。http://i2.sinaimg.cn/IT/2012/0718/U2727P2DT20120718075553.jpg  一位艺术家的构想图展示了美国国家点火装置“点燃”192束激光阵列时产生的反应。本月制造的这个脉冲并非针对一个目标,但科学家最后会在一个1毫米氢球中用这些激光引发一个聚变反应。http://i0.sinaimg.cn/IT/2012/0718/U2727P2DT20120718080555.jpg  一名工作人员正在检查加利福尼亚州的美国国家点火装置的设备。美国国家点火装置的目标是成为首个用聚变反应实现“得失相当”目标的设施,从而产生比这些激光所消耗的还要多的能量。http://i0.sinaimg.cn/IT/2012/0718/U2727P2DT20120718080614.jpg这个巨大高能设施将在接下来2年内尝试激光聚变。这项技术被看作清洁能源的“圣杯”。http://i1.sinaimg.cn/IT/2012/0718/U2727P2DT20120718080633.jpg美国国家点火装置的设备:3月15日的结果表明,科学家距“聚变点火”的目标又近了一步。http://i0.sinaimg.cn/IT/2012/0718/U2727P2DT20120718080654.jpg这些激光只持续230亿分之一秒,产生的能量却比整个美国在任何特定时间所用的电量多1000多倍。  新浪科技讯 北京时间7月18日消息,据国外媒体报道,位于加利福尼亚州、体育场大小的美国国家点火装置本月制造出人类历史上能量最大的激光脉冲。7月5日,192束激光融合成一个紫外线激光脉冲,产生500万亿瓦特峰值功率,这比美国在任何特定时刻内使用的总电量还要高1000多倍。  对旨在用类似于发生在氢弹中的核聚变反应产生巨大能量的“聚变”设备来说,这个脉冲的产生具有重大历史意义。美国国家点火装置负责人爱德华-摩西表示:“它正全面运作。科学家在清洁聚变能源的探索上迈出了重要一步。”  麻省理工学院高级研究科学家理查德-帕特拉索表示:“这个500万亿瓦功率的激光脉冲是美国国家点火装置研究小组的非凡成就----在实验中创造出迄今为止只出现于恒星内部深处的史无前例的聚变反应。对美国和世界各地像我们一样在极端条件下不懈追求基础科学和实验室聚变点火目标的科学家来说,这是一个非同寻常、令人兴奋的成就。”  加利福尼亚大学伯克利分校天文学、地球与行星学教授雷蒙德-简罗茨表示:“美国国家点火装置成功制造出500万亿瓦功率、具有里程碑意义的激光脉冲,这是世界上经过最严格的控制产生的能量最大的激光。”  这个脉冲只持续了230亿分之一秒。这个激光阵列并未朝着目标物发射,但2年内,科学家将朝着一个1毫米氢球发射这192束激光。美国国家点火装置的科学家希望它将来点燃聚变反应堆的聚变,从而释放出比这些激光所输入的能量还要多的能量。  受控的核聚变可以生成一种从50年代以来科学家一种试图制造出来的清洁能源,但在氢弹中核聚变是不受控制的。由于激光脉冲的持续时间极其短暂,所以所需总能量并不像听起来的那么多,它们被储存在美国国家点火装置电池一样的巨大容器中。 美国国家点火装置负责人摩西表示:“该事件在国家点火计划对聚变点火的探索中是个重要里程碑。国家点火装置用单个激光束进行过许多次类似的能量生成示范,但用192束激光在这个音障上进行操作还是头一次。”点火将成为一种释放出远超过“得失相当点”的巨大能量的自持反应。  美国国家点火装置试用了超重氢和在“重水”中发现的氢同位素重氢的小球,通过激光器把这些小球压缩到起初尺寸的数百分之一大。这个反应把这些原子融合成氮原子,释放出移动迅速、名为中子的亚原子粒子,这可能用于给水加热和为蒸汽轮机提供动力。  但聚变并非没有争议。美国国家点火装置还参与了美国的武器研发计划。这个聚变过程还被用于氢弹中。美国国家点火装置在这个国家的“库存维护与管理计划”中扮演着重要角色,以确保核军火库发挥它应有的作用。绿色和平组织等环境机构认为应把聚变研究的经费转移到研发风力和波浪发电等技术上来。(孝文)

  • 【求助】怎样针对脉冲信号测量发光光谱??

    [size=4]我的实验过程中,样品需要用一个连续激光和一个脉冲激光同时辐照,测量其发光光谱,因为脉冲激光的强度相对较弱,因此为了得到比较好的光谱信号,我想测量样品的发光光谱时,只对脉冲激光的那个时间段测量。我用的脉冲激光的长度大概几个纳秒,如果能在这个范围,或者几百纳秒的范围内记录光谱就会得到比较好的信号,也就是说和光谱的测量和脉冲激光的脉冲同时进行。我现在有一个oceanoptics的HR4000光纤光谱仪,有什么办法可以实现我想要的测量要求哪??[/size]

  • 求助:半导体PL谱,激发光波长选择

    我有一半导体晶片想做PL谱看看空位和缺陷。材料的Eg是2.2-2.4ev问;我应选516nm(对应能量2.4ev)以下波长的激光如325nm 的he-cd激光来做激发光么?不同波长的激发光对PL谱强度和峰位有什么影响没?还有,为什么低温的时候谱峰强度高呢?

  • 【分享】激光雷达/激光探测及测距系统

    【分享】激光雷达/激光探测及测距系统

    激光雷达可以按照所用激光器、探测技术及雷达功能等来分类。目前激光雷达中使用的激光器有二氧化碳激光器,Er:YAG激光器,Nd:YAG激光器,喇曼频移Nd:YAG激光器、GaAiAs半导体激光器、氦-氖激光器和倍频Nd:YAG激光器等。其中掺铒YAG激光波长为2微米左右,而GaAiAs激光波长则在0.8-0.904微米之间。根据探测技术的不同,激光雷达可以分为直接探测型和相干探测型两种。其中直接探测型激光雷达采用脉冲振幅调制技术(AM),且不需要干涉仪。相干探测型激光雷达可用外差干涉,零拍干涉或失调零拍干涉,相应的调谐技术分别为脉冲振幅调制,脉冲频率调制(FM)或混合调制。按照不同功能,激光雷达可分为跟踪雷达,运动目标指示雷达,流速测量雷达,风剪切探测雷达,目标识别雷达,成像雷达及振动传感雷达。激光雷达最基本的工作原理与无线电雷达没有区别,即由雷达发射系统发送一个信号,经目标反射后被接收系统收集,通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。至于目标的径向速度,可以由反射光的多普勒频移来确定,也可以测量两个或多个距离,并计算其变化率而求得速度,这是、也是直接探测型雷达的基本工作原理。由此可以看出,直接探测型激光雷达的基本结构与激光测距机颇为相近。相干探测型激光雷达又有单稳与双稳之分,在所谓单稳系统中,发送与接收信号共同在所谓单稳态系统中,发送与接收信号共用一个光学孔径。并由发射/接收(T/R)开头隔离。T/R开关将发射信号送往输出望远镜和发射扫描系统进行发射,信号经目标反射后进入光学扫描系统和望远镜,这时,它们起光学接收的作用。T/R开关将接收到的辐射送入光学混频器,所得拍频信号由成像系统聚焦到光敏探测器,后者将光信号变成电信号,并由高通滤波器将来自背景源的低频成分及本机振荡器所诱导的直流信号统统滤除。最后高频成分中所包含的测量信息由信号和数据处理系统检出。双稳系统的区别在于包含两套望远镜和光学扫描部件,T/R开关自然不再需要,其余部分与单稳系统的相同。美国国防部最初对激光雷达的兴趣与对微波雷达的相似,即侧重于对目标的监视、捕获、跟踪、毁伤评(SATKA)和导航。然而,由于微波雷达足以完成大部分毁伤评估和导航任务,因而导致军用激光雷达计划集中于前者不能很好完成的少量任务上,例如高精度毁伤评估,极精确的导航修正及高分辨率成像。较早出现的一种激光雷达称为“火池”,它是由美国麻省理工学院的林肯实验室投资,于60年代末研制的。70年代初,林肯实验室演示了火池雷达精确跟踪卫星,获得多普勒影像的能力。80年代进行的实验证明,这种CO2激光雷达可以穿透某些烟雾,识破伪装,远距离捕获空中目标和探测化学战剂。发展到80年代末的火池激光雷达,采用一台高稳定CO2激光振荡器作为信号源,经一台窄带CO2激光放大器放大,其频率则由单边带调制器调制。另有工作于蓝-绿波段的中功率氩离子激光与上述雷达波束复合,用于对目标进行角度跟踪,而雷达波束的功能则是收集距离――多普勒影像,实时处理并加以显示。两束波均由一个孔径为1.2M的望远镜发射并接收。据报道,美国战略防御局和麻省理工学院的研究人员于1990年3月用上述装置对一枚从弗吉尼亚大西洋海岸发射的探空火箭进行了跟踪实验。在二级点火后6分钟,火箭进入亚轨道,即爬升阶段,并抛出其有效负载,即一个形状和大小均类似于弹道导弹再入飞行器的可充气气球。该气球有气体推进器以提供与再入飞行器和诱饵的物理结构相一致的动力学特性。目标最初由L波段跟踪雷达和X波段成像雷达进行跟踪。并将这些雷达传感器取得的数据交给火池激光雷达,后者成功地获得了距离约800千米处目标的像。[~116966~][~116967~][~116968~][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191651_624049_1602049_3.jpg[/img]

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