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高功率脉冲激光器

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高功率脉冲激光器相关的论坛

  • 【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】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)

  • 如何选择传感器——激光功率计和能量计

    激光功率和能量计主要用来测量光源的输出。无论光发射是来源于弱光源(如荧光),还是来源于高能量的脉冲激光器,功率和能量计都是实验室、生产部门或是工作现场等多种应用环境中必不可少的工具。 虽然功率计和能量计是分别提供的,但随着能够适用大量不同类型的光学传感器的通用型仪表盘或显示装置的发展,它们也被合起来称作单独的一类仪器——功率和能量计,或PEM。仪器所采用的光学传感器的类型,决定了其能测量光功率还是光能量,通常单位分别瓦特(W)或焦耳(J)。具体来讲,功率计能够测量连续波(CW)或者重复脉冲光源,其所使用的传感器通常是热电堆或光电二极管。能量计则通常用于测量脉冲激光,即单脉冲或者重复脉冲光源,其所使用的传感器包括热释电、热电堆,或者带有专门为测量脉冲光源而设计的电路的光电二极管。

  • 小型超短脉宽激光器

    各位有经验的前辈, 最近在做一些LIBS的研究, 选了一款500ps脉宽 355nm紫外小型固态激光器,峰值功率超过20KW,大家讨论一下可做哪些材料的LIBS, 多谢!

  • 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。

  • 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)

  • 【求助】关于质谱仪上,激光器的问题

    大家看看我贴的图片1 这个图片中的激光器的参数该怎么翻译?2 脉冲能量稳定性:2%,是什么意义?3 beam divergence(V×H)这个翻译为激光发散角,为什么值是:0.5×0.3mrad?4 有谁知道ABI的激光器用的什么牌子的?5 激光器的衰减参数是多少?

  • 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)

  • 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

  • 世界最强X射线激光器会是什么样子的?

    据国外媒体报道,美国国家加速器实验室近日利用世界上最强大的X射线激光器--直线加速器相干光源激光器再现恒星内部强大的压力与高温情形。这种激光器的激光能量迸发可超过一个小国家全年的发电总量。  在实验中,科学家将X射线聚焦于一个直径比人类头发丝还要细30倍的小点上,在1万亿分之一秒内将金属箔加热到200万摄氏度。金属在如此短的时间内被熔化,其所产生的极度高温和高压状态,通常只有在恒星内部才会出现。  英国牛津大学物理系科学家萨姆-文科博士等人参与了直线加速器相干光源激光器实验。文科博士表示,“如果我们要想了解现存恒星内部的情形以及我们太阳系内外巨型行星中心的情形,那么制造高温、高密度的物质非常重要。直线加速器相干光源激光器是一台神奇的机器,我们已经在多个科学领域取得了重大发现,如材料科学、生物学等。”  直线加速器相干光源激光器的实验成果近日发表于《自然》杂志之上。直线加速器相干光源长约2公里,可以产生密集的X射线爆发,亮度超过地球上任何光源10亿倍。在高峰时,光脉冲的能量甚至比一些小国家一年的发电总量都要多

  • 【转帖】He-Ne激光器与半导体激光器

    半导体激光器又称激光二极管(LD),是二十世纪八十年代半导体物理发展的最新成果之一。导体激光器的优点是体积小、重量轻、可靠性高、使用寿命长、功耗低,此外半导体激光器是采用低电压恒流供电方式,电源故障率低、使用安全,维修成本低等。因此应用领域日益扩大。目前,半导体激光器的使用数量居所有激光器之首,某些重要的应用领域过去常用的其他激光器,已逐渐为半导体激光器所取代。它的应用领域包括光存储、激光打印、激光照排、激光测距、条码扫描、工业探测、测试测量仪器、激光显示、医疗仪器、军事、安防、野外探测、建筑类扫平及标线类仪器、激光水平尺及各种标线定位等。以前半导体激光器的缺点是激光性能受温度影响大,光束的发散角较大(一般在几度到20度之间),所以在方向性、单色性和相干性等方面较差.但随着科学技术的迅速发展,目前半导体激光器的的性能已经达到很高的水平,而且光束质量也有了很大的提高.以半导体激光器为核心的半导体光电子技术在21 世纪的信息社会中将取得更大的进展,发挥更大的作用。 在气体激光器中,最常见的是氦氖激光器。1960年在美国贝尔实验室里由伊朗物理学家贾万制成的。由于氦氖激光器发出的光束方向性和单色性好,光束发散角小,可以连续工作,所以这种激光器的应用领域也很广泛,是应用领域最多的激光器之一,主要用在全息照相的精密测量、准直定位上。He-Ne激光器的缺点是体积大,启动和运行电压高,电源复杂,维修成本高。

  • 3微米光纤激光器发展空间巨大

    目前, 3 μm 波段光纤激光器在高功率化、 降低成本化、 生产规模化等方面还有许多限制。无氧玻 璃在原料提纯、 大尺寸制备、 光纤拉制等方面的工艺 仍显不足, 这也是制约所有中红外发光稀土掺杂光 纤走向实用化的最大障碍。另外, 提高稀土离子浓度虽能提高光纤单位长 度增益, 但也会增加光纤的传输损耗或发生浓度淬 灭现象, 也制约了其发展。而 “级联” 掺 Er 3 + 光纤激 光器由于具有较低的掺杂浓度和纤芯温度具有十分 广阔的研究前景。同时, 掺 Ho 3 + 光纤激光器由于采 用 1150 nm 的抽运光, 斜效率更高, 也具有较好的应 用前景。

  • 【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]

  • 半导体激光器的优点和缺点

    半导体激光器又称激光二极管(LaserDiode,LD),是二十世纪八十年代半导体物理发展的最新成果之一。半导体激光器的优点是体积小、重量轻、可靠性好、使用寿命长、功耗低。此外,半导体激光器采用低电压恒流供电方式,电源故障率低、使用安全,维修成本低。目前,半导体激光器的使用数量居所有激光器之首,某些重要的应用领域,过去常用的其他激光器,已逐渐被半导体激光器所取代。此外,半导体激光器品种繁多,既有波长较长的红外、红光,也有波长较短的绿光、蓝光,可以利用这些优势拓展激光粒度仪的测量范围, 提高测量精度。早期的半导体激光器激光性能受温度影响大,光束的发散角也大( 一般在几度到 20 度之间 ),所以在方向性、单色性和相干性等方面的性能并不理想。但随着科学技术的迅速发展,目前半导体激光器的的性能已经达到很高水平,光束质量也有了很大提高,因此世界上大多数品牌的激光粒度仪都使用半导体激光器做为光源,半导体激光器用作激光粒度仪的光源时,在控制电路上须采取恒流和恒温措施,以保证输出功率的稳定。

  • 【资料】-微波功率控制方式,脉冲微波和非脉冲微波的概念

    化学反应过程一旦超越某一临界点,可能会迅速释放出大量气体以致超过消解各罐的压力上限(110bar)而难以驾御。因此需随时谨慎监视反应过程,并及时改变微波功率输出加以调控。一般根据控制能力可分低、中、高三档,控制能力不同,程序输入也不一样。1)开关式脉冲控制:传统的办法是采用固定功率输出,但间歇关闭微波以改变输出功率总量的方式,其特征是开关式脉冲微波。如:在10秒钟内关闭微波5次间隔1秒,功率为50%。开关式控制是第一代控制技术。研究人员发现这种控制方式不仅不易控制,还可能会直接影响到反应结果,且意外都是发生在开关方式下。根据功率发射方式把微波定义为脉冲和非脉冲,即间断发射为脉冲微波,而不间断发射为非脉冲微波。 研究表明,脉冲微波在开关瞬间会产生高阈值电磁脉冲,对消解含有机脂类和醇类的样品,其与硝酸的反应产物可能会刺激发生临界爆炸,其反应机理与炸药引爆相似。在萃取反应中也宜采用非脉冲技术,因为高阈值脉冲微波也极易破坏所萃取的有机分子形态,不能保证分子有机形态的完整,从而影响结果的一致性和可靠性。2)自动功率变频控制和非脉冲技术:这是第二代控制技术,特征是功率自动变化,输出均为非脉冲微波。特点是无须关闭微波发射,在连续微波发射条件下,根据温压反馈信号,自动线性改变微波功率输出,调整反应状态。不仅提高了反应速率,而且非常安全。由于闭环响应是基于精确可靠的在线罐内温压传感装置,从而提高了整机技术,当然成本也相应提高。非脉冲微波是在连续微波发射的条件下,自动线性调整微波的功率输出,其特征是无论功率如何变化,微波仍能持续输出,无脉冲刺激。实验结果表明,这种方式更易于控制微波辅助反应,提高消解反应的稳定性和安全性。且有机萃取反应回收率和稳定性也得到改善。大功率微波仪器最好采用非脉冲,因为其阈值太高,有潜在的危险。因此,非脉冲微波化学仪器的发展对反应动力学的研究十分有利,它实际上代表了微波技术发展的一个新方向。

  • 【原创】激光的知识

    实际应用的激光器种类很多,如以组成激光器的工作物质来说可分为气体激光器、液体激光器、固定激光器、半导体激光器、化学激光器等。在同一类型的激光器中又包括有许多不同材料的激光器。如固体激光器中有红宝石激光器、钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器。气体型的激光器主要有He-Ne(氦-氖)、CO2及氩离子激光器等。由于工作物质不同,产生不同波长的光波不同,因而应用范围也不相同。最常用而范围广的有CO2laser及Nd:YAG激光。有的激光器可连续工作,如He-Ne laser;有的以脉冲形式发光工作。如红宝石激光。而另一些激光器既可连续工作,又可以脉冲工作的有CO2laser及Nd:YAG laser。   (一)固体激光器  实现激光的核心主要是激光器中可以实现粒子数反转的激光工作物质(即含有亚稳态能级的工作物质)。如工作物质为晶体状的或者玻璃的激光器,分别称为晶体激光器和玻璃激光器,通常把这两类激光器统称为固体激光器。  在激光器中以固体激光器发展最早,这种激光器体积小,输出功率大,应用方便。由于工作物质很复杂,造价高。当今用于固体激光器的物质主要有三种:掺钕铝石榴石(Nd:YAG)工作物质,输出的波长为1.06μm呈白蓝色光;钕玻璃工作物质,输出波长1.06μm呈紫蓝色光;红宝石工作物质,输出波长为694.3nm,为红色光。主要用光泵的作用,产生光放大,发出激光,即光激励工作物质。  固定激光器的结构由三个主要部分组成:工作物质,光学谐振腔、激励源。聚光腔是使光源发出的光都会聚于工作物质上。工作物质吸收足够大的光能,激发大量的粒子,促成粒子数反转。当增益大于谐振腔内的损耗时产生腔内振荡并由部分反射镜一端输出一束激光。工作物质有2条主要作用:一是产生光;二是作为介质传播光束。因此,不管哪一种激光器,对其发光性质及光学性质都有一定要求。  (二)气体激光器  工作物质主要以气体状态进行发射的激光器在常温常压下是气体,有的物质在通常条件下是液体(如非金属粒子的有水、汞),及固体(如金属离子结构的铜,镉等粒子),经过加热使其变为蒸气,利用这类蒸气作为工作物质的激光器,统归气体激光器之中。气体激光器中除了发出激光的工作气体外,为了延长器件的工作寿命及提高输出功率,还加入一定量的辅助气体与发光的工作气体相混合。  气体激光器大多应用电激励发光,即用直流,交流及高频电源进行气体放电,两端放电管的电压增压时可加速电子,带有一定能量,在工作物质中运动的电子与粒子(气体的原子或分子)碰撞时将自身的能量转移给对方,使分子或原子被激发到某一高能级上而形成粒子数反转,产生激光。气体激光器与固体激光器相比较,两者中以气体激光器的结构相对简单得多,造价较低,操作简便,但是输出功率常较小。因气体激光器中的工作物质不同。因此分中性(惰性)原子、离子气体、分子气体三种激光器。  中性原子气体激光器这类激光器中主要充有以惰性气体(氦、氖、氩、氪等)的物质。  氦-氖(He-Ne)激光器 首台氦-氖激光器诞生于1960年,它可以在可见光区及红外区中产生多种波长和激光谱线,主要产生的有632.8nm红光、和1.15μm及3.39μm红外光。632.8nm氦-氖激光器最大连续输出功率可达到一W,寿命也达到一万小时以上。借助调节放大电流大小,使功率稳定性达到30秒内的误差为0.005%,十分钟内的误差为0.015%的功率稳定度;发散角仅为0.5毫弧度。氦氖激光器除了具有一般的气体激光器所固有的方向性好,单色性好,相干性强诸优点外,还具有结构简单、寿命长、价廉、频率稳定等特点。氦氖激光在精确指示,激光测量,医疗卫生方面有很广泛的用途。  氦氖激光器的工作原理:氦氖激光器的激光放电管内的气体在涌有一定高的电压及电流(在电场作用下气体放电),放电管中的电子就会由负极以高速向正极运动。在运动中与工作物质内的氦原子进行碰撞,电子的能量传给原子,促使原子的能量提高,基态原子跃迁到高能级的激发态。这时如有基态氖原子与两能级上的氦原子相碰,氦原子的能量传递给氖原子,并从基态跃迁到激发的能级状态,而氦原子回到了基态上。因为放电管上所加的电压,电流连续不断供给,原子不断地发生碰撞。这就产生了激光必须具备的基本条件。在发生受激辐射时,分别发出波长3.39μm,632.8nm,1.53μm三种激光,而这三种激光中除632.8nm为可见光中的红外,另二种是红外区的辐射光。因反射镜的反射率不同,只输出一种较长的光波632.8nm的激光。  He-Ne激光器结构:此类激光器的结构大体可分为三部分,既放电管、谐振腔和激发的电源。现在临床上最常应用的为内腔式。  He-Ne激光的放电管,最外层是用硬质玻璃制成。放电的内管直径约2~3mm,管长几厘米到十几厘米,放电管越长功率越大,相应的放电电压就高。管内主要按5:1~10:1的比例充入氦氖混合气体达到总气压约2.66~3.99Pa。管的一端装有铝圆筒作阴极(其圆管状结构主要是为了减少放电测射),另一端装有钨针作阳极,放电管两端装有反射镜(即一头为全反射镜,出光一端为半反射镜)。这就构成了激光放电管。  在氦氖激光器中,采用的谐振腔有球面腔或平凹腔。一般腔镜内侧镀有高反射率的介质。在其中一端反射率为100%,另一端反射率由激光器的增益而定。放电毛细管长度约15~20cm,He-Ne激光器的半反射镜的半反射镜的反射率98.5%~99.5%。谐振腔的轴线和放电毛细管轴偏离不超过0.1mm。  He-Ne激光器的外界激励能源与固体激光器不相同,不能使用光泵激励,而采用电激励的方法。把工作物质封入放电管中,供以直流、交流及射频等方式激励气体放电。通过放电过程把能量传给工作物质,促使气体中的离子、原子被激发。医疗中使用的激励方法主要是以直流电激发出光。大体结构主要有高压变压器、整流与滤波回路、限流与稳流回路组成。

  • 氦氖激光器与半导体激光器的性能有何差异?

    [font=宋体]同样作为激光器,氦氖激光器稳定性比普通半导体激光器的稳定性更高,主要原因在于激光器受温度影响,激光波长会发生偏移,氦氖激光器的温度稳定度相比半导体激光器更稳定,受环境影响更小。[/font]

  • 半导体激光器的优点和缺点有哪些?

    [font=&]半导体激光器又称激光二极管(LaserDiode,LD),是二十世纪八十年代半导体物理发展[/font][font=&]的最新成果之一。[/font][font=&]半导体激光器的优点是体积小、重量轻、可靠性好、使用寿命长、功耗低。此外,半导体激[/font][font=&]光器采用低电压恒流供电方式,电源故障率低、使用安全,维修成本低。目前,半导体激光[/font][font=&]器的使用数量居所有激光器之首,某些重要的应用领域,过去常用的其他激光器,已逐渐被[/font][font=&]半导体激光器所取代。此外,半导体激光器品种繁多,既有波长较长的红外、红光,也有波[/font][font=&]长较短的绿光、蓝光,可以利用这些优势拓展激光粒度仪的测量范围, 提高测量精度。[/font][font=&]早期的半导体激光器激光性能受温度影响大,光束的发散角也大( 一般在几度到 20 度之[/font][font=&]间 ),所以在方向性、单色性和相干性等方面的性能并不理想。但随着科学技术的迅速发展,[/font][font=&]目前半导体激光器的的性能已经达到很高水平,光束质量也有了很大提高,因此世界上大多[/font][font=&]数品牌的激光粒度仪都使用半导体激光器做为光源,半导体激光器用作激光粒度仪的光源时,[/font][font=&]在控制电路上须采取恒流和恒温措施,以保证输出功率的稳定。[/font]

  • 青源峰达太赫兹科技有限公司刚刚发布了激光器工程师-青岛市职位,坐标青岛市,速来围观!

    [size=16px][color=#ff0000][b][url=https://www.instrument.com.cn/job/position-86332.html]立即投递该职位[/url][/b][/color][/size][b]职位名称:[/b]激光器工程师-青岛市[b]职位描述/要求:[/b]岗位职责:1、参与产品开发、研制,完成研发任务,光学系统的方案评估与研发设计;2、负责光成像产品系统从开发到样机调试与评价的全流程实施跟进。开展从光源到探测器的光学系统实验、安装、调试及结果分析;3、现有光学仪器的升级及改进;4、专利撰写,编制检验规程及相关技术文档。任职要求1、光学或光信息、激光、光电子等方向本科或以上学历,优秀的硕士应届生亦可;2、熟悉光纤光学原理、激光器原理、光电探测原理,有光机电一体化产品开发经验者优先考虑;3、熟悉各种光学器件(如WDM、PBS、环行器、光纤延迟线)、EDFA、SOA、AOM、脉冲光纤激光器、飞秒光纤激光器原理;4、熟悉自相关仪、光谱分析仪、光功率计、色散分析仪、光纤熔接机等仪器,具有光学系统搭建和调试实际经验者优先;5、熟练使用Matlab软件进行数据处理和仿真;6、良好的沟通能力,团队工作意识;良好的英文阅读能力。[b]公司介绍:[/b] 青岛青源峰达太赫兹科技有限公司是中国工程物理研究院流体物理研究所和青岛盛瀚色谱技术有限公司控股的高新技术企业,注册资本5000万元。中国工程物理研究院流体物理研究所主要从事核武器初级、高新技术武器、常规武器和军民融合技术研究,现有两院院士2人,副高以上科技人员200多人,国家级奖29项,省部级奖500+项。青岛盛瀚色谱技术有限公司专业从事[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/3p][color=#3333ff]离子色谱仪[/color][/url]及其核心部件的研发、生产、销售和技术服务,在离子色...[url=https://www.instrument.com.cn/job/position-86332.html]查看全部[/url][align=center][img=,178,176]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108160948175602_3528_5026484_3.png!w178x176.jpg[/img][/align][align=center]扫描二维码,关注[b][color=#ff0000]“仪职派”[/color][/b]公众号[/align][align=center][b]即可获取高薪职位[/b][/align]

  • 便携式拉曼光谱仪激光器使用寿命是多少

    [font=-apple-system, BlinkMacSystemFont, &][color=#05073b][size=18px]  便携式拉曼光谱仪激光器使用寿命是多少,便携式拉曼光谱仪的激光器使用寿命并不是一个固定的数值,因为它受到多种因素的影响。以下是一些影响激光器使用寿命的关键因素以及相应的解释:  控制发射功率:合理地控制激光器的发射功率是延长激光器寿命的有效方法之一。控制发射功率可以缓解晶体加热的程度,从而减缓晶体老化的速度。  维护工作环境:保持工作环境的良好通风和恒温状态,控制温度在激光器所允许的范围内,能够有效地延长激光器的使用寿命。  日常维护工作:多关注激光器的运行状态,及时更换性能不佳的部件,定期清洗光学元件和泵浦激光器,做好日常维护工作,也可以有效延长激光器的使用寿命。  具体到数值上,由于不同品牌和型号的便携式拉曼光谱仪激光器存在差异,以及使用环境、操作方式等因素的不同,因此无法给出确切的使用寿命数字。  然而,一般而言,如果正确操作和维护,激光器的使用寿命可以达到数千小时甚至更长。但是,这只是一个大致的估计,实际使用寿命可能因具体情况而异。  为了延长便携式拉曼光谱仪激光器的使用寿命,建议用户遵循以下几点:  仔细阅读并遵守产品说明书中的操作和维护指南。  定期对激光器进行清洁和检查,确保其处于良好的工作状态。  避免将激光器暴露在极端温度、湿度或灰尘环境中。  遵循正确的开关机顺序和操作流程,避免对激光器造成不必要的损害。  总之,虽然无法给出便携式拉曼光谱仪激光器确切的使用寿命数字,但通过正确的操作和维护,可以有效地延长其使用寿命。[/size][/color][/font]

  • 求尼高力Impact410激光器配件

    我们1996年进口尼高力Impact410红外光谱仪,经广州德祥公司工程师检修确认激光器损坏,没有配件更换。请问哪位大侠能帮助维修或指点门路?

  • 投入高陷困境 谁来拯救玩不起的高能物理

    光纤激光点亮未来粒子加速器2013年08月21日 来源: 中国科学报 作者: 张冬冬 迟早,这些野心将会陷入困境——除非一些花费彻底便宜下来的新加速器技术得以实现。 在不断发展的高能物理隧道的尽头,光还会是光吗?该领域对更强大加速器的追求正在与社会为其支付费用的意愿相冲突。 高额投入带来困境 瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究组织(CERN)中的大型强子对撞机(LHC)拥有27公里长的圆形隧道,探测器和教堂差不多大,其费用有将近100亿美元。接下来,物理学家想要建造一个31公里长的国际直线对撞机,费用高达250亿美元,并且他们还在探讨建造更大的机器和更长的隧道。迟早,这些野心将会陷入困境——除非一些花费彻底便宜下来的新加速器技术得以实现。然而,一个欧洲物理学家团队在简单的光纤激光器中看到了希望。 几十年前,研究人员就已经知道激光脉冲可以加速带电粒子,但直到几年前,他们才能用该方法产生足够高质量的粒子束。余下需要克服的问题就是数量:能够在合理的效率下,以足够高的重复率产生足够强烈脉冲的激光并不存在。 现在,一些欧洲物理实验室的联盟称,它们可以在不建造一个新的高能激光机器的情况下满足必要的条件。这就需要使用光纤激光器——它们是电信行业的主力,并将其所有的产出结合成为一个超级粒子束。在欧盟为其长达18个月的试点项目投资50万欧元后,这些实验室使用64个光纤激光器顺利合并光束。如果欧盟下一个7年研究预算允许(目前尚未敲定),他们希望用成千上万个光纤扩展建成一个全尺寸的激光器。 循序渐进的尝试 物理学家不仅到达了国家预算的极限,同时也到了技术的极限。为了寻找新的物理现象,他们最终会加速轻子——比如电子和正电子——至超过5TeV(5万亿电子伏特)的能量。不过,若想使用今天的技术到达这一步,将耗费数百兆瓦(MW)的电力,相当于一个中型电站的所有输出。“没有技术可以为超过5TeV的轻子对撞机服务。”法国原子能委员会实验室的Roy Aleksan如是说。其难题在于,目前用于加速离子的无线电波无法提供足够大的动力,因此需要大量连续的微波腔以达到高能量。而这些微波腔并不能很有效地将插接电转化为电子束功率。 30多年前,美国加州大学洛杉矶分校的John Dawson和Toshiki Tajima提出了一个截然不同的策略:在激光激起的等离子体中对粒子进行加速。等离子体本质上是一种带电粒子(离子和电子)的气体。如果一个高能激光脉冲发射到等离子体中,激光的电场会排除那些很轻的电子,而更重的离子则很少移动,其尾流中就会有缺乏电子的正电荷泡沫,随后会出现一个负电荷(在电子重新涌入时形成)区域。结果就会形成一个和脉冲前进方向平行的强大电场。这种“尾流电场”可以大幅加速电子——来自等离子体的电子或是专门注入其中加以利用的电子。 当Dawson和Tajima提出这种尾流电场加速技术时,激光脉冲还无法足够短促有力。不过,20世纪80年代中期罗彻斯特大学的Gérard Mourou和Donna Strickland发明了啁啾脉冲放大(CPA)技术。通过该技术,研究人员可以得到10~100GV/m(GV/m为十亿伏每米)强度的尾流电场,比传统的射流加速(10~50MV/m)的能量强度要高3个数量级。不过粒子物理学家并没有严肃对待这种技术,因为它生产出的是质量差和低亮度的粒子束。 然而,2006年,加利福尼亚的伯克利国家实验室在仅仅3.3厘米长的等离子管道中创造出了一个高质量的1-GeV(十亿电子伏特)电子束时,怀疑者们开始对其刮目相看。2009年,国际未来加速器委员会和国际超高强度激光委员会设立了一个联合工作组,旨在调查这些新型激光技术如何帮助加速器的发展。在2011年发表的报告中,工作组草拟了一项计划——使用成百上千个激光等离子体模块构成的正负电子对撞机来加速粒子。该机器将比现在的加速器小很多——不过几千米长——而且很可能成本要小得多,而它将能够达到1到10TeV的能量。 光纤激光器登场 不过必要的激光器仍然不存在。尽管CPA使研究人员创造了具有足够高峰值功率的激光脉冲,但这种激光器通常会一秒一次地进行发射,对于产生强烈的粒子束来说过于缓慢。对应TeV数量级加速器的激光器需要每秒产生数以千计甚至数以百万计的脉冲,以避免巨大的能量消耗,同时还需要高的功率转换效率。“这就需要使其整体得到提高:高峰值功率、平均功率和效率。”Aleksan称。 该报告提出了一个长期的研发项目来开发必要的激光器。不过,目前在巴黎高等理工学院工作的Mourou有一个更好的想法:使用一个在电信行业中很普遍且便宜的工具,即光纤激光器——仅仅是掺杂了镱的光纤。在加入其他来源的光后,光纤激光器可以在高效率下以高重复率产生粒子束。而它们所缺少的是产生超短、大功率脉冲的能力。 因此,Mourou提出,联合成千上万个光纤激光器的产出以创造一个可以驱动TeV加速器的光束。该系统会通过从种子激光器中获得短脉冲、将脉冲拉伸并在大量光纤激光器中放大来进行运作。之后这些脉冲就会重新组合成一个单独的光束,并被压缩产生短的、大功率的脉冲,再将成千上万个光纤激光器产生的脉冲组合成为一个单独的光束。所有的光束都必须很精确地处于各自的相位,否则一些光束会破坏性地干扰其他光束,从而减弱最终形成的光束的能量。“人们觉得这很疯狂。”Mourou称。 Mourou促成了国际相干放大网络(ICAN)与CERN、英国南安普顿大学、德国弗劳恩霍夫研究所的同行的合作。在一年半的研究后,他们表示这种相干组合可以实现。在其于今年早些时候完成的最终验证中,他们将64个光纤激光器组成8×8的方阵,使其光束平行出现。在允许光束可以轻微重叠的前提下,研究人员能够观测到每个光束和离其最近的4个相邻光束的干涉模式。摄像机记录了这些模式,在检测了相位中的任何差异后,一个反馈回路会回到有问题的光纤激光器中,并立即调整相位恢复正常。 检测并调整一个粒子加速器所需要的约3万个光纤激光器是十分艰巨的任务——Mourou认为其艰巨程度相当于设计欧洲极大望远镜所遇到的挑战。不过ICAN的验证证明了这一原理的可行性。 ICAN项目吸引了其他看到高峰值功率和快速脉冲激光器希望的组织的注意。相同的技术可以为被称作自由电子激光器的一种X射线光源提供低成本的电子束来源;还可以提供癌症治疗的质子束以及医疗同位素。“ICAN项目预示着在基于激光和等离子体的粒子加速领域的一场革命。”俄罗斯罗蒙诺索夫莫斯科国立大学Skobeltsyn核物理研究所的Alexander Pukhov如是说。 在该项目的技术应用于其他领域之前,Mourou和其团队需要证明他们可以建造一个具有所需功能的全面的激光器。如果下一个欧盟研究预算可以提供他们所需的300亿欧元资金,他们也许可以说明其原理论证是否预示着粒子物理学的光明未来,还是仅为昙花一现。“他们需要开发出一个加速器。”Aleksan说,“然后人们就可以说‘这正是我们可以使用的东西’。”(张冬冬)

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