用於光學相干層析的高功率波長掃描雷射源

        作者：Gail Overton

        目前，傅立葉域光譜光學相干層析（OCT）技術廣泛用於生物醫學成像領域。它可以提供微米量級的解析度。具有高調諧速度以及高輸出功率的新型波長掃描雷射源，對提高光學相干層析的性能起到了關鍵作用。最近，加拿大的多倫多大學和Ryerson大學的研究人員採用傅立葉域鎖模（FDML）技術，研發出了至今為止功能最為強大的波長掃描光源。[1]他們使用輸出功率為52.6mW的光纖雷射器，在中心波長1320nm處、以62.6kHz的重複率掃描 113nm的調諧範圍。由於該光源相干長度較長，因而空氣中OCT的測距深度提高到8.1mm，軸向解析度達7.9μm（對應的組織內解析度為 5.8μm，假設組織的折射率為1.3）。

        該波長掃描光源在環形光纖雷射器中採用寬帶半導體光放大器（SOA，購於Covega公司）作為放大介質，並配有3.3km長的光纖延遲線。光纖準直器用於在光纖以及多角掃描儀之間進行光耦合。掃描儀由830線/mm的光柵、共焦望遠鏡、72面多角鏡（購於Lincoln Laser公司）以及鍍金反射鏡構成。
具有特定波長的光束在特定的時間通過旋轉的多角鏡反射，然後入射到雷射腔。系統的波長調諧範圍由多角鏡的面數、共焦望遠鏡的焦距以及光柵周期決定。在掃描範圍112nm、光纖延遲線長度為3.3km的條件下，能夠獲得62.6kHz的掃描頻率，這與計算獲得的62.7kHz的鎖模頻率相一致。

 

 

        通過測量峰值傅立葉靈敏度與反射深度的函數關係，研究人員研究了該雷射源的相干長度。實驗中獲得了8.1mm的OCT測距深度，對應於空氣中16.2mm的光程差，並且靈敏度下降了8.7dB（1/e2值）。當測距深度超過15mm時，依然能夠區分不同的傅立葉分量。

        研究人員認為高輸出功率、高重複率以及相干長度較長的波長掃描雷射源用途廣泛，例如實時三維生物醫學成像以及在建築物、水壩、石油開採中，對應變以及溫度進行光學傳感。

參考文獻
1.G.Y. Liu et al., Optics Express 16(18) 14095 (Sept. 1, 2008).

        可產生兩束雷射的新型雷射器

        美英的兩名研究人員發現了可產生兩束雷射的新型雷射器。兩人在導師的指引下，建立了一個小型金屬雷射器，稱之為量子級聯雷射器，而後他們驚奇地發現，該器件發出的雷射束不是一條，而是兩條。其中一束光是普通的雷射束，而另一束則具備不同尋常的特性，只需要非常少的能量就可以產生。這無疑為新型物理雷射器帶來了福音，只要可以將普通的雷射束屏蔽掉，就可以獲得更好、更省電的雷射。

        此次新發現很可能對於空氣品質監測、醫療診斷、國土安全以及其他化學品應用領域產生重要影響。

        發動機異種材料雷射焊接取得新進展

        渦輪增壓器是柴油發動機的關鍵部件，能有效改善發動機動力性能，其異種材料焊接質量對整機性能起著決定性作用。中科院力學研究所發動機科學與工程聯合實驗室在渦輪增壓器異種材料雷射焊接技術方面取得了重要進展。實驗室提出的新焊接方法，解決了由於異種金屬熱物理性質的差異而出現的焊縫偏熔和未熔合現象。研究表明，採用優化後的焊接工藝可以保證焊縫抗拉強度高於母材。
與傳統焊接工藝相比，優化後的雷射焊接工藝不但滿足了高焊接強度要求，還極大地提高了焊接效率，為提高柴油發動機性能提供了重要技術保障。