國內外雷射技術最新進展盤點:新型半導體及納米雷射器

2021-01-22 OFweek維科網

  7、雷射器組合靈活控制雷射脈衝

  單一雷射器的局限性主要有重複率和脈衝。但當五個雷射器結合成一個系統,這種局限性就被打破了。

  由南安普頓大學研發的這種新設備,可以產生任意振幅和相位分布的寬帶光信號——這種靈活的調製可以應用於電信、計量、檢測和材料加工。

  這種方法通過多個半導體雷射器的相干合成,每一個雷射器都以不同頻率的連續波模式運行。通過精確控制每個雷射器的輸出振幅和相位,就可能產生一系列複雜的脈衝光波形。研究人員用這套設備發出了100GHz的脈衝。

  博士研究生DaivdWu說:「通過整合較多數量的輸入雷射器,就可以獲得更短或者更複雜波形的脈衝或者更大的功率。也可以產生噪聲信號非常低(低到量子極限),重複頻率非常高(高於1THz)的脈衝。」

  任何對光脈衝的應用,通常是一個具有特定重複頻率、脈衝時間和脈衝形狀的波形。要設計和製造有精確要求的雷射器,是個挑戰。甚至對於某一雷射器解決方案,需考量其大小、複雜程度、操作便捷性等的關鍵因素。

  該組合方法起關鍵是鎖相半導體雷射為一個光頻梳,這確保每一個單獨的雷射器都有明確定義的互相干。雷射器可以全部集成在一個晶片中,實現一個集成化、低成本的脈衝發射器。

  8、高能量千赫茲亞納秒綠光全固態雷射器

  近日,由光電院和北京國科世紀雷射技術有限公司聯合研製的高能量千赫茲亞納秒綠光全固態雷射器,在國內首次實現了單脈衝能量達到40mJ,脈衝寬度662.7ps的千赫茲亞納秒雷射輸出,並通過了由中國計量科學研究院進行的第三方測試。

  該雷射器由種子源、再生放大器、多級高能量功率放大器和非線性頻率變化模塊組成,應用了脈衝斬波技術、快速電光開關控制、高消光比隔離組件設計、高主從比脈衝輸出控制、多級功率放大過程光束質量優化與控制等多項關鍵技術,最終實現532nm雷射輸出能量40mJ,脈衝寬度662.7ps,光參數積0.43mm*mrad,主從脈衝對比度>500:1的技術指標。該雷射器將提供給中國科學院雲南天文臺,主要用於低軌道空間碎片的高精度測距。

  9、科學家首次拍攝波粒二象性照片

  當紫外光照在金屬表面時,會造成一種電子發射。愛因斯坦將此解釋為入射光的「光電」效應,被認為只是一種波,也是一束粒子流。EPFL的一個由法布裡奧·卡彭領導的研究小組進行了一次「聰明的」反向實驗:用電子來給光拍照,終於捕獲了有史以來第一張光既像波,同時又像粒子流的照片。

  實驗設置大致為:發出一束雷射脈衝照射微細的金屬納米線。雷射給納米線上的帶電粒子增加了能量,使它們振動起來。光沿著這條微細納米線以兩個可能的方向傳播,就像高速路上的車輛。當波以相反的方向傳播,互相碰在一起時,就會形成一種新的波,看起來像停駐在那裡。在此,這種駐波成為實驗中的光源,向納米線的周圍輻射。

  實驗中所用的技巧在於,研究人員發射了一束電子接近納米線,用這束電子來給停駐的光波拍照,當電子和駐波在納米線上相互作用時,它們要麼加快,要麼減慢。用超快顯微鏡拍攝這一速度改變的位置,就能使駐波變得可見,就像光的波性指紋。

  而這種現象不僅能顯示出光的波狀特性,同時也顯示了粒子特性。當電子接近光駐波時,它們會「撞擊」光粒子,也就是光子,這會影響它們的速度,讓它們的速度更快或更慢。這種速度的變化顯示了電子和光子之間的能量「包」(量子)的交換,正是這些能量包的出現,顯示了納米線上的光的粒子性。

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