科學家研發新型高亮度相干光源

2021-01-20 科學網

 

在產生脈衝的電場背景下，中紅外脈衝頻譜的藝術圖像。圖片來源：ICFO/L.Maidment, U. Elu & J. Biegert

分析光學方法對現代社會至關重要，因為它們允許快速和安全地識別固體、液體或氣體中的物質。這些方法依賴於光與這些物質在光譜的不同部分發生不同的相互作用。例如，紫外光譜可以直接訪問物質內部的電子躍遷，而太赫茲對分子振動非常敏感。

這些年來許多技術開發實現了高光譜和成像，允許科學家觀察諸多現象，例如分子摺疊時其行為、旋轉或振動以便理解癌症標記、溫室氣體、汙染物，甚至是有害物質。這些超靈敏技術已被證明在食品檢測、生物化學傳感，甚至文化遺產等領域中非常有用，可用於研究古物、繪畫或雕塑材料的結構。

一個長期存在的挑戰是缺乏能夠覆蓋如此大的光譜範圍和足夠亮度的緊湊光源。同步加速器可以提供光譜覆蓋，但它們缺乏雷射的時間相干性，而且這種光源只能在大規模用戶設施中使用。

在近日發表在《自然—光子學》上的一項研究中，西班牙光子科學研究所、德國馬普學會光科學研究所、庫班州立大學、馬克斯波恩非線性光學和超快光譜研究所等機構組成的一個國際研究小組，報告了一種結構緊湊、亮度高的中紅外驅動源，它將充氣反諧振環光子晶體光纖與新型非線性晶體相結合。該設備能提供從340 nm到40000 nm的7倍頻相干光譜，光譜亮度比最亮的同步加速器設備之一高2~5個數量級。

研究人員表示，未來的研究將利用該光源的少周期脈衝持續時間，進行物質和材料的時域分析，從而為分子光譜、物理化學或固體物理等領域的多模態測量方法開闢新途徑。（來源：中國科學報 魯亦）

相關論文信息：http://dx.doi.org/10.1038/s41566-020-00735-1

 

版權聲明：凡本網註明「來源：中國科學報、科學網、科學新聞雜誌」的所有作品，網站轉載，請在正文上方註明來源和作者，且不得對內容作實質性改動；微信公眾號、頭條號等新媒體平臺，轉載請聯繫授權。郵箱：shouquan@stimes.cn。

相關焦點

  • 新型相干光源緊湊亮度高
    這些年來許多技術開發實現了高光譜和成像，允許科學家觀察諸多現象。這些超靈敏技術已被證明在食品檢測、生物化學傳感甚至文化遺產等領域中非常有用，可用於研究古物、繪畫或雕塑材料的結構。一個長期存在的挑戰是缺乏能覆蓋如此大的光譜範圍和有足夠亮度的緊湊光源。
  • 科學網—新型相干光源緊湊亮度高
    這些年來許多技術開發實現了高光譜和成像，允許科學家觀察諸多現象。這些超靈敏技術已被證明在食品檢測、生物化學傳感甚至文化遺產等領域中非常有用，可用於研究古物、繪畫或雕塑材料的結構。 一個長期存在的挑戰是缺乏能覆蓋如此大的光譜範圍和有足夠亮度的緊湊光源。同步加速器可以提供光譜覆蓋，但它們缺乏雷射的時間相干性，而且這種光源只能在大規模用戶設施中使用。
  • 《Nature》子刊:跨越UV到THz的相干光的高亮度光源
    江蘇雷射聯盟導讀： 一個國際研究團隊的科學家在《 Nature Photonics》上報導了一個新穎的技術用於高亮度的相干光和較少周期源的跨度自UV到THz中的7個光學倍頻程。測量應用和7個光學倍頻程相干光源的排列布局在過去的許多年裡，許多技術得到快速發展並用來實現了超光譜技術和影像的發展，使得科學家們可以觀察相關的行為，例如，當分子摺疊，旋轉或者振動時以理解識別癌症的標記，溫室氣體效應，汙染物或者甚至是一些對我們人類有害的物質。這些超敏感技術證明在相關的食品檢查，生物化學傳感或者甚至在 文化遺產等方面都被證明時非常有用的。
  • 直下式高亮度LED背光源的實現方案
    此次發布的52英寸全高清LED背光液晶電視，採用了只降低黑暗圖像部分的背光亮度、由三星自主研發的「變色龍LED背光(ChameleonLEDBacklight)」技術。動態對比度達到50萬：1,耗電量最多可降低50%。而且，通過高速影像模式，能夠實現圖像抖動及殘像少、色彩鮮明的影像畫質。由此看來，LED背光源性能完全超越CCFL背光源已經成為可能。
  • [大國重器-中科院重大科技基礎設施]大連相干光源
    此外，大連相干光源研發團隊還在世界上首次在種子型自由電子雷射中採用了「taper 波蕩器」技術，使得 HGHG 模式的極紫外雷射脈衝峰值功率達到了 210 μJ，是設計指標的 2 倍。2018年度，大連相干光源總體運行平穩，整體光源性能得到進一步優化，出光品質得到明顯提升，有效保障了科學研究的開展。
  • 「大國重器-中科院重大科技基礎設施」大連相干光源
    目前，大連相干光源整體運行情況良好，單個脈衝長度為皮秒或百飛秒量級，包含超過 100 萬億（1014）個光子，波長可在整個極紫外區域（50—150 nm）完全連續可調，具有完全的相干性。此外，大連相干光源研發團隊還在世界上首次在種子型自由電子雷射中採用了「taper 波蕩器」技術，使得 HGHG 模式的極紫外雷射脈衝峰值功率達到了 210 μJ，是設計指標的 2 倍。
  • 大連相干光源首次出光
    9月24日，由國家自然科學基金委資助的基於可調極紫外相干光源的綜合實驗裝置的主體——大連相干光源的安裝工程全部完成。
  • 技術解讀:高亮度多模光纖雷射器優勢何在?
    隨著雷射應用技術的發展，在工業加工、空間光通訊、光電對抗等諸多領域都需要使用高功率、高光束質量的雷射光源。一般來說，光束質量M2＜1.3稱為單模雷射，1.3＜M2＜2為準單模雷射，M2＞2為多模雷射。在多模雷射裡面，2＜M2＜4可以稱之為高亮度多模雷射器。
  • 高亮度LED固態照明光源與傳統光源的光效對比具有哪些優勢
    打開APP 高亮度LED固態照明光源與傳統光源的光效對比具有哪些優勢 發表於 2019-07-15 08:49:21 此間，由於大型照明光源電氣公司的介入，例如PHILIPS和OSRAM，高亮度白光LED的光效取得了突破性的改進，並且迅速地開始進入普通照明的應用領域。目前，高亮度白光LED的光效在良好的散熱條件下，已經超越了螢光燈的光效。隨著更多的技術與資本投入，高亮度LED的光效在不斷的提高，而其成本則開始快速的下降，最終其性能價格比必將為普通消費者所接受。
  • 科學家利用大連相干光源發現最小冰立方新結構—新聞—科學網
    利用大連相干光源發現最小冰立方新結構   李欽明供圖   近日，中科院大連化學物理研究所分子反應動力學國家重點實驗室大連光源科學研究室研究員江凌和院士楊學明團隊與清華大學教授李雋研究團隊合作
  • 相干高功率高亮度的全自動半導體雷射器系統
    相干最新推出的全自動半導體雷射器系統可提供更高的輸出功率和亮度。特別是這種HB半導體雷射器系統可通過200um芯徑、0.22數值孔徑的光纖提供75W 808nm雷射輸出，或者可通過400um芯徑、0.22數值孔徑的光纖提供75W 976nm的輸出。
  • 「大連先進光源」預研項目正式啟動
    「大連先進光源」全稱為「高重複頻率極紫外自由電子雷射裝置」，它是一套工作在極紫外（含軟X射線）波段的高重複頻率自由電子雷射裝置，將超導加速器技術、超快雷射技術、高靈敏度探測技術等技術緊密結合起來，有望成為世界上獨特的綜合性基礎科學研究平臺，有力地推動能源化學、凝聚態物理、原子分子物理、結構生物學、先進材料等學科領域，以及相關高技術產業的精密加工和尖端製造的發展
  • 大連化物所發展基於大連相干光源的中性團簇紅外光譜實驗方法
    近日，中國科學院大連化學物理研究所分子反應動力學國家重點實驗室研究員江凌、中科院院士楊學明、張東輝團隊，與清華大學教授李雋合作，在中性水團簇研究方面取得新進展，發展了基於大連相干光源的中性團簇紅外光譜實驗方法。　　團簇在能源催化和大氣霧霾等諸多化學過程中廣泛存在，團簇表徵與性能研究對詮釋化學反應機理至關重要。
  • 上海光源與用戶合作在國際上首次實現非相干X射線衍射成像
    目前X射線晶體衍射結構分析手段只能對具有周期性結構的晶體實現原子級的三維顯微結構分析，而X射線相干衍射成像可以實現對非周期性結構物體具有原子級空間分辨能力，然而這種方法卻需要全相干X射線照明，存在較大的局限性。
  • 高亮度固體雷射器技術發展研究
    2009 年，美國諾斯羅普 · 格魯曼公司發布了 7 路傳導冷卻端面泵浦板條（CCEPS）相干合成雷射輸出的實驗結果：輸出功率為 105.5 kW，光束質量 BQ 因子小於 3，電光轉換效率達 19.3%，從零到滿負荷輸出的時間僅為 0.6 s，累計運行時間超過 85 min [3,4]。這一實驗成為高亮度固體雷射器發展的裡程碑。
  • 「大連光源」給分子原子「拍電影」
    作為我國最新一代光源「極紫外自由電子雷射裝置」，「大連光源」即「基於可調極紫外相干光源的綜合實驗研究裝置」終於進入正式運行階段。近日，這個由中科院大連化學物理研究所和上海應用物理研究所聯合研製的項目一期通過專家驗收，標誌著該裝置完成各項建設任務。
  • 「大連光源」一期項目通過專家驗收 進入正式運行階段
    」（簡稱「大連相干光源」或「大連光源」一期項目）通過了基金委組織的專家驗收。當時，由楊學明、趙振堂、王東領導的大連化物所和上海應物所聯合研發團隊，提出了在我國率先建設基於國際上新一代極紫外高增益自由電子雷射的綜合實驗裝置的計劃。經過中國科學院推薦申請和層層嚴格評審，該項目於2012年獲得了國家自然科學基金委的立項資助，專項經費1.033億元。項目啟動後，聯合研發團隊專家精誠合作，對國際上自由電子雷射裝置開展了詳細調研，並於2013年12月確定了最終的技術方案。
  • 光源亮度是怎麼回事?
    眾所周知，對於投影機來說，亮度是一個極為重要的指標，說誇張一點，可以稱得上是投影機「安身立命」之本。然後，近來在投影市場尤其在家用市場上，出現了光源亮度這一概念，今天小畫就和大家探討下這個「光源亮度」的概念。
  • 投影儀用LED光源有哪些優勢?亮度不高早已成過去式
    投影儀用LED光源有哪些優勢？亮度不高早已成過去式 最近LED光源投影儀不斷進入人們的視野，不斷刷新人們的認知。
  • 全球最大光源將落戶北京 亮度比瑞士最先進光源高10倍
    「最大光源」沙盤。李博 攝 　　全球最大高能同步輻射光源將落戶懷柔科學城。建成後，這座直徑達700米的圓環建築將成為雁棲湖畔北京「新地標」。　　北京懷柔綜合性國家科學中心建設方案近日獲批，這座規劃建設中的科學城規劃面積為41.2平方公裡，將成為世界級的重大科技基礎設施集群。國內外頂尖科學家、世界一流大學和科研機構也將聚集於此，形成原始創新的高地。