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7、英國(guó)研制出世界上功率最大的太赫茲激光器芯片

英國(guó)利茲大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出了世界上功率最大的太赫茲激光器芯片。據(jù)報(bào)道，該研究團(tuán)隊(duì)研制的量子級(jí)聯(lián)太赫茲激光器的輸出功率超過(guò)1W。新記錄比去年維也納團(tuán)隊(duì)的記錄高出一倍以上。

電子與電氣工程學(xué)院太赫茲電子專家埃德蒙林菲爾德教授指出，即使可以構(gòu)建一個(gè)能夠產(chǎn)生大功率太赫茲輻射的大型儀器，但其應(yīng)用是非常有限的，我們需要的太赫茲激光器不僅能夠提供高功率光源，而且還要實(shí)現(xiàn)便攜式和低成本。利茲團(tuán)隊(duì)研制的太赫茲量子級(jí)聯(lián)激光器的尺寸只有幾個(gè)平方毫米。

林菲爾德教授說(shuō)，這些激光器的工作過(guò)程非常微妙，不同的半導(dǎo)體材料，如砷化鎵層建立了一個(gè)原子單層。精確地控制每一獨(dú)立層的厚度和組成，構(gòu)建半導(dǎo)體材料層數(shù)在1000到2000之間。他們突破新型激光器功率記錄要?dú)w功于具有的利茲專業(yè)知識(shí)制造這些層狀半導(dǎo)體材料，以及合理設(shè)計(jì)這些材料開(kāi)發(fā)出高功率激光器件的能力。

8、美研制紫外激光器 用于生化探測(cè)

目前"緊湊型中紫外技術(shù)"(CMUVT)項(xiàng)目已經(jīng)完成，DARPA希望在此基礎(chǔ)上研制LUSTER。CMUVT項(xiàng)目研發(fā)出了創(chuàng)紀(jì)錄的高效大功率中紫外線發(fā)光二極管，紫外線波長(zhǎng)接近LUSTER的紫外光波長(zhǎng)。 但發(fā)光二極管對(duì)化合物識(shí)別的靈敏度有限，因此DARPA希望LUSTER項(xiàng)目能夠開(kāi)發(fā)出新的激光技術(shù)，使其準(zhǔn)確度和靈敏度不低于當(dāng)前昂貴的激光系統(tǒng)，而其穩(wěn)定性和成本又與發(fā)光二極管相當(dāng)。格林透露，除了用于探測(cè)戰(zhàn)場(chǎng)或國(guó)內(nèi)大規(guī)模恐怖襲擊中可能出現(xiàn)的化學(xué)與生物戰(zhàn)劑，紫外激光器還有許多其他用途，例如醫(yī)療診斷、先進(jìn)制造和緊湊的原子鐘。

LUSTER項(xiàng)目可考慮采用多種不同的技術(shù)方法，只要他們能夠發(fā)出220-240納米波長(zhǎng)的深紫外光，其功率輸出大于1瓦，功率轉(zhuǎn)換效率大于10%，導(dǎo)線寬度小于0.01納米。

9、歐洲與美國(guó)聯(lián)合研制高重頻先進(jìn)拍瓦激光器

歐洲正與美國(guó)等國(guó)家聯(lián)合研制"高重頻先進(jìn)拍瓦激光器（HAPLS）"。HAPLS設(shè)計(jì)最終能夠產(chǎn)生的功率峰值超過(guò)1拍瓦（10的15次方瓦），即每個(gè)脈沖在小于30飛秒（飛秒為10的負(fù)15次方秒，30飛秒為0.00000000000003秒）的時(shí)間內(nèi)能夠產(chǎn)生30焦耳的能量。30飛秒的時(shí)間可以看作以光速穿越人的一根頭發(fā)粗細(xì)的距離所需要的時(shí)間。

HAPLS系統(tǒng)激光脈沖的頻率為10赫茲即每秒重復(fù)10次，與現(xiàn)在的千兆兆瓦系統(tǒng)相比，在高重頻的情況下產(chǎn)生1千兆兆瓦以上的功率是HAPLS系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。

HAPLS由兩個(gè)相連的激光系統(tǒng)構(gòu)成。整個(gè)裝置長(zhǎng)17米、寬4.6米，外加占地4平方米的激光脈沖壓縮機(jī)。第一個(gè)組成部分稱為"二級(jí)管泵固體激光器"，其作用是為第二個(gè)組成系統(tǒng)即"啁啾脈沖放大器短脈沖激光器"提供能量。"二級(jí)管泵固體激光器"功率放大器將使用摻釹玻璃放大器板（這與美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置相同），在10赫茲重頻的情況下產(chǎn)生200焦耳能量，平均功率達(dá)到2000瓦。在"二級(jí)管泵固體激光器"的輸出端，利用頻率轉(zhuǎn)換器使頻率加倍，從紅外轉(zhuǎn)變成綠光頻率，以匹配短脈沖激光器的吸收譜帶要求。HAPLS的短脈沖激光系統(tǒng)將使用摻鈦藍(lán)寶石作為放大介質(zhì)，可從"二級(jí)管泵浦固體激光器"的能量轉(zhuǎn)換成脈寬為30飛秒、能量為30焦耳、峰值功率超過(guò)1拍瓦的激光脈沖。

HAPLS將安裝在位于歐洲捷克共和國(guó)的歐洲極端光基礎(chǔ)設(shè)施（ELI）中，該設(shè)施目前仍在建設(shè)當(dāng)中。HAPLS兩個(gè)激光系統(tǒng)由美國(guó)能源部勞倫斯•利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、建造和組裝。HAPLS系統(tǒng)計(jì)劃在2016年從美國(guó)運(yùn)往歐洲，并將在2017年進(jìn)行首次試驗(yàn)。

10. 耐基激光器創(chuàng)吉尼斯世界紀(jì)錄

由美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室（NRL）組織實(shí)施的耐基氟化氪（KrF）激光器實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)近5年的實(shí)驗(yàn)，終于創(chuàng)造了一項(xiàng)吉尼斯世界紀(jì)錄：超過(guò)1000公里/秒的“最高發(fā)射速度”，相當(dāng)于每小時(shí)225萬(wàn)英里。

此前紀(jì)錄由日本大阪大學(xué)激光工程研究所在2006年創(chuàng)造并一直保持，他們用一種釹玻璃（Nd:glass）激光器，能把目標(biāo)加速到700公里/秒，現(xiàn)在這一紀(jì)錄被美國(guó)NRL打破。新的氟化氪激光器技術(shù)具有更多優(yōu)勢(shì)，能產(chǎn)生短波和高度均勻的壓力。NRL等離子物理學(xué)分部與一個(gè)日本研究小組合作對(duì)此進(jìn)行了演示。

“用高度加速的粒子撞擊靜止箔片會(huì)產(chǎn)生熱核聚變，根據(jù)反應(yīng)中的中子能量擴(kuò)散來(lái)看，對(duì)撞壓力達(dá)到了10億個(gè)大氣壓，”NRL激光等離子分部的馬科斯•卡拉斯克說(shuō)，“這一成果表明，氟化氪激光器能有效產(chǎn)生高度均勻的壓力，這種高壓在慣性約束聚變中是壓縮燃料所必需的。”

在實(shí)驗(yàn)中，要把極薄的塑料箔在不到1毫米距離內(nèi)加速到1000公里/秒，讓高速運(yùn)動(dòng)的箔片與一個(gè)靜止箔片對(duì)撞，產(chǎn)生熱核聚變反應(yīng)所需的溫度并放出中子。激光器產(chǎn)生的高壓可用于擠壓物質(zhì)，加速目標(biāo)物體，在慣性約束聚變和一些高能量密度的研究中大有用處。

由于該研究在“探索未來(lái)清潔能源”方面具有重要意義，NRL于2014年2月獲得了官方的吉尼斯世界紀(jì)錄證書(shū)。卡拉斯克說(shuō)，該實(shí)驗(yàn)自2009年開(kāi)始以來(lái)，NRL提高了標(biāo)準(zhǔn)。研究人員改進(jìn)了激光脈沖形狀，耐基激光裝置已達(dá)到目標(biāo)速度1180公里/秒。

編后語(yǔ)：

瑞典科學(xué)家諾貝爾曾有句名言：“科學(xué)研究的進(jìn)展及其日益擴(kuò)充的領(lǐng)域，將喚起我們的希望。”盡管與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)的科技水平仍有待提高，科技創(chuàng)新的體制壁壘仍有待打破，但中國(guó)科技已經(jīng)彰顯的無(wú)窮力量，正成為拉動(dòng)國(guó)家發(fā)展的主力引擎。這足以令人相信，科技創(chuàng)新將令我們的國(guó)家充滿希望，“中國(guó)夢(mèng)”也會(huì)因?yàn)橐淮未蔚目萍纪黄贫�變得更加清晰�?

目前我國(guó)全社會(huì)在科技領(lǐng)域的研究與開(kāi)發(fā)（R&D）經(jīng)費(fèi)投入已超過(guò)1萬(wàn)億元，總量與日本相當(dāng)，位列世界前三；R&D經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度（與GDP之比）突破2%，超過(guò)了歐盟。“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”真正成了全民共識(shí)。希望中國(guó)科技大踏步地邁進(jìn)，實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展的制度優(yōu)勢(shì)，結(jié)出了豐碩的科學(xué)果實(shí)。