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超快光纤激光器应用于特殊材料研究

导读: 光纤激光技术的发展不仅仅局限于工业激光制造业:更跨足切割、焊接和材料加工等光纤激光器应用的多样性。

  光纤激光技术的发展不仅仅局限于工业激光制造业:更跨足切割、焊接和材料加工等光纤激光器应用的多样性。健全的内部设计结构和基于光纤架构的低维护成本,再加上出色的性能参数,如超短脉冲宽度,更高的脉冲能量,灵活可变的重复频率,更宽的波长范围和相位锁定,更能满足多用户对激光光源设施扩展功能的创新与研究。

  在过去几年内,光纤激光器已经使得市场需求递增,现在市场占有率超过整个非二极管激光部分的10%。虽然大部分的市场渗透率一直局限于工业制造业,光纤激光器在一键式可靠性,固有的稳定性和方便操作的优势,呼吁更广泛的应用客户群。

  通过新的应用与传统激光器市场的占有率对比,光纤激光器的市场进一步提升是有可能的。研究人员也正在使超快光纤激光技术应用在多用户应用上,如斯坦福SLAC 国家加速器实验室(National Accelerator Laboratory in Stanford)和劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)(Lawrence Berkeley National Laboratory in Berkeley),他们都在加利福尼亚州。同步加速器和自由电子激光器(FELs)的发展,给研究者提供了通往更亮、更短的X 射线源。多年来,斯坦福同步辐射光源(SSRL)提供X 射线脉冲,研究材料的分子和晶体结构。最近,一个“低-α 模式”的研发,X 射线脉冲可达到1 ps。

  同时,在斯坦福直线加速器中心(SLAC)的直线加速器相干光源(LCLS)提供亚百飞秒脉冲,在波长短至0.15nm 时大约1012 个X 射线光子。这些超快稳固的X 射线脉冲,同时具有高的空间和时间的连贯性,使新的科学领域的研究从3-D 成像和重要的生物分子动力学研究到表征物质的瞬时状态研究。

  在同步加速器和自由电子激光器(FELs)里,能量是通过电子束在一变化的磁场中传递得到的。电子行进路线受变换极性的磁体阵列影响,来回弯曲,导致以光的形式释放能量。就同步加速器而言,激光是空间不连续的,典型脉冲是100fs,但是自由电子激光器(FELs)发射出强烈的空间相干光光束,脉宽短至几十飞秒。为了工作在稳定的X 射线波长,电子束必须紧束,以便他们与释放出来的光相互相干(有效地实现受激辐射)。

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