激光行业一周热点新闻回顾:嫦娥上天与新型激光器
团队还利用自主研发的设备结合CAM软件UG的加工路径规划功能,实现了复杂形状尤其是不规则曲面的加工,未来将用于航空发动机用特种材料的加工。相关工作在今年美国ASME/MSEC2013年会上报道;利用该平台的特种加工进展在今年的中国机械工程学会特种加工年会报道。
6、意大利自由电子激光器最新进展
意大利的自由电子激光器——FERMI,采用了“新聚束”技术产生极紫外种子光,并通过双级级联频率上转换,最终在水窗口波段(2.3~4.4nm)中形成了相干的软X射线。
位于意大利迪里亚斯特的自由电子激光器(FERMI)是为交叉学科研究而建造的,近日FERMI的科学家们报导了全相干软X射线脉冲的产生,他们采用了一种双级级联高增益谐波(HGHG)的结构。FERMI科学家们的研究成果十分先进,不仅在迄今为止已报导的HGHG自由电子激光器中输出波长最短,而且可作为一种稳定、高强度的光源,对研究噪声自放大自发辐射(SASE)光谱的科学家们十分有吸引力。
由于FEL激光器中的自由电子并未没有被限制在固定的能级上,因此在其输出波长方面也就没有了固定的限制。研究人员在二十世纪八十年代提出了基于SASE的设计结构,并从二十世纪九十年代开始着手研究如何获得更短的输出波长。SASE中的光辐射是单程饱和放大的,因此SASE并不需要光学谐振腔——这在实际应用中有着重要的优点,因为事实上很难寻找到合适的短波长反射元件。在2000年,德国电子同步加速器实验室(DESY)的研究人员首次在实验上证明了SASE的正确性,其输出波长为109nm。随后,SASE的输出波长扩展至X射线范围内,如美国SLAC国家加速器实验室的线性相干光源(LCLS)和日本春天-8纳米紧凑自由电子激光器(SACLA)。SASE被集中应用于各个科研领域,包括原子和分子物理、化学、生物以及材料科学。SASE的输出光为横向相干光,其峰值亮度比之同步辐射高十个数量级。然而,类似传统型激光器中的受激辐射光放大,SASE最初是从随机噪声中产生的,并且没有光谱滤波器,因此其内在的时间相干性是很差的。SASE的宽噪声谱有时候对研究人员来说是个麻烦。
有如下一些方法来克服SASE的这个缺陷。第一种方法是加入一个光学谐振腔,尽管这样需要制造一长串稳定的电子束来保证光束往返多次传输——有时在目前的线性FEL装置中难以实现。另一种方法是加入一个外相干的种子源,来提高输出光束的时间相干性。在真空环境下,利用高次谐波做种子源的自由电子激光器已经研制成功,并可以输出极紫外光波。然而,当波长变短时,种子光强度变低,这也成为这种设计方案目前最大的局限性。作为改进方案,研究人员提出了“自种子源”结构,选用单色SASE 做相干种子源,输出波长极大的变短,使得LCLS 装置能够输出硬X 射线。在自种子源结构中,晶体被安装在波荡器的中央,使得SASE 从波荡器上半部分输出的光变为单色光,接着这束单色光用做波荡器下半部分光放大过程的种子源。这样能够获得近傅里叶变换极限的光脉冲,但是由于未达到饱和以及光束能量抖动,两个脉冲间强度的波动依然较大。
7、德国未来奖
一项德国产学研联合开发并已投入实际应用的超短脉冲激光工业精加工技术4日晚获得德国总统高克颁发的德国未来奖。
获得这一奖项的是分别完成这项技术基础研究和加工技术开发及应用的德国耶拿大学、博世有限公司和通快激光公司的3名研究人员。耶拿大学校长迪克说,本次获奖充分证明大学基础研究和工业加工密切合作的优势。
传统的激光加工术往往会使金属、玻璃等加工原材料受热熔化,精度难以控制,需要费时费钱的再加工。由上述三方合作开发的超短脉冲激光精加工技术能将高能激光脉冲非常精确地导向微小的加工位置,材料受热范围直径仅约10纳米。高能激光脉冲能在几飞秒或几皮秒内(1飞秒等于千万亿分之一秒,1皮秒等于1000飞秒)将原材料迅速气化,不留残渣,周围材料也不会变形受损。
研究人员说,这项技术可迅速、精确、大批量加工包括钻石在内的各种材料,应用领域非常广泛,包括用于加工越来越薄、硬度越来越高的手机显示屏和人体耐受性更强的体内移植物。用这种技术加工的高精度发动机燃油喷嘴可节约燃油近20%。博世公司已用这一技术大批量加工各种精密元件并计划开发更多新产品。
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