786亿欧元:展望2020推动光电子产业
2013年欧洲激光领域相关进展:
1、高重频先进拍瓦激光器
欧洲正与美国等国家联合研制“高重频先进拍瓦激光器(HAPLS)”。HAPLS设计最终能够产生的功率峰值超过1拍瓦(10的15次方瓦),即每个脉冲在小于30飞秒(飞秒为10的负15次方秒,30飞秒为0.00000000000003秒)的时间内能够产生30焦耳的能量。30飞秒的时间可以看作以光速穿越人的一根头发粗细的距离所需要的时间。
HAPLS系统激光脉冲的频率为10赫兹即每秒重复10次,与现在的千兆兆瓦系统相比,在高重频的情况下产生1千兆兆瓦以上的功率是HAPLS系统的主要特点。
HAPLS由两个相连的激光系统构成。整个装置长17米、宽4.6米,外加占地4平方米的激光脉冲压缩机。第一个组成部分称为“二级管泵固体激光器”,其作用是为第二个组成系统即“啁啾脉冲放大器短脉冲激光器”提供能量。“二级管泵固体激光器”功率放大器将使用掺钕玻璃放大器板(这与美国国家点火装置相同),在10赫兹重频的情况下产生200焦耳能量,平均功率达到2000瓦。
在“二级管泵固体激光器”的输出端,利用频率转换器使频率加倍,从红外转变成绿光频率,以匹配短脉冲激光器的吸收谱带要求。
HAPLS的短脉冲激光系统将使用掺钛蓝宝石作为放大介质,可从“二级管泵浦固体激光器”的能量转换成脉宽为30飞秒、能量为30焦耳、峰值功率超过1拍瓦的激光脉冲。
HAPLS将安装在位于欧洲捷克共和国的欧洲极端光基础设施(ELI)中,该设施目前仍在建设当中。HAPLS两个激光系统由美国能源部劳伦斯·利弗莫尔实验室负责设计、建造和组装。HAPLS系统计划在2016年从美国运往欧洲,并将在2017年进行首次试验。
HAPLS能够产生超短、高能激光脉冲,这种脉冲可以作为二次源产生电磁辐射(如高亮度X射线)或加速带点粒子(电子、质子或离子)。这种激光技术在物理、医学、生物学和材料科学领域都有应用。
2、世界最强激光器
近日,一个欧洲大国为两台钛蓝宝石激光器下了订单,每台激光器输出功率达10皮瓦,是现有最强激光器输出功率的9倍之多。
与激光器一样特别的地方是交付的地点——罗马尼亚的默古雷莱,一个人口11000人的小镇,曾经是前苏联研究反应堆的故址。今年6月,研究人员破土动工建造另一台激光器的新型研究中心。
虽然在罗马尼亚的研发支出是欧洲最低的,但前东欧集团国家不大可能承担该项目的3.56亿欧元建设成本。相反,欧盟有望承担大部分建设成本,因其计划在匈牙利和捷克共和国建造两个大型设施,随着第四个项目的筹划,这三个项目将组成极端光基础设施(ELI)——利用欧盟结构基金推进研究项目。
ELI将带领我们进入一个全新时代,一个率先使用结构基金的国际科研基础设施。
由三分之一以上的欧盟预算构成的结构基金,旨在减少整个欧洲的经济差距。通常用于支付地方项目,如道路维修、施工电源线或清理工业废料,而不是超强激光器。虽然任何成员国都可以申请这些基础设施的资金,大部分自己用于较为贫穷国家。
相反,ELI是一个国际性的研究机构,将为科学家提供更高能量、更高强度、更快速度的激光器实验,法国和英国希望主持该项目,很早就制定了2006欧洲研究技术路线图。但是结构基金却提供给了捷克共和国、罗马尼亚、匈牙利,鼓励其主持该项目。罗马尼亚希望能够吸引技术公司建立默古雷莱“激光谷”,该地区还计划建造另外一个较小的激光设施,以期培训科学家参与ELI。
但是结构基金是附有条件的,对于“新手”来说,这些资金必须在2015年最后期限前支出完毕是有困难的。自2009年以来罗马尼亚被选为建设ELI以来,花费了两年时间决定如何从其他项目转移结构基金,因此拖延了开工建设。匈牙利在今年五月份提交了一份正式资金申请,然而该申请尚未获批。
捷克工厂的董事总经理Vlastimil Růžička称,使用结构基金购买高端激光器也是很困难的,部分原因是这些基金通常用于价格和功效明确的共用项目和产品。参与开发尖端激光器工作的不确定性使得实验室谈判旷日持久,购买位于美国加利福尼亚利弗莫尔的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的激光器花了九个月的时间进行谈判磋商。
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