近日，爱丁堡大学研究表明，用激光二极管替换现有的LED灯可以大大提升Li-Fi数据传输速率。虽然基于LED的Li-Fi可达到10 Gb/s 的数据传输速率，可以改善Wi-fi7 Gb/s的数据传输速率上限。激光传输数据的速率可以很容易超出100 Gb/s。

　　随着科技发展，激光技术已经在材料加工领域取得广泛应用。另一方面，激光作为先进的光源技术在科研领域正“大展身手”，创造了一个又一个速度之最。

　　1、新型石墨烯光电探测器转化速度接近极限

　　由西班牙光子科学研究所的研究员弗朗克·科朋斯教授、加泰罗尼亚高等研究院的尼尔克·范·赫斯特、美国麻省理工学院的帕博罗·加里洛-赫耶罗，以及加州大学河滨分校物理系教授刘津宁（音译）领导的研究团队研制出了这种基于石墨烯的光电探测器转化仪，其能在不到50飞秒的时间内将光转化为电，将光电转化速度推到了极限。最新研究已发表在近期出版的《自然·纳米技术》杂志上。

　　为了做到这一点，研究人员使用了超快的脉冲激光激发以及超高灵敏度的电子读出方法。研究人员克拉斯-扬·泰尔说：“这一实验的独特之处在于，将从单分子超快光子学所获得的超快脉冲成型技术与石墨烯电子技术完美结合在一起，再加上石墨烯的非线性光—热电反应，使科学家们能在如此短的时间内将光转化为电信号。”

　　研究人员称，由于石墨烯内所有导带载流子之间存在着超快且超高效的关联，在石墨烯内快速制造出光电压是可能的。这种相互关联使他们可以采用一种不断升高的电子温度，快速制造出一种电子分布。如此一来，从光吸收的能量能被有效且快速地转变成电子的热量。随后，在拥有两种不同掺杂的两个石墨烯区域的交界处，电子的热量被转变成电压。实验结果表明，这种光热电效应几乎同时出现，被吸收的光可以快速转变成电信号。

　　研究人员表示，最新研究打开了一条通往超快光电转化的新通路。科朋斯强调说：“石墨烯光电探测器拥有令人惊奇的性能，可以应用于很多领域。”

　　2、激光可拐弯变速

　　自然法则明确指出，光线必须沿着直线前进且有一定的速度。如今，南非约翰内斯堡的维特沃特斯兰德大学研究人员证明，激光可以沿着螺旋路径穿越空间，能在射向远方的时候加速和减速。这是科研人员第一次观测到有角度的加速光，可能带来借助此类特殊结构光场的新应用。

　　在最新研究中，研究人员首次证明了沿角度加速的光，以及其能被加速和减速的真实性。这种角加速可以被一个单参数控制，这个参数可以随时用一个刻入数字全息图的标准液晶显示屏来调整，这块显示屏比家用液晶电视屏还要小。

　　研究小组创建的能展示有趣物理属性的复杂光线，可以用来探索一系列实际应用。

　　福比斯解释说：“我们的角加速依靠轨道角动量，即所谓的‘扭曲光’现象。”

　　把波前光扭曲成螺旋形状后，光线就能承载轨道角动量。在非恒定速度中的光旋转导致角加速度，而且，光线的加速和减速传播定期从一种模式切换到另一种模式。之后经螺旋路径通过空间，螺旋就像发条一样旋紧导致光可以被加速，松懈之后又形成减速。

　　3、日本研发新型高速相机可捕捉原子波

　　当晶体点阵受到激光脉冲刺激，原子的波浪，或称原子波，可在材料中以接近光速六分之一的速度传播——大约每秒2.8万英里。现在，科学家拥有了记录这种瞬间超速运动的相机。

　　日本科研人员近日发明了一种新型高速相机，它可以每秒万亿帧的速度进行拍摄，比传统的高速相机快不止1000倍。这种相机被称为“STAMP”，意为“连续定时全光学映射摄影”。

　　传统的高速相机受到其机械和电子组件处理速度的限制，而STAMP通过使用高速光学组件突破了这种局限性。STAMP借助了光的一种属性——色散，它可以在云雾把阳光分散成五光十色时观察到。与色散类似，STAMP将超短光束分散成多种彩色的光脉冲，它们在拍摄过程中连续快速撞击被拍摄物体。通过分析每个彩色光脉冲，就可以把物体携带分散的光脉冲穿过设备时的动态图像连贯起来。

　　另外一种光学成像技术叫做“泵浦—探测法”，拍摄帧频甚至比STAMP还要快，但是每次只能抓拍1帧，因此它的使用只能局限于完全重复的过程。“很多物理学和生物学的现象是难以复制的。”东京大学的研究人员中川圭一（音译）说，这激发着研究人员研发出每次可以拍摄多帧的超速相机。中川圭一与来自多个日本科研机构的科学家共同研发了STAMP技术。

　　4、新型紫外激光器探测生物武器制剂

　　专门研究纳米光子学的美国德克萨斯大学电气工程系教授周卫东，利用政府拨款研制小型激光器检测系统，以发现用于武器的化学和生物制剂。

　　60万美元的拨款是美国国防预先研究计划局(DARPA)历时3年总投资430万美元的一部分，用于资助更实用的战场紫外激光检测。此多机构项目由密歇根州立大学负责。

　　周教授致力于开发低成本紧凑型紫外激光器，以探测痕量化学和生物制剂。其目标是创建一个新型紫外激光器，比现有激光器体积小300倍，效率提高10倍。由此产生的技术可应用到现有检测系统以减少尺寸、重量和功率，或创建更小、更敏感的新系统。周教授说，“它像一盏灯照耀我们去寻找化学或生物制剂……就像寻找这些制剂的指纹。”

　　5、X射线激光器精确追踪催化剂超快形成过程

　　一支国际研究团队利用SLAC国家加速器实验室的X射线激光器，首次精确追踪了光驱动金属化合物的最外层电子重排并转换为活性催化剂的超快过程。

　　这项研究的负责人、德国亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心科学家Philippe Wernet说道：“在数百飞秒(即千万亿分之一秒)的时间尺度内，我们确定了光驱动作用下，化合物最外层电子的重排过程”。研究者们希望通过了解这些微观反应的细节让他们开发出预测和控制一些重要的早期化学反应过程的方法，包括人工光合作用体系的开发。

　　在SLAC的直线加速器相干光源（LCLS）所进行的实验中，研究对象是一种称为Fe(CO)5（五羟基铁）的淡黄色液体。在该化合物中，一氧化碳“刺”环绕着铁原子中心的周围。Fe(CO)5可作为光诱导化学反应的模型分子。

　　研究人员发现，将该化合物置于阳光下，5个一氧化碳“刺”的其中一个裂开了，分子中剩余的电子重新进行排布。最外层电子的排布将决定该化学分子的反应性，包括它能否生成有效的催化剂以及反应将如何进行。

　　让人不能了解的是，这一光触发性反应发生的速度有多快，分子在最终变为稳定物质前的短暂中间态是什么。

　　在LCLS，他们使用光纤激光器脉冲撞击该铁化合物其中的一条细“刺”，该化合物与乙醇溶剂混合。敏感的探测器捕捉到仅仅几百飞秒后，一束极亮的X射线脉冲刺入分子中。通过改变X射线脉冲的到达时间，科学家们捕捉到分子转化过程中最外部电子的重排情况。