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2015年度十大“新型”激光器盘点

  激光器是一门年轻而神秘的学科,吸引着世界最顶尖的科学团队不停的探索,近年来也一直推陈出新,成果丰硕。现在OFweek激光网编辑就来盘点2015年"十大"新型激光器。(排名不计先后)

  1.最短波长的原子级激光器

  日本电气通信大学、理化学研究所、东京大学等多个大学和研究机构组成的研究团队,最近成功开发波长为0.15纳米的原子级激光器。据称,该激光器的波长是目前世界最短,比现有最短波长激光器的波长小一个数量级。该研究成果已发表在英国《自然》杂志电子版。

  研究团队在20微米厚的铜箔上照射X射线,使其产生X射线激光,从而通过微小材料制成高效X射线激光器。据报道,该X射线激光器的研制成功,首次在硬X射线区实现了利用原子能级差的原子级激光器。该激光器在可视光至近红外光谱有广泛应用,但较难使用于包括X射线在内的短波长领域。

  研究团队利用X线自由电子激光设备(SACLA:SPring-8 Angstrom Compact Free Electron Laser )去除围绕原子核旋转的电子中最靠近原子核的一个电子,通过几乎同时射入的弱X射线,成功激发了被称为傅立叶极限的理想激光。

  2. 2μm波长掺铥光纤激光器

  瑞士科学家成功获得 2μm 波长的掺铥光纤激光器,此类型激光器通过简单而且廉价的结构,便消除了对昂贵的隔离器和放大器的依赖(doi:10.1038/lsa.2015.113)。通过设计简洁新奇的 THETA 谐振腔结构,使得光在光纤内能够错向传输,实现激光单向传输。此种方法不仅价格便宜,而且能够获得比同类激光器更高的输出功率。

  2μm 波长的激光器是其投入应用的关键技术。水中 O-H键的第一振荡频率的吸收波长在 1.92-1.94μm 范围,这使得 2μm 波长技术能够用于"无血"的激光手术,其中水分子在组织分血液中能够缩小切口且快速凝固。大气中 H2O、CO2 以及 NO2的多重吸收线也位于这个区域,给气象学、环境科学以及农业科技带来巨大的潜力。除此之外,在自由空间通信、材料加工以及光谱测量也有一定的应用。

  瑞士洛桑联邦理工学院的光子系统实验室的电气工程教授

  Camille-Sophie Brès及其博士生Svyatoslav Kharitonov

  目前,2μm 波长区域的其他光纤激光器昂贵且笨重,需要光隔离器才能实现光的单向传输。而瑞士洛桑联邦理工学院的光子系统实验室的电气工程教授 Camille-Sophie Brès 及其博士生 Svyatoslav Kharitonov,利用一个环形纤维空腔 THETA谐振腔,在一个S 形的反馈中引入了不可逆的损失。隔离器通常是采用笨重的法拉第旋转和一个45°正交偏振器来抑制光的后向传输,而 THETA谐振腔通过间接地结构变实现了这种功能。

  该设计在空腔中还包括了一个非线性放大镜保证了发射光谱的窄线宽,在1900nm-2050nm 波段范围内,产生的激光束能维持子瓦级的输出,同时线宽只有0.2nm。研究人员表示将继续优化激光器以实现高质量且稳定的激光输出。

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