激光脉冲露天产生发光等离子体或将实现远程监控

2016-07-01 09:43

　来自麻省理工学院等地方的研究人员通过研究发现了一种全新的，在露天环境使用中红外激光将分子区域转变为带电的发光丝状气体，或者等离子体的方法。这种新方法或将实现远程环境监控，高灵敏度检测多种化学品。

　　这种新系统使用中红外超快脉冲激光系统产生丝状气体，这种气体的颜色将能揭示不同分子的化学指纹图谱。这一发现由麻省理工学院电子研究实验室首席研究员Kyung-Han Hong和其他几位MIT研究员共同发表在Optica杂志上。

　　Hong表示，这种由电磁波谱近红外部分激光产生的丝状气体被进行了广泛的研究，因为它们在激光测距和遥感探测等领域有巨大的应用潜能。这种通过高功率激光器产生的丝状现象，主要用来抵消激光束在空气中形成的衍射效果。当功率水平达到一定的程度就会形成上述丝状现象，从而提供一种自引导通道进而实现激光束的紧密聚焦。

　　但是能进行一系列生物化学化合物和空气污染物检测的是中红外（mid-IR）波长，而不是近红外波长。但是，试图制造中红外丝状现象的研究人员收效甚微，直到现在。

　　先前仅有一个研究小组成功制造出了中红外激光丝状体，但是其速度极低，每秒大约20个脉冲。Hong表示，这种新方法，每秒使用了1000个脉冲，是首次实现了实用检测工具所需的高速模式。

　　“人们希望通过这种技术进行远距离化学物品的探测，往往是几公里以外。”Hong表示，但是他们曾经很难制造出这样一个系统。他的研究团队成功的关键之一就是使用了30飞秒脉冲的大功率飞秒激光器。他指出，由于较强的衍射，波长越长，产生所需的丝状体所需的激光峰值功率就越高。但是该团队的飞秒激光器，加上所谓的参量放大器，提供了所需的功率。

Hong表示，在这些中红外波长中，这种设备产生了“全球最高峰值功率之一”，产生了100吉瓦（GW，或者10亿瓦）峰值功率。

　　在这些中红外波长中，起码需要45GW的功率来产生所需的丝状体，他指出。因此这种设备能轻松满足需求，该团队也证明了这一点。这一发现开辟了较远距离检测空中大量化合物的应用潜力。（文/Oscar译）