激光技术一周进展：科研领域大展身手

2017-02-21 09:52

中红外光参量激光转换效率获新突破

近日，医学物理与技术中心医用激光技术研究室江海河研究员课题组与安徽光机所晶体材料研究室吴海信研究员课题组合作开展的中红外磷锗锌光参量振荡器（ZGP－OPO）研究在转换效率上取得新突破。

研究采用了自主生长的中红外非线性激光ZGP晶体，ZGP晶体具有高的损伤阈值和高的非线性系数，是中红外3～5微米波段的最佳晶体材料。但是，该晶体必须采用波长2微米以上的激光泵浦，而目前该波段的商用激光器不能满足高转换效率的需求，无法既获得较短的激光脉冲，且又具有较高的泵浦能量。该研究在前期工作的积累上，利用自主研制的2．09微米波长的高质量调Q钬激光作为泵浦源，实现了脉冲能量32mJ、脉宽29．9ns、光束质量1．29的激光输出。通过合理设计的OPO系统，在2．1mm、3．1mm直径的非聚焦的大光束泵浦下，同时抑制了相位失配、逆转换、走离效应等多因素的影响，获得了脉冲能量19mJ的3～5微米波段的可调谐中红外激光输出，将光－光转换效率提高至75．7％（斜率效率83％），创造了目前中红外ZGP参量转换效率的新纪录，将原来的参量光－光转换效率纪录提高了30％。

日本用以往1%强度的激光成功加速粒子

由日本大阪大学及广岛大学等组成的科研小组已成功用以往的百分之一强度的激光实现了高效加速离子等粒子。该技术可应用于加速离子实现利用射线治疗癌症等疾病，也可用于加速中子，在不破坏混凝土结构的情况下对其内部进行检查的方法等。该科研小组称，此前普遍认为，加速粒子需在极小的区域瞬间集中光束，因此必须加大激光强度。

然而，该小组此次使用大阪大学吹田校区（大阪府吹田市）的世界最大级别高输出功率激光装置“LFEX”在进行照射试验时发现，在较长的照射时间后（6皮秒，即一万亿分之六秒），激光照射使物质分离为电子及离子的“等离子体”温度上升，离子加速。该现象被命名为“时间方法效应”。

日本研究团队利用这一方法，成功实现了用以往的百分之一的激光强度使离子加速至25％光速的效果。

可实现更加灵敏的引力波探测器的新型激光技术

一年前，人们第一次直接探测到了引力波。来自普朗克引力物理研究所（艾伯特爱因斯坦研究所AEI），以及来自莱布尼茨大学汉诺威分校，以及来自汉诺威激光中心公司（LZH）的激光专家在这一发现中发挥了主要作用，因为他们所使用的美国的激光干涉引力波天文台中的核心仪器具有超精密激光技术能够进行弱引力波信号的检测。

现在，爱因斯坦研究所的研究人员已经提出了两种新的技术，不仅能够进一步提高未来的引力波探测器的灵敏度。马克斯普朗克学会现在也加强了第三代引力波探测器的激光系统的发展。爱因斯坦研究所与汉诺威激光中心进行合作，在未来的五年计划投入375万欧元的研究经费，进行新型激光器Zentrum的研制，汉诺威研究中心收到超过未来五年375万欧元的研究经费，进行新型激光器以及提高其稳定方法的研究。