电子动态调控超快激光微纳制造

超快激光是指脉宽短于10 ps的激光,在制造过程中其作用时间、功率密度等趋于极端,具有超强(也就是非线性)、超快(也就是非平衡态)的独特优势。本研究提出了电子动态调控的核心思想。电子动态决定了材料的所有特性,包括它的光学、热力学、磁学、化学、电学特性等。超快激光的加工决定于光子与电子相互作用过程。超快激光脉冲可以激发、电离电子,从而改变辐照过程中的局部瞬时电子动态。在超快激光辐照过程中,电子密度的变化可以达到几个甚至上十个数量级,如此巨大的电子密度的变化使材料的瞬时局部特性也发生了巨大的变化。在超快激光辐照非金属过程中,辐照区域的非金属可呈很强的金属态,它的反射率从原来的接近于零变成了零点九几。这样强烈的材料瞬时局部特性的变化对激光光场进行了显著重整:激光在达到自由电子临界密度之前是高斯分布;当自由电子密度达到临界密度之后,多数光都被反射了。所以,我们通过设计激光光场时空分布以调节光子与电子的相互作用过程。当我们将一个超快激光脉冲分成两束来调节子脉冲间的延迟,就可以调节电子电离过程,从而改变瞬时局部状态。此时仅仅调节一个简单的参数——子脉冲间的延迟,就可以使自由电子的密度分布产生巨大变化。在不同延迟下,峰值自由电子密度变化非常的剧烈。相应的,在不同延迟下材料的瞬时局部特性变化也非常大。同样的,通过调整延迟,激光能量的吸收情况分布变化也非常大。所以,通过改变脉冲延迟,可使自由电子密度、材料的瞬时局部特性、激光透射能量分布等产生巨大变化。通过超快脉冲时空整形,调控电子-电子相互作用过程,进而局部调控电子瞬时状态(密度温度激发态分布等),从而调控材料瞬时局部特性,进而调控材料相变过程,实现全新的目标制造方法。我们建立了超快激光与材料相互作用的多尺度量子理论模型,提出了电子动态调控超快激光微纳制造新方法,通过设计超快激光能量时域及空域分布,调控加工过程中的能量吸收、传递及材料相变过程,进而提高加工质量、精度。此外,搭建了多时间尺度电子动态实时观测系统,观测超快激光微纳加工过程中的材料瞬时局部折射率、等离子体强度等,优化加工参数,实现了对局部瞬时电子动态的主动调控,并应用于国家重大需求关键核心构件的加工工艺中,开启了电子层面调控的新机理和新方法研究。     

香山科学会议第517、S23、518—521次学术讨论会简述

<正>2014年12月10日至2015年1月29日,香山科学会议陆续召开了主题为:"页岩气开发中的工程科学问题""紧凑型硬X射线自由电子激光装置及其应用""宇宙线起源的天文和物理交叉研究前沿""稀土资源的高效利用与稀土磁性材料和物理""水稻功能基因组研究的现状和未来"和"中医健康工程发展的瓶颈与对策"的第517、S23、518—521次学术讨论会。     

世界最强激光产生过程

2009年4月,耗资达35亿美元的美国＂国家点火装置＂正式开始进行实验,并计划于2010年最终实现聚变反应。届时会将192束激光同时照射在一个微小的目标上,是迄今世界上性能最强大的激光装置。《新科学家》杂志网站,撰文揭秘世界最强激光产生过程。     

高效按需可控量子光源的研究进展

量子光源是微纳光电子集成芯片和量子信息技术不可或缺的关键光子器件,其低效率和量子态（如自旋态和角动量态）难以按需调控而极大地制约了量子光源的实际应用,实现高效按需可控量子光源一直是该领域需要应对的重大挑战。目前,基于量子点的确定性量子光源为解决以上挑战提供了有效的解决途径。本文对提高量子点量子光源效率,调控其轨道角动量量子态、自旋量子态等维度的研究进行总结,为加速我国量子光源在量子信息处理中的研究及实用化进程提供参考。     

光纤通信用超高速半导体集成光源取得重大进展

波分复用技术是现代光纤通信网络的支柱技术 ,基于单路 10Gb/s的波分复用技术已逐步成熟 ,单路 4 0Gb/s成为下一步研发目标和重点。通信系统的发展离不开高速光源的支持 ,因此对于 4 0Gb/s系统光源的研究方兴未艾。电吸收调制器具有速度高、体积小、驱动电压低的优点 ,并可与无源波导、分布反馈激光器或光放大器集成构成集成光源。目前 ,4 0Gb/s电吸收调制器集成光源还处在研发阶段 ,虽然有Hitachi、CNET、NTT、OKI、Fujitsu和Agere等公司相关产品的报道 ,但仅有OKI发布了 4 0Gb/s产品相关信息。清华大学集成光电子学国家重点实验…     

高峰值功率全固态皮秒激光器

1皮秒=10^-12秒,是一个非常快的时间量级!皮秒激光就是这样一个持续时间非常短的超短,也称为超快激光脉冲。正是由于这个特点,超短脉冲激光在许多领域具有其他激光脉冲无法取代的优点。比如：激光测距,可以实现毫米级的测距精度（纳秒激光只能达到几十厘米的精度,微波测距精度在米级以上）;激光加工,     

美科学家研发高强精度X射线

美国能源部斯坦福直线加速器中心(以下简称SLAC)国家加速器实验室的科学家们借助于一个细长条钻石,将直线加速器连贯光源(以下简称LCLS)改造成一个精确度更高的工具,可用于探索纳米世界。经过这种改进,激光脉冲能够聚焦成非常狭窄的X射线波长,实现更高的强度,让此前不可能进行的一些实验成为可能。在一个被称之为"自注入"的过程中,钻石将激光束过滤成单一的X射线波长后进行放大。这种升级相当于     

我国建成国际领先的超高功率飞秒激光装置并稳定运行用于前沿学科研究

输出功率高达300TW(1TW=1012W)的超高功率飞秒钛宝石激光装置SILEX-Ⅰ于2004年初在四川绵阳中国工程物理研究院建成,几年来一直稳定运行用于实验研究,成为我国相关前沿学科研究的创新平台,是目前世界上能够稳定运行的最高功率飞秒激光装置,吸引了许多国内外著名科学家合作研究,取得了令国际学术界瞩目的研究成果.     

"人造太阳"EAST向人类能源终极梦想迈进

日前,中科院合肥研究院等离子体所EAST控制大厅里,有"人造太阳"之称的国家重大科技基础设施全超导托卡马克装置(中文名东方超环,简称EAST)再次创造新的世界纪录,实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,这是目前世界上托卡马克装置实现的最长时间高温等离子体运行.     

超大屏幕激光数字影院技术研究

1课题概况我国激光显示技术的研究水平与国际同步,在某些关键技术方面处于国际领先水平。本课题重点开展高效率泵浦与耦合技术、谐振腔设计、非线性频率变换合理化以及半导体激光频率变换技术和多光子吸收直接产生可见光激光,获得百瓦级RGB激光光源;研     

高功率、高光束质量垂直腔面发射激光技术研究

垂直腔面发射激光器（VCSEL）作为一种结构紧凑，性能优良的新型半导体激光光源被广泛应用于光通信、光互连、光存储等领域。近年来高功率VCSEL单元器件及高密度二维集成技术的发展使其进一步展现出在激光测距、激光雷达、固体激光泵浦以及激光加工等高功率激光应用领域的巨大潜力。     

香山科学会议第471—475次学术讨论会简述

2013年10月17—31日,香山科学会议先后召开了主题为：＂癌症化学预防研究前沿＂、＂放射医学及相关学科：现状与对策＂、＂结构与功能：团簇化学发展的挑战与机遇＂、＂X射线自由电子激光在结构生物学中应用的突破性进展＂、＂煤制聚烯烃技术发展和中国的机遇＂的第471—475次学术讨论会。     

带光源枪式肛肠套扎器的推广应用

带光源枪式肛肠套扎器(以下简称套扎器)是由第三军医大学第三附属医院(大坪医院)研制,由重庆亚宏医疗器械有限公司生产.2008年作为"重庆市农村及城市社区适宜技术推广项目"在重庆市20余家基层医疗卫生机构推广应用,取得了良好的社会效益和经济效益.     

光通信的发展历程

本文叙述了光通信起源与发展的主要历程,包括光电话、激光光源、光纤等重大进展,以及光纤通信的历史发展阶段及其特点和近年来光通信采用的新技术、新标准等。介绍了华裔科学家高锟的工作对于光纤通信发展的重要贡献。     

文物建筑人工光源消防安全技术及应用研究

在全国文物建筑火灾中，电气火灾占了很大的比例，而在文物建筑电气设备中，照明设备又占据了绝大部分。因此，研究一种本质安全、可靠实用的人工光源系统是防止电气火灾、保护文物建筑的有效手段。     

国家发改委批复“强磁场实验装置”立项建议书

国家发展和改革委员会日前批复了“强磁场实验装置”重大科技基础设施项目立项建议书。该项目将建立20—40万高斯稳态强磁场装置和50—80万高斯脉冲强磁场装置,建成具有国际先进水平、可为众多学科领域的科学研究提供强磁场极端实验环境和测试手段的大型综合科学实验装置,成为与美国、法国、荷兰、日本强磁场实验室并列的世界五大强磁场科学中心之一,其对于提升我国相关前沿学科的基础研究水平、带动相关新兴高技术产业的发展具有重要意义。该项目由中科院合肥物质科学研究院和华中科技大学联合承担,其中,中科院合肥物质科学研究院承担稳态…     

激光显示的概念与分析

激光显示相关的技术，是一种新兴的显示领域技术，其将激光光源作为主导，具有色域覆盖区域大、饱和度高和方便实现较高分辨和大屏幕影像等特点。文章介绍了激光显示的概念、特点、现存状态与发展趋势，讨论了激光显示的优势以及现阶段所存在的主要问题，分析了激光显示的发展前景，展示了激光显示作为新生一代显示相关技术的巨大潜力。     

定格世界最快激光脉冲原子

世界最快的激光脉冲能够定格正在超速运行的电子和原子,美国亚利桑那大学的物理学家利用这种脉冲已经捕捉到分子分裂、电子从原子里逃逸出来的动态画面。他们的研究有助于我们更好地了解分子过程,并最终在很多可能的应用中控制它们。1878年,当时的一系列照片解决了一个长期存在的谜题:是不是正在飞奔的马始终都有一部分身体接触到地面?结果证明不是。爱德     

用激光重现地球生命萌芽期

<正>科学家在实验室中利用强大的激光装置,重现了可能是地球生命最初萌芽的状态。研究组将黏土与化学液体混合并用强大激光轰击照射,以此来模拟小行星与早期行星之间相撞情形。这样做的结果是产生了一些被认为是构成生命必不可少的关键化学成分。经过强大激光轰击照射之后的混合溶液中,出现了构成RNA     

香山科学会议第522、S26、523—527次学术讨论会简述

<正>2015年3月24日至2015年5月13日,香山科学会议陆续召开了主题为:"国家治理与系统工程""超强激光光源及其前沿应用""能源互联网:前沿科学问题与关键技术""中国桥梁技术发展战略""国际人类表型组计划""建立绿色肥料保障体系的关键科学问题""会聚技术(NBIC)的伦理问题及其治理"的第522、S26、523—527次学术讨论会。