γ 射线激光

评估了实现γ射线激光的几种可能途径.指出目前条件下按自由电子激光原理用周期弯曲晶体沟道内摆动正电子的诱致辐射形成γ射线激光的途径已是现实可行的,应不失时机地开展理论和实验研究.     

从啁啾脉冲放大到强场激光物理——2018年诺贝尔物理学奖解读

1985年,Donna Strickland和Gérard Mourou等提出了啁啾脉冲放大(chirped pulse amplification,CPA)技术的概念,这是超高峰值功率超短脉冲激光技术发展的一个重要里程碑,直接推动了超强超短激光和强场激光物理等研究领域的诞生。目前,利用CPA技术已经可以获得峰值功率达到10拍瓦(PW,1 PW =10¹⁵ W)量级的激光脉冲,被认为是“将影响从聚变到天体物理的每一项研究”的成果。也正因此,发明啁啾脉冲放大(CPA)技术的法国科学家Gérard Mourou和加拿大科学家Donna Strickland,获得了2018年诺贝尔物理学奖。首先,初步介绍了Strickland和Mourou提出的啁啾脉冲放大(CPA)技术;然后,结合上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点室在超强超短激光技术和强场激光物理研究等方面的成果,以及承担的国家重大科技基础设施项目“上海超强超短激光实验装置”,简单介绍了Gérard Mourou和Donna Strickland 获奖的意义;最后,对相关领域未来发展进行了初步的展望。     

细胞突起损伤对细胞活性的影响

研究了嗅鞘细胞突起不同位置的飞秒激光手术损伤对细胞活性的影响, 探讨了细胞损伤、修复和死亡的动力学过程. 功率100 μW、切割速度2 μm/s的紧聚焦飞秒激光对小直径的细胞突起切割两次, 观察突起不同位置的损伤对细胞活性的影响; 采用同样参数对大直径的细胞突起切割6次, 观察损伤后细胞的变化. 当细胞突起直径较小时, 无论是突起末端、中部还是根部的损伤都不能使细胞死亡, 损伤的细胞在3 h内恢复了活性; 当突起直径较大时, 多次的飞秒激光损伤导致细胞的胀亡. 通过飞秒激光手术对细胞突起损伤和诱导胀亡的研究, 提出了飞秒激光细胞损伤的多种机制, 探讨了飞秒激光诱发细胞内部钙波的形成、细胞形态学变化和胀亡的动力学. 因此, 飞秒激光手术为建立细胞损伤模型和研究细胞动力学提供了一个非常重要的方法.     

氧化锌微腔激光的模式调控

振荡模式的调控与单模激光的实现是微腔激光器走向实际应用所需解决的关键问题.本文从微腔模式的基本理论出发,按不同的调控机理梳理了ZnO微腔激光在模式调控方面的主要进展.首先,阐述了分布布拉格反射(DBR)或分布反馈(DFB)结构、腔体尺寸控制、游标效应等传统静态调控方式在ZnO微腔激光模式调控中的结构设计与研究进展;进一步讨论了通过压电、电光等物理效应调制折射率来实现ZnO微腔激光模式的动态调控;最后,综述了表面等离激元效应在实现纳米激光调控方面的最新进展,并系统分析了相关调控手段在ZnO微腔激光模式调控中的优点及存在问题.这些模式调控的方法不仅适用于ZnO紫外激光,同时也为其他材料、其他波段的微腔激光提供了参考.     

脉宽对飞秒强激光场中甲烷离子解离几率的影响

从实验和理论两方面研究了超快激光脉宽对强激光场中甲烷离子解离的影响. 所用飞秒激光波长是800 nm, 峰值强度是8.0´ 10¹³ W/cm². 解离初级碎片离子CH₃⁺ 的相对产量随脉宽增加而增加, 当激光脉宽大于120 fs时趋于饱和. 在理论方面, 我们运用场致解离模型和准经典轨线方法计算了甲烷离子的解离几率; 另外还在分子的取向效应和激光强度空间分布两方面对解离几率进行了修正. 修正后的结果表明甲烷离子C—H键解离至少需要23 fs, 并在100 fs以上脉宽时饱和. 理论结果与实验观察大致相符.     

基于转角系统的可重构相干纳米激光阵列

<正>自1960年7月梅曼发明第一台激光器以来,追求高性能和微型化的激光从未停止,特别是半导体激光,已成为信息技术的核心器件之一^[1,2].微型化激光的相关研究始于20世纪90年代,研究人员发现,激光尺寸越小,其自发辐射速率越快且耦合因子越大,故调制速率更快且阈值更低^[3].因此,追求体积小、速度快、功耗低的微型激光一直是激光领域的研究热点之一. 21世纪初,研究人员陆续发明了纳米线激光、微盘激光和光子晶体缺陷态激光,这些微型化激光的特征尺寸约为一个真空波长^[4～6]; 2009年创造的等离激元纳米激光则又将其特征尺寸下降了一个数量级,仅为真空波长的1/10^[7].     

消逝波激励的WGM光纤激光的偏振特性

研究了一种新型光纤激光器—— 消逝波激励的回音壁模式光纤激光器的偏振特性. 通过实验发现, 在两种不同的光泵浦条件下, 消逝波激励的回音壁模式光纤激光辐射具有不同的偏振特性. 当泵浦光严格沿光纤轴向泵浦时, 回音壁模式激光只存在横电波, 激光辐射点的光电矢量偏振方向沿光纤径向, 由此形成一种特殊的径向偏振激光辐射; 当泵浦光沿光纤的近轴向泵浦时, 回音壁模式激光既存在横电波又存在横磁波, 由此形成径向和轴向混合偏振的激光辐射. 根据消逝波激励的回音壁模式光纤激光的辐射机制, 对观察到的激光偏振特性给予了合理的解释.     

激光在眼科的应用

1960年,美国的梅曼(Maiman)制成第一台红宝石激光机,开创了激光在眼科的应用.30多年来,眼科用的激光逐步发展到:二氧化碳,氦、氖气体,氩离子,氪离子,准分子,染料,掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)和半导体激光等等;从治疗一般的眼底病,发展到外眼病、青光眼、白内障、眼内恶性肿瘤和近视眼的治疗,改变了某些眼病唯有用手术刀治疗的传统,使许多已往的“不治之症”如糖尿病视网膜病变、视网膜中央静脉阻塞等得到有效治疗;激光对早期眼内肿瘤的治疗使患者免除失去眼球之苦;准分子激光治疗近视,更使众多的近视患者免除戴镜之烦.激光在眼科检查上的应用产生了眼底血管荧光造影、吲哚青绿脉络膜血管造影和激光眼底扫描等眼科必不可少的诊断工具.本文还回顾了激光在眼科应用的发展简史、激光的基本原理和特性.     

激光加速器中的靶科学与技术

激光加速器通过激光打靶产生高能带电粒子,是一种极具潜力的新型加速器.与“靶”相关的科学与技术,对激光加速器性能的提升、设备的实用化与普及起着至关重要的作用.本文概述靶科学与技术对激光加速器的重要意义,探讨其中的关键问题,着重介绍北京大学重离子物理研究所研究团队在相关领域取得的进展.通过与纳米科技结合,我们创立发展了碳纳米管靶体系,成功解决了临界密度靶难题;设计并构建双层纳米靶,实现了重离子级联加速过程,解决了短脉冲激光加速重离子/超重离子时高效电离与长时间加速难以兼得的瓶颈问题,创纪录地获得了580 MeV碳离子与1.2 GeV金离子;攻克了高品质靶材批量制备、靶材损伤阈值测控、高精度瞄靶、重频打靶等关键技术,有力推动了激光离子加速器实用化进程.     

细胞外科并非难事

研究者们将激光用做手术刀和镊子,能对细胞做精细的手术;这对将来治疗不育症可能很有价值. 医生俯在病人身上,小心翼翼地操纵他的激光手术刀.激光接触到病人的体表,开始钻出个微孔了.哎呀!激光打得太强了,损伤超出了医生的预计,病人死了.不过别担心,这里所谓的病人是一个放在小盘子     

激光·微波·大气探测

激光自问世以来已被广泛地应用于各个领域。在气象上,激光技术多半用于大气探测。1963年,美国气象工作者成功地研制出用于大气平流层探测的激光雷达;3年以后,我国也研制出红宝石激光雷达,并且从1970年开始,利用激光技术,卓有成效地开展了精确测量云高、遥测烟雾扩散和测量大气消光系数分布等工作.用激光探测大气,必须有产生激光的装置。激光雷达,作为雷达的光学对应物,是产生激光并探测大气的重要工具。激光的优点是高亮     

应用UV激光显微探针技术测定金云母的40Ar/39Ar年龄剖面

UV激光⁴⁰Ar/³⁹Ar显微探针技术能对含钾矿物进行微区分析, 测定其年龄剖面, 真实地反映Ar同位素在矿物晶体内的分布, 拓展了常规⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学的应用领域. 本文对新疆皮山煌斑岩中金云母进行了常规⁴⁰Ar/³⁹Ar阶段升温和UV激光⁴⁰Ar/³⁹Ar微区分析对比, 结果显示金云母内Ar同位素分布均匀, 激光微区分析结果与阶段升温结果一致. 使用激光微区分析系统能准确测定矿物颗粒内的年龄剖面, 为经历复杂热历史的样品提供了一种新的⁴⁰Ar/³⁹Ar微区年代学研究方法.     

新型红外非线性光学晶体探索取得新进展

<正>波长范围在2～20μm之间的中远红外激光在军事和民用方面有着极其重要的应用价值(红外对抗、激光制导、激光手术、大气监测等).产生中远红外激光的方法包括化学激光器、气体激光器、自由电子激光器、量子级联激光器和全固态激光器等方法;其中全固态激光器具有技术成熟、调谐范围宽、光束质量好等优点,是目前产生中远红外激光的主流方法.该方法需要用到非线性变频技术对成     

掺Yb3+大模场光子晶体光纤激光器获210 W输出

利用掺Yb³⁺双包层大模场光子晶体光纤(LMA PCF)构建激光器, 实现了中心波长为1.05 μm的210 W高功率连续激光输出. 使用光纤的长度为2 m, 其每米产生的激光高达105 W. PCF由中心波长为976 nm的半导体激光器双端抽运. 该光纤激光器的斜率效率为76%, 光束质量平方因子M²在x和y轴上分别测得为1.06和1.08. 在高功率激光输出情况下无任何热光损伤发生.     

开发激光的新用途

激光是一种令人惊异的光线,有着奇妙的特点:高亮度,比阳光亮得多;极好的单色光;定向性好,发散光很小;具有相干性。激光自被发现以来,已在许多领域大显身手。例如,在医学上,医生用激光为病人做极其精密的眼科手术;在军事     

高功率、高光束质量半导体激光器研究进展

半导体激光器拥有效率高、体积小、重量轻、寿命长、波长丰富和可直接电驱动等诸多优点,同时由于受到光束质量限制,难以直接进行应用.如何提升高功率半导体激光器的光束质量一直以来都是国内外研究热点.本文主要面向工业加工及国防等领域对高功率、高光束质量半导体激光器的应用需求,从半导体激光单元技术和合束技术两方面的研究进展进行了论述.首先分析了激光单元结构与激光侧向、横向和纵向模式的关系,总结了国际上控制模式特性的一些典型结构;然后介绍了当前国际上高功率、高光束质量半导体激光合束技术及光源发展现状,并分析讨论了各种激光合束技术特点及发展趋势;最后展望了高功率、高光束质量半导体激光器的发展前景.     

激光气功信息治疗仪的研制

为了探索激光和气功信息的结合应用,两年来我们进行了“激光气功信息治疗仪”的研制;用气功信息来调制激光针的输出光强,使其形成载有气功信息的激光束,用于穴位照射,对于这类新型的信疗仪,我们简称为JQS治疗仪,现在介绍的是He-Ne激光气功信息治疗仪,故简称:JQS-(He-Ne)治疗仪。     

产生受激光发射的工作物质

自1960年Maiman首先实现了红宝石的受激光发射以来,在寻找产生受激光发射的工作物质及改进器件的结构与性能方面,做了许多工作,取得了丰硕的成果。目前,实现受激光发射的工作物质已不下五十种之多,其中包括气体、液体(有机溶液)和固体等不同状态和不同结构的物质;输出波段已从紫外2542埃伸展到红外35微米;实现了低温和室温的连续操作器件;红宝石的输出能量已达500焦耳,已制成输出能量为113焦耳的玻璃受激光发射器,运用光开关技术,红宝石的脉冲峯值功率已从5仟瓦剧增至10亿瓦;半导体工作物质的出现,大大     

天文学:激光聚焦

<正>通过把激光照向天空,克莱尔·马克斯让目前的——以及未来的——望远镜的性能大为改观。在晴空万里、不见月光的夜里,全球的大多数大型光学望远镜会先向天空发射一道金色的激光光束,接着再开始整晚的天文观测。克莱尔·马克斯(Claire Max)并不愿将这种天文学灯光秀归为自己的功劳,尽管激光的广泛应用正是她三十年间完善与推进激光导星运动的明证。今年1月16日,美国天文学会向她颁发了2015年度     

激光烧蚀金属富勒烯盐C60Mx (M = Sm, Pt, Ni, Rh)产生取代型金属富勒烯团簇

在金属富勒烯盐C₆₀M_x (M = Sm, Pt, Ni, Rh)的激光烧蚀飞行时间质谱研究中, 观察到正负离子通道中有金属富勒烯C_2nM与C_2n+1M的形成. 金属富勒烯的谱峰强度与根据碳原子与金属原子的同位素分布计算所得到的理论谱相一致, 证实了金属富勒烯的形成. 实验表明金属原子取代了碳笼上的一个碳原子而形成取代型金属富勒烯. 同时, 在激光烧蚀金属富勒烯盐的负离子通道中观察到奇数碳笼团簇的产生. 激光烧蚀产物随激光轰击次数演变的实验表明, 金属富勒烯的形成与金属碳化物MC的产生密切相关. 在对奇数碳笼团簇结构优化计算的基础上, 对金属富勒烯团簇C_2n+1M与C_2nM的结构特性以及形成机理进行了讨论.