人类成功测量迄今最短时间跨度

目前,德国科学家首次研究了一个发生时长比飞秒短得多的过程——他们测量出光子穿过氢分子所花费的平均时间为247仄秒(2.47×10-19秒),这是迄今科学家成功测量的最短时间.该项研究利用电子同步加速器上的激光源PETRA Ⅲ发出的X射线照射氢分子,而光子会在氢分子的电子云中产生电子波.这些电子波的波峰和波谷相遇时会相互...     

飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术及其应用

激光加工技术作为重要的先进制造技术之一已广泛应用于众多的工业制造领域. 利用激光直写技术进行材料加工时, 其所能达到的加工分辨率一直受到经典光学理论衍射极限的限制, 难于进行纳米尺度的加工. 飞秒脉冲激光的出现不仅为研究光与物质相互作用的超快过程提供了手段, 也为发展先进的微纳米加工技术提供了不可多得的光源. 近年来, 作为最新的激光加工技术之一的飞秒脉冲激光多光子微纳加工技术已成为国际上研究的热点. 该技术利用多光子效应和激光与物质作用的阈值效应, 成功地实现了纳米尺度的激光直写加工分辨率, 可望在功能性微纳器件制备等纳米技术领域发挥重要作用, 具有广阔的应用前景. 在2001年日本科学家利用飞秒脉冲激光双光子聚合技术首次突破衍射极限获得120 nm的加工分辨率后, 最近我国科学家实现了15 nm线宽的纳米尺度加工分辨率. 在利用多光束并行加工技术进行快速、大批量微纳结构加工的同时, 最新发展的多光束组合技术实现了多部件组合加工、一次成型, 解决了微尺度零部件组装难题, 为微纳尺度器件及微机电系统的开发提供了具有实用化前景的加工方法与途径. 利用飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术的高精度、良好的空间分辨率和真三维加工能力的特点, 各国科学家制备出了各种微尺度光子学器件及微机电系统, 充分展示了该技术的应用前景. 随着对飞秒脉冲激光与物质相互作用机理、加工技术及相关材料技术的深入研究, 飞秒脉冲微纳加工技术必将获得快速发展, 并在先进纳米制造领域获得新的突破.     

光的数字通信

现代社会中,通信是生活上必不可少的.通信技术随着需要也在飞快地发展。目前,一般的有线、无线通信,尤其是大城市里的电话通信,已不能满足人们的要求.多年来,科学家们努力在探索一种崭新的,有很大信息容量的通信技术,这就是以光来传递信息的方法,光通信将是激光今后最重要的应用之一。     

超容量新型存貯器

由于计算技术的飞速发展,作为电子计算机“大脑”的存贮器发展也相当快。继70年代光盘存贮技术开发成功之后,又一代新的容量更高的光频选通存贮技术接踵而生。苏联爱沙尼亚共和国科学院和美国国际商业机械公司(IBM)的科学家们在80年代初分别利用生物大分子和晶体中的色心,实现了超容量的信息存贮,存贮密度高达10~(12)bit/cm~2,比光盘高4～5个量级。但这种单频光子选通存贮技术有一个严重的缺点,即存贮的信息随着读取次数的增多,其信噪比会愈来愈差。这对实用化来说是十分不利的。为了克服这一困难,IBM公司的科学家们又提出了一种更新的具有门控开关的双频光子选通存贮技术。这种技术既保留了单频光子选通技术的超存贮容量的优点,同时又克     

量子"非"逻辑操作

虽然电子“非”逻辑门的直接量子等价物是不可能存在的,但是目前科学家们 已经利用光子实现了最好的近似普适“非”变换——     

关于电子束的亮度极限

应用电子束的各种技术中,常要求电子束具有高亮度,而其亮度不高往往成为应用的障碍,这种情况与光学有相似之处。光学中光源的亮度已因激光的出现而大幅度提高。 与光子不同,电子是费米子,在单一相格内只可能有自旋不同的二个电子而不能无限增     

光子芯片简易制造

如果你想让计算机运行速度更快,你需要的是一个更快的信息载体。这就是硅光子学的思想:用光子而不是之前行动迟缓的电子快速地把数据写到硅芯片上。用于通信的光纤电缆中已经使用光子来传输数据。但是在计算机中运用光子技术则意味着在相同的硅晶片刻蚀出晶体管和激光器,这需要一个先进的晶圆代工制造业。只有大公司和少数财力雄厚     

正负电子组成的分子问世了

据2007年9月15日Science News报道:美国两位物理学家首次制成由电子和正电子组成的分子。在此基础上进一步提高技术有可能将反物质凝聚为液态或固态,甚至可用于产生γ-射线激光。科学家们将反质子和正电子组成反氢原子,十多年前就做到了。反氢原子独处时和氢原子一样是稳定的,但却很     

光脑的问世

光脑是新世纪之初的必然产物,正如电脑是以电子作为主要的信息载体一样,光脑是以光子作为主要信息载体的,光脑(optical computing)的全称是光子计算机。目前在硬件和软件的两个方面的研究非常活跃。它可以完成高难度的并联运算,其工作原理基本上和电脑一样,不同的是用光子代替了电子,用光互连代替了电子导线互连,用光运算代替了电运算。     

科学的指纹辨认法

科学家对指纹(图1)进行了长期的研究,随着激光、化学和电脑技术的发展,人们能够运用灵敏的技巧辨认各种指纹,包括长期难以辨认的指纹。科学家们经过分析研究得知,手指按在某种物体上留下的指纹中含有水分、盐、脂肪、油腻、氨基酸     

造福人类 科学美学之真谛（下）

激光技术亦被公认为20世纪最重大的技术成就之一。激光机理、即受激发射原理便是爱凼斯坦在其量子辐射理论里所作出的科学预言。激光是相干光，其亮度、单色性、方向性都比普通光强得多。故而在精密加工、医疗手术等方面得到广泛应用；人们称它为“神光”、“利器”。尤其是。以激光充作“神奇的信息载体”，从而形成光通信的重要技术领域；因光通信具有信息容量大、通信质量高、保密性能好、能量损耗低等优点。以致很快就与电子通信并驾齐驱．甚至可能会成为首选的通信方式。所谓“信息高速公路”的建成，便当归功于激光载体以及光纤网络的功劳。另外．高功率激光器用作惯性约束驱动装置，可望最终实现可控热核聚变。     

甲醇可使某些作物增产

美国科学家说,将甲醇溶液喷洒在某些作物的叶子上,可减少这些作物的枯萎并使它们更快地结出较甜的果实。他们发现这种措施甚至对那些生长在荒芜的沙摸中的作物也有效。亚利桑那州光子股份有限公司的阿瑟·野野村和圣迭戈斯克利普斯海洋研究所的安德鲁·本森认为,只要使用这种简单的化学物质,农民们就能增加某些作物的产量并减少它们的灌溉用水。他们还认为,通过研究植物使用甲醇的方式,科学家们可对光合作用和呼吸     

单光子探测激光距离测量技术

激光距离测量技术通过测量激光的时间、相位、频率、偏振、强度等信息,实现非接触和高精度的距离测量,在科研和工业生产中具有广泛的应用。单光子探测技术将光电直接探测的灵敏度提高到单光子极限,大幅提升了激光距离测量的能力,使我们看得更远。我们通过发展高速、多通道、高精度单光子探测器,实现了远距离高精度激光三维成像。     

光脑的问世

光脑是新世纪之初的必然产物,正如电脑是以电子作为主要的信息载体一样,光脑是以光子作为主要信息载体的,光脑(opticalcomputing)的全称是光子计算机。目前在硬件和软件的两个方面的研究非常活跃。它可以完成高难度的并联运算,其工作原理基本上     

新型χ-射线激光脉冲器

它使一个原子显得像足球那么大,1微秒(10-6秒)时间似乎无限的长。有人在实时看到过蛋白质如何折迭吗?有人看到过当光子击到叶缘素分子时发生了什么?迄今还没有。这些事情发生得太快,而且这些东西的结构又太小,以致今日的技术还难于对它们成像。生物学中一些最基本过程的详细情况,从细胞的死亡到光合作用,还一直未为人眼所见。这种情况可能不久就会改变,由于新一代的χ-射线激光器可使其能量的集中程度达到比目前一般的类似仪器效能大10亿倍。科学家已可将最小、最快事件的物理学过程加以揭示。人们称之为自由-电子激光器的仪器曾存在过一个…     

飞秒激光测控神经活动

飞秒激光双光子显微成像技术在神经科学研究中发挥着重要作用. 实验中采用自行改进的双光子成像技术探测大鼠皮层脑片神经元钙活动, 记录到自发以及电刺激、药物刺激诱导的钙活动, 同时记录到飞秒激光诱发的神经钙活动. 结果表明, 神经元钙升高的幅度与其对应电活动强度呈线性关系; 谷氨酸能够诱导神经元产生大幅度的钙升高, 但当多次刺激时其钙响应的幅度降低; 通过同时记录多个神经元的自发钙信号, 可以分析判断这些细胞属于不同的微回路; 飞秒激光能诱导细胞的局部钙升高和整体钙升高. 飞秒激光神经活动测量和控制方法具有非接触、无损伤、可精确重复的优点, 为进一步认识神经生物现象提供了行之有效的实验手段.     

提高液体色谱效率的环氧衬里柱

1978年匈牙利的科学家报道了用玻璃衬里的不锈钢柱可提高液体色谱的效率,从而引起了麦克唐纳航空公司科学家对衬里的液体色谱柱的兴趣.据该公司的技术专家约翰·沃尔克(John Q.Walker)报道,们们试验了玻璃、聚四氟乙烯和环氧的衬里.发现,玻璃衬里的柱比不衬里的强,聚四氟乙烯衬里的柱比玻璃的好,而环氧衬里的最好.     

波长最短的光束

随着计算机技术越来越向纳米尺寸发展,科学家们发现,观察和测量这些微小的产品也愈发困难了。只有几十亿分之一米长的现代机械部件实际上已经比以前用来观察它们的光束的波长还要小。研究人员一直想创造出波长极短的激光光束来观察这些微型物体,但结果都不理想,装置过于笨重无法应用于实     

创造低温记录的魔术师——激光致冷法

19世纪末,英国著名科学家开尔文勋爵曾经预言:绝对零度不可达。其理由是,在这个温度下,组成物体的分子不再运动,因而这是不可能的。绝对零度表示为0K,它相当于负273.16℃。在科学发展史上,最低温度的记录虽然一破再破,可是都只能不断靠近0K,而不能达到0K。1994年,美国国立标准与技术局的科学家采用了全新的激光冷却技术,创造了0.00000007K 的新低温记录,这个温度比绝对零度只高出140万分之一度。最令科学界     

首个海水量子传输或将开创水下绝密通信

<正>神奇的量子力学将在水下通讯领域发挥重要作用。中国上海交通大学金贤敏团队首次实现纠缠光子在海水中的传输,他们迈出了水下量子通信的第一步,而通过这种方式传递的信息将不可能被第三方截获。光子是一种很好的量子比特的物理实现,因其能在光纤和大气中传输很长距离却不会受到环境干扰。脉冲激光通过非线性晶体进行相应的相位匹配,产生一对下转换光子。这对具有特殊联系的光子就是纠缠光子源。只要对纠缠光子源中的一个光子做操作,另一个光子会相