眼镜妹 探花 超强、超快: 新式激光脉冲突破寰球记载
苏黎世联邦理工学院的斟酌东谈主员也曾建筑出一种激光器眼镜妹 探花,不错产生迄今为止最强的超短激光脉冲。在畴昔,这种高功率脉冲不错用于精密测量或材料加工。
鬼父在线斟酌东谈主员也曾建筑出一种激光器,它不错产生极短的脉冲,峰值功率高达100兆瓦,平均功率为550瓦。
这是通过优化激光器中反射镜的陈设和调动一种非常反射镜来完了的,这种反射镜不错使激光辐射脉冲。
举例,在畴昔,这些破记载的激光脉冲可用于精准测量。
先进激光时代
当东谈主们念念到激光时,他们粗鄙会念念到一束浩瀚的、连结的光。这些类型的激光器确乎很常见,并工作于好多本体用途。关联词,在科学和工业中,对激光的需求亦然至关伏击的,这种激光需要终点短的、激烈的脉冲。这些激光脉冲可用于塑造材料或产生延迟到X射线鸿沟的高次谐波频率,有助于揭示阿秒级(十亿分之一秒)发生的流程。
破记载的激光脉冲
最近,苏黎世联邦理工学院量子电子学斟酌所训导乌苏拉·凯勒(Ursula Keller)带领的一个斟酌小组在这一鸿沟获得了要害突破。他们创造了有史以来由激光回荡器产生的最浩瀚的激光脉冲眼镜妹 探花,平均输出功率为550瓦,比之前的记录向上50%以上。这些脉冲不仅终点浩瀚,而且终点顷刻间,合手续时刻不到一皮秒(百万分之一秒)。它们以每秒500万个脉冲的快速限定口头辐射,每个脉冲的峰值功率高达100兆瓦,表面上足觉得10万台真空吸尘器顷刻间供电。该团队的斟酌适度发表在科学杂志《光学》上。
“这一记录是一段漫长而清脆东谈主心的旅程的适度,伴跟着好多真谛的激光物理学。”
乌苏拉·凯勒
激光野心的调动
在昔日的25年里,凯勒的斟酌小组一直勉力于于束缚调动所谓的短脉冲圆盘激光器,其中激光材料由一个惟有100微米厚的薄片构成,其中含有镱原子的晶体。
一次又一次,凯勒和她的共事们遭受了新的问题,这些问题发轫穷苦了能量的进一步加多。激光器里面不同部件被破损的壮不雅事件粗鄙发生。处罚这些问题带来了新的办法,使短脉冲激光器(在工业应用中也很受迎接)愈加可靠。
激光脉冲产生的改进
凯勒本质室的博士生莫里茨·塞德尔解释说:“咱们目下也曾完了的更高功率和5.5兆赫脉冲率的联接,是基于两项改进。”发轫,他和他的共事们使用了一种非常的反射镜移交,使激光里面的光屡次穿过圆盘,然后再通过一个非耦合反射镜离开激光。塞德尔说:“这种安排使咱们简略极地面放大光,而不会使激光变得不踏实。”
第二个改进与脉冲激光器的中枢部分运筹帷幄:一种由半导体材料制成的非常反射镜,这种反射镜早在30年前就由凯勒发明了,它的缩写是SESAM(半导体可充足接纳镜)。与平方镜子不同,SESAM的反射率取决于入射光的强度。
多亏了SESAM
诳骗SESAM,斟酌东谈主员引导他们的激光器发出短脉冲,而不是连结光束。脉冲具有较高的强度,因为光能在较短的时刻内皆集。要使激光器发出激光,其里面的光强必须突出一定的阈值。这即是SESAM阐明作用的处所:它反射也曾通过放大盘屡次的光,若是光强度高,效用非常高。适度,激光自动投入脉冲口头。
塞德尔说:“到目下为止,咱们只可通过在激光器外部的几个单独的放大器发送较弱的激光脉冲来完了与咱们目下完了的脉冲相当的功率。”这么作念的裂缝是,放大也会导致更多的噪声,对应于功率的波动,这会导致问题,非常是在精密测量中。为了径直使用激光回荡器产生高功率,斟酌东谈主员必须处罚一些辣手的时代问题——举例,如安在SESAM反射镜的半导体层上附着一个薄的蓝对持窗口,这将大大进步反射镜的性能。“当它最终责任时,咱们看到了激光是奈何产生脉冲的 —— 这果然很酷,”塞德尔说。
替代应用和畴昔瞻望
乌苏拉·凯勒也对这些适度感到兴盛,并强调:“苏黎世联邦理工学院多年来的撑合手以及瑞士国度基金对我的斟酌的可靠资助,匡助我和我的配合者获得了这一伟大效果。咱们目下还但愿简略终点有用地将这些脉冲镌汰到几个周期,这关于创造阿秒脉冲终点伏击。”
左证乌苏拉·凯勒的说法,这种新式激光器产生的快速强脉冲也不错应用于紫外线到X射线的新式频率梳,这可能会导致更精准的时钟。凯勒说:“我的梦念念是有一天讲授当然常数并不是恒定的。”此外,波长比可见光或红外光长得多的太赫兹辐射不错用激光产生,然后用于测试材料等。“一言以蔽之,咱们不错说,通过咱们的脉冲激光器,咱们也曾讲授了激光回荡器是基于放大器的激光系统的一个很好的替代决策,而且它们简略完了新的和更好的测量,”凯勒回来谈。
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