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国内外激光技术最新进展盘点:新型半导体及纳

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 该研究主要负责人吴三丰表示:纳米激光器中使用的钨基半导体也是最近才问世,单层钨基分子非常纤薄且能有效地发射光,科学家们已经用它制造出了晶体管、二极管、太阳能电池等,现在,开始用它制造纳米激光器。

 

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  尽管纳米激光器体型娇小,肉眼无法看到,但其可广泛应用于多个领域从下一代计算设备到能监测健康状况的可植入微型芯片等。不过,以前研制出纳米激光器使用的增益材料,要么更厚,要么被嵌入捕获光的空腔结构内,这就使它们很难制造且不容易同现在的电路和计算设备完美融合。据报道,最新纳米激光器中使用的三个原子厚度的半导体能直接放在常用的光学空腔内,因此,能与组成激光器的关键元素有效地结合在一起。而且,只需27纳瓦的电力就能让其发射光,能效极高。

 

  该研究的联合作者、华盛顿大学电子工程和物理学助理教授阿卡·马优姆达表示,新型纳米激光器的另一个优点是很容易制造,也可与电子设备中常见的硅原件一起工作;另外,使用原子板作为增益材料不仅让其用途广泛且能更好地对其属性进行控制。最新的纳米激光技术让科学家们朝着光子计算和短距离光通讯迈出了重要一步。接下来,他们打算对激光发射的光的属性进行更深入的研究。

 

  研究人员希望他们能进一步制造出电驱动的纳米激光器,最终实现用光而非电子在计算机芯片和主板间传输信息。目前的信息传输过程可能导致系统过热,可能也会浪费大量能源,因此,包括脸谱、惠普和因特尔等拥有大量数据中心的巨头都对能效更高的解决方案感兴趣。使用光子而非电子来传输信息耗能更少,且有望使下一代计算设备突破目前的带宽和能量限制。

 

  3、世界上最强大的激光器

 

  欧洲正与美国等科学家正研制的世界上最强大的激光器,有助于研究人员洞悉宇宙是如何形成的。它叫做高重频先进千兆兆瓦激光系统(HAPLS)”,将在欧洲捷克共和国部署安装,它能够在30飞秒内产生30焦耳的能量,产生的功率峰值超过1拍瓦,目前HAPLS激光系统的第一个关键部件二级管泵固体激光器由美国能源部劳伦斯·利弗莫尔实验室负责设计、建造,已经完成组装并被部署安装至捷克共和国的欧洲极端光基础设施中,标志着这个巨大项目的第一阶段施工告一段落。

 

  HAPLS能够在百万亿分之一秒内释放超强激光束,释放出的光比地球上所有发电站发出的光还要强大10万倍。因类似科幻电影《星球大战》中黑武士达斯·维达(DarthVader)的激光焊接基地而被昵称为死星激光器二级管泵固体激光器功率放大器将使用掺钕玻璃放大器板,在10赫兹重频的情况下产生3.2兆瓦的镭射功率,其作用是为第二个组成系统即啁啾脉冲放大器短脉冲激光器提供能量。在二级管泵固体激光器的输出端,利用频率转换器使频率加倍,从红外转变成绿光频率,以匹配短脉冲激光器的吸收谱带要求。

 

  HAPLS的短脉冲激光系统将使用掺钛蓝宝石作为放大介质,可从二级管泵浦固体激光器的能量转换成脉宽为30飞秒、能量为30焦耳、峰值功率超过1拍瓦的激光脉冲。

 

  HAPLS将安装在位于欧洲捷克共和国的欧洲极端光基础设施中,该设施目前仍在建设当中。HAPLS两个激光系统由美国能源部劳伦斯·利弗莫尔实验室负责设计、建造和组装。HAPLS系统计划在2016年从美国运往欧洲,并将在2017年进行首次试验。

 

  HAPLS能够产生超短、高能激光脉冲,这种脉冲可以作为二次源产生电磁辐射或加速带点粒子。这种激光技术在物理、医学、生物学和材料科学领域都有应用。

 

  4、新型电泵浦

 

  5、新型激光笔可分辨出健康脑组织与肿瘤

 

  切除脑部肿瘤是一项复杂而精密的工程,有医生形容这个过程如同从果冻里挖出蜘蛛”——挖不干净,肿瘤会留在大脑里继续生长,挖得太多,就会破坏健康脑组织,令病人失能。也许一毫米就能让手术结果天差地别。

 

  如今,英国伦敦帝国理工学院正在试用一种新型激光笔,它可以发出近红外光,在不到一秒的时间里分辨出健康脑组织与肿瘤,从而向医生发出提醒。这种激光笔先前在加拿大用来帮助医生实施皮肤癌手术,取得良好效果。

 

  帝国理工学院的医生计划在接下来一年中,在约30名患者身上试验,希望在它的帮助下提高手术准确率,缩短手术时间。医生预测,激光笔能让三小时长的手术缩短30分钟。

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