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美科學家開發“即插即用”激光放射儀器

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 20:09:59 來源:中國儀器儀表資訊網

   工程師和應用物理學家們已經為一種新的“即插即用”激光開發——拉la曼man注zhu入ru式shi激ji光guang打da下xia基ji礎chu,同tong時shi也ye為wei整zheng個ge激ji光guang技ji術shu帶dai來lai了le數shu個ge關guan鍵jian性xing的de革ge新xin。這zhe種zhong激ji光guang放fang射she儀yi器qi結jie合he了le非fei線xian性xing光guang學xue設she備bei和he半ban導dao體ti注zhu入ru式shi激ji光guang的de優you點dian,它不僅設計緊湊,而且可能有一天會在成像與探測領域得到廣泛的應用。

  哈佛大學工程與應用物理學係的MarianoTroccoli,ErtugrulCubukcu和FedericoCapasso,美國德克薩斯州農工大學的AlexeyBelyanin,美國朗訊科技貝爾實驗室的DeborahL.Sivco和AlfredY.Cho共同在2月24日的《自然》上發表了這一設備的概念模型的論證文獻。這項研究部分由德克薩斯州農工大學的電信與信息學特別研究小組資助。

  傳統的拉曼激光依靠一種被稱為拉曼效應的基本物理學現象——即單色光線(例如激光)在穿過一種介質時,其頻率會發生變化。一束密集而強烈的激光發出的光線,被稱為“泵浦光源”,它(ta)能(neng)夠(gou)使(shi)某(mou)些(xie)介(jie)質(zhi)的(de)分(fen)子(zi)從(cong)原(yuan)有(you)位(wei)置(zhi)偏(pian)離(li),使(shi)其(qi)中(zhong)的(de)一(yi)些(xie)光(guang)子(zi)失(shi)去(qu)能(neng)量(liang)。結(jie)果(guo),第(di)二(er)束(shu)激(ji)光(guang)就(jiu)會(hui)從(cong)介(jie)質(zhi)中(zhong)產(chan)生(sheng),它(ta)的(de)頻(pin)率(lv)與(yu)第(di)一(yi)束(shu)激(ji)光(guang)不(bu)同(tong)。

  “長期以來我們一直在使用拉曼激光,”Troccoli說。“一般來說,這種激光需要巨大而且強勁的外置泵浦光源來補償光線的在穿過某種物質時產生的衰減、或減弱。而在我們的研究中,泵和光線穿過的物質是被放置到同一個設備中的。”

  這zhe一yi研yan究jiu小xiao組zu將jiang能neng量liang來lai源yuan與yu拉la曼man物wu質zhi合he並bing起qi來lai實shi際ji上shang就jiu是shi創chuang造zao了le一yi種zhong激ji光guang中zhong的de激ji光guang,他ta們men的de研yan究jiu已yi經jing為wei整zheng個ge激ji光guang技ji術shu帶dai來lai了le數shu個ge關guan鍵jian性xing的de新xin發fa明ming。注zhu入ru式shi激ji光guang是shi第di一yi個ge電dian流liu驅qu動dong的de拉la曼man激ji光guang,實shi際ji上shang它ta可ke以yi接jie通tong電dian源yuan直zhi接jie使shi用yong。電dian流liu在zai物wu質zhi的de內nei部bu產chan生sheng一yi束shu內nei部bu激ji光guang(泵浦光源),而這束激光反過來會產生拉曼激光輻射。因為泵浦光源是自發輻射的,所以這種儀器的效率略高,有30%的激光泵功率能夠轉換為拉曼激光。

  “這種‘俄羅斯套娃’式的層疊設計,帶來了一個重要的物理學新發現,”Belyanin說,他也為撰寫那篇闡述新型設備的文章提供了理論上的支持,而且從2001年開始她就和Capasso的研究小組開始將理論付諸實施。“現在泵浦光源輻射的頻率能夠被調整成與介質內部強大的電子共振相同。這使拉曼激光的增益擴大了5個數量級,這有點類似傳統的拉曼激光發射裝置,因為強大的吸收作用,它們必須避免共振現象。

  除了更高的性能以外,這種設備的體積雖然很小,卻配備了一個高功率的衝子。

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