功率突破1千瓦：超快激光器
發(fā)布時間：2020-09-22 16:17
超快激光器是一種基于SESAM、克爾透鏡等鎖模技術(shù)，脈沖寬度在ps甚至fs量級的激光器。
隨著激光技術(shù)飛速發(fā)展，超快激光出現(xiàn)了人們的視線之中，它具備獨特的超短脈沖、超強特性，能以較低的脈沖能量獲得極高的峰值光強。超短脈沖啁啾放大技術(shù)（ChirpedPulseAmplification，CPA）的出現(xiàn)使超快激光器的強度得到大大提高。超快激光器發(fā)展市場分析與展望
與傳統(tǒng)長脈沖激光及連續(xù)激光不同，超快激光有著超短的激光脈沖，這使得激光脈沖的頻譜寬度相當大。這樣寬的頻譜在進行諸如原子能級研究，激光選鍵化學(xué)等方面都具有重要的應(yīng)用。
利用超快激光脈沖短的特點，可以采用泵浦-探測的方式，將激光脈沖與物質(zhì)相互作用現(xiàn)象在不同的時刻照相，以期獲得整個過程的特點。這個方法已經(jīng)被應(yīng)用到各個領(lǐng)域，如在原子與分子反應(yīng)動力學(xué)研究中以及觀察電子的運動，利用飛秒激光脈沖甚至阿秒脈沖，通過泵浦-探測的方法觀察到反應(yīng)過程。
聚焦后的超快激光，其峰值功率密度超過1013W/cm2時，所產(chǎn)生的電場強度就已經(jīng)大于原子的內(nèi)電場。它提供的極強極高的電場，能夠超過價帶電子的束縛力，使分子、原子的電子體系發(fā)生巨大變化。利用這個特性，人們可以研究由于超快激光導(dǎo)致原子內(nèi)部產(chǎn)生的奇特現(xiàn)象。并且，超快激光還顯示出其它不同的特性，如熱影響區(qū)域小、作用效果能夠超過光學(xué)衍射極限、優(yōu)秀的空間選擇特性。
超快超強激光脈沖與物質(zhì)的相互作用是是當前最活躍的研究課題之一。它在新型的粒子加速器、超快高能X射線光源等方面，都有著廣泛的應(yīng)用前景。同時，它包含多方面理論和實驗研究內(nèi)容的課題，涉及到物理學(xué)的許多重要分支，如激光物理、原子分子物理、非線性光學(xué)、等離子體物理、熱力學(xué)等。
一個由英國和捷克科學(xué)家組成的科研團隊于24日宣布，他們已經(jīng)成功研制出一種“超級激光器”，其能量強度是同級設(shè)備的10倍。
這一高峰值功率激光器的平均輸出功率為1000瓦，具有持續(xù)的，高能量的脈沖基準。未來可以用于航空、汽車領(lǐng)域以及電力部門，如硬化金屬表面、加工半導(dǎo)體或微型材料。該激光器重達20公噸，成本為4800萬美元。
該超快激光器由英國激光設(shè)備研究中心（CLF）和來自捷克的國家級研究項目——高頻率脈沖激光器工程（HiLASE）聯(lián)合研制。CLF的主任Collier表示，“這項研究十分重要，將成為一個新的世界紀錄。這項技術(shù)將改變高能量激光的應(yīng)用方式”。
由于高峰值功率激光器的平均能量強度為目前世界水平的10倍，該科研團隊將這款激光器命名為Bivoj,這是捷克神話中一位勇士的名字。HiLASE的主任Mocek透露，Bivoj在去年12月16日突破了1000瓦輸出功率大關(guān)，創(chuàng)造了同類激光器中的世界紀錄，“這使激光器的發(fā)展向前邁進了一大步，和拿了奧林匹克金牌一樣令人振奮”。
目前世界上有兩款峰值功率激光器——來自奧斯汀功率為1拍瓦的德克薩斯激光器，以及來自大阪功率為2拍瓦的LFEX激光器（1拍瓦等于1000萬億瓦特）。這兩款激光器都有非常高的功率峰值，但是在一天內(nèi)只能達到幾次，因此這類激光器的功率并不是平均功率。Bivoj和普通的峰值功率激光器有著本質(zhì)上的不同，其平均功率是最高的。相比之下，奧斯汀和大阪的激光器在一天內(nèi)達到峰值的次數(shù)太少了 。
