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激光的研究进展

Answer 1

美国得克萨斯州大学的科学家研制出世界上功率最强大的可操作激光，这种激光每万亿分之一秒产生的能量是美国所有发电厂发电量的2000倍，输出功率超过1 拍瓦－相当于10的15次方瓦。这种激光第一次启动是在1996年。马丁尼兹说，希望他的项目能够在2008年打破这一纪录，也就是说，让激光的功率达到1.3拍瓦到1.5拍瓦之间。超级激光项目负责人麦卡尔·马丁尼兹表示：“我们可以让材料进入一种极端状态，这种状态在地球上是看不到的。我们打算在德州观察的现象相当于进入太空观察一颗正在爆炸的恒星。”
激光“抓住”碳纳米管并使之移动
美国伊利诺伊州纽约大学的科学家和一家光学公司的科研人员试验了一种名为“光学捕获”的技术，试图更便利地操纵碳纳米管。光学捕获技术就是利用激光能捕获微小粒子的能力，在移动激光束时使微小粒子跟随激光移动。由于激光能捕获微小粒子，因此在它移动时就会像镊子一样，“夹”着微小粒子移动。科学家把这种现象称为“激光镊子”。2013年时生物学家已能用激光镊子夹住单个细胞。例如，从血液中分离出单个血红细胞用于研究镰刀状血红细胞贫血症或疟疾治疗研究。激光镊子能“夹”住微小粒子，是因为激光束中心强度大于边缘强度，因此当激光束照射一个微小粒子时，从中心折射的光线要比向前的光线多。
当折射的光线获得向外的冲力时，粒子上的反作用力就使冲力指向激光束中心，因此粒子总是被吸引到激光束中心。如果粒子非常小且具有很小的重力或摩擦力，当激光束移动时，粒子就会跟着移动。
然而，激光镊子移动的血细胞直径有几微米，但2013年以前要移动直径仅2～20纳米的碳纳米管会麻烦得多。因此想利用单个激光镊子移动大量碳纳米管到一定位置，可能会与用原子力显微镜一样费事。
为此，科学家用一种液晶激光分离器把激光束分成200个可单独控制的小激光束，研究人员可以控制这些激光束使之形成三角形、四边形、五边形和六边形等形状，从而移动大量的纳米管群，使它们在显微镜载片表面定位，达到移动碳纳米管的目的。
光学捕捉技术的成功，受到美国加利福尼亚大学的纳米管专家、物理学家亚历克斯·泽特尔的称赞，他说，因为2013年还没有一种可靠的技术能操纵大量的纳米管，而这种新的光学捕获技术有可能应用于工业。 NASA演示激光束传视频实验 传速达每秒1000多兆
2014年4月美国国家航空航天局喷气推进实验室成功完成了一项光学技术演示验证实验，其特定程序“激光通讯科学的光学有效载荷”（OPALS）可将NASA未来航天器的通信速率提高10至100倍。这是NASA第一次在轨道实验室试验光通信。
在太空任务中，使用的科学仪器越来越需要更高的通信速率将收集到的数据发送回地球，或者支持高数据速率的应用，如高清视频流。光通信也称为“激光通信”，是一种新兴的通过激光束传送数据的技术。其可提供更高的数据速率，超过当前采用的射频（RF）传输速度，并且具有在频带操作不受当前美国联邦通信委员会监管的优点。
该项目经理马特·亚伯拉罕森表示，光通信已具有改变游戏规则的潜力。许多深空探测飞行任务在执行每秒200到400千比特的通信任务。OPALS将展示高达每秒50兆比特的传输速度，未来深空光通信系统甚至会提供每秒1000多兆比特的传速。 2015年1月27日，《新科学家》（New Scientist）报道，利用能探测到单光子，每秒200亿帧的超高速摄像机，科学家首次捕捉到了激光在空气中飞行的画面。在10分钟内，研究者记录了光子与空气碰撞时产生的200万次激光脉冲。该技术可用于巡查环境角落，显示屏幕上看不到的物体，还可用在需要精准计量时间信息的地方。
苏格兰赫利瓦特大学的主要研究者加里皮说：“这是我们第一次看到光经过身边时的情形。”在通常情况下，科学家只能通过物体上的反射来看到光。想看到激光器发出的激光则更加棘手，因为光子是在聚焦光束中运动，而且方向都相同。
该相机由爱丁堡大学开发，其感光部件由单光子光敏像素阵列构成。这些像素有两种特性：一是对单个光子敏感的能力——每个像素的敏感性是人眼的10倍左右；二是它们的速度——每个像素被激活只要67皮秒(万亿分之一秒)，比人眨一下眼的时间要快10亿倍。“这些特性让我们能实现‘飞光成像’。”里奇说，当光在空中飞行，从物体上散射开来时，这种成像方法连光本身也能拍下来。 超快激光器
超快激光器 是太阿激光基于SESAM锁模技术的Amberpico系列皮秒激光器、Amberfemto系列飞秒激光器开发的激光器。 Amberpico系列皮秒激光器具有超短脉冲宽度（小于15ps）、高单脉冲能量（最大单脉冲能量30mJ）、高重复频率（1kHz以上）和值得信赖的优良输出性能, Amberfemto系列飞秒激光器脉冲宽度小于200fs，重复频率1Hz—100kHz可选，具有优异的空间模式和卓越的功率稳定性。可以实现高效的二倍频、三倍频、甚至四倍频光的输出。波长范围遍及红外、绿光、紫外，波长最短可以达到266/263nm。
皮秒连续锁模激光器
皮秒连续锁模激光器就是脉冲宽度压缩到ps量级（10-12s） 的“超短”脉冲连续锁模激光器。按照泵浦方式，可以分为灯泵浦皮秒连续锁模激光器和半导体泵浦皮秒连续锁模激光器；按照锁模方式，可以分为半导体可饱和吸收体连续锁模皮秒激光器和染料连续锁模皮秒锁模激光器；按照激光媒质，可以分为固体皮秒连续锁模激光器和光纤皮秒连续锁模激光器等。 一般采用半导体可饱和吸收镜作为锁模器件，LD泵浦的皮秒连续锁模激光器。所谓半导体可饱和吸收镜，一般是采用外延法将半导体可饱和吸收体直接生长在半导体布拉格反射镜上，因此被叫做可饱和半导体布拉格反射镜（Saturable Bragg Reflector，简称SBR）或半导体可饱和吸收镜（Semiconductor Saturable Absorber Mirror,简称SESAM）。