激光玻璃推动科学进步

Gérard Mourou 和 Donna Strickland 因激光方面的突破性工作而荣获2018年诺贝尔物理奖。这项工作涉及使用精密玻璃元件产生高能激光脉冲。 

激光技术的突破

如何能够产生高强度、超短脉冲、极高能量的激光?多年来,激光物理学家一直在研究这个课题。而2018年诺贝尔物理奖的颁发正式表彰了这一突破。Gérard Mourou 和加拿大人 Donna Strickland(有史以来第三位女性获奖者)两位获奖者共同发明了一种增强激光器功率的高级方法。他们成功地将激光器变成了功能强大的精密工具,适合从眼科手术到微加工的广泛领域。

法国科学家 Gerard Mourou 荣获2018年诺贝尔物理奖
科学家 Gerard Mourou,2018年诺贝尔物理奖的三位获奖者之一,2018年10月2日在法国巴黎附近帕莱索的巴黎综合理工大学实验室。图片:REUTERS /Charles Platiau

全球最强烈的激光脉冲

产生强烈激光脉冲的技术被称为“啁啾脉冲放大”(CPA),作为 Strickland 博士工作的一部分,两位科学家于1985年研制了这一技术。CPA 可以产生几飞秒(1fs =10-15 s)的超短激光脉冲,具有非常高的拍瓦级功率(1PW=1015 W)。其原理是在短时间内传播一个极端超短脉冲,先用光栅降低其直接强度,然后再将其放大。然后脉冲被再次压缩,达到比世界上所有发电站都大的强度。
肖特绿色和紫色激光玻璃系列

肖特激光玻璃在大功率激光器中起到放大器的重要作用。

肖特在激光研究中起到核心作用

两位研究人员曾经的愿景已成为现实。他们发明的 CPA 技术被应用于最先进的激光系统之一——欧洲 ELI(极端光基础设施),这是由 Mourou 教授提议建造的世界第一座多地点(匈牙利、罗马尼亚和捷克共和国)大型科学激光设施。

在这里,以及在世界各地的其他高要求激光系统中,例如 Apollon、NIF 和激光 MejaJoule,肖特的磷酸盐和硅酸盐有源激光玻璃是各光束穿透系统中起到推动作用的关键元件。它们具有出色的光学特性,能够极度放大展宽脉冲。

“我们很荣幸能参与到这样的技术中几十年。我们也要感谢从事大型激光项目的国际合资企业,他们为我们继续发展激光玻璃提供了必要的推动力。”肖特先进光学元件欧洲、中东和非洲激光元件战略市场经理 Alain Danielou 如此表示。作为如此超高峰值功率应用中的放大器,这种玻璃现在可以提供很少需要的30到50纳米的大带宽。

Danielou:“由于普遍存在的不确定性原理,超短脉冲具有很宽的光谱,必须在放大过程中保留,以便接下来可以压缩。因此,我们仍然面临着将磷酸盐玻璃内部的泵送带宽扩大到 80 纳米的挑战。”

激光玻璃在不久的将来将面临更多挑战。许多老旧的激光设备很快将需要更新,而肖特已经准备好为更新的大功率激光器提供用于激光器设计和波长的玻璃板。

2018年12月10日

 

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