2018年诺贝尔物理学奖授予阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin)、杰拉德·穆卢(Gerard Mourou)和唐娜·斯特里克兰(Donna Strickland)三位物理学家,以表彰他们在开发技术方面的创新工作,这些技术使激光在从医学到制造业的各个领域得到更广泛的应用。
一半的奖金由Mourou和Strickland分享,因为他们发明了一种被称为“啁啾脉冲放大”(简称CPA)的技术,这项技术是他们在20世纪80年代共同开发的。斯特里克兰德是罗彻斯特大学的一名研究生,当时正从事这项极为重要的工作:CPA是她论文的基础,他们的发现发表在她的第一份科学出版物上。2018年,思特里克兰德成为继1911年的玛丽居里(Marie Curie)和1963年的玛丽亚戈珀特梅耶尔(Maria goepperter - mayer)之后,诺贝尔物理学奖117年历史上第三位女性得主。
什么是啁啾脉冲放大?
啁啾脉冲放大(或CPA)是一种放大激光脉冲而不破坏放大介质,或换句话说,激光脉冲通过的材料,从而防止进一步放大的方法。
你可能还记得上一集的内容,激光是一种相干的发射光束,这意味着所有的光粒子都以一个方向一致地离开它们的光源(例如,与手电筒相比,它向各个方向发射漫射光)。理想的激光器也是单色的,这意味着它只发射一种波长或频率的光,一些激光应用要求激光器在物理上尽可能接近单色。然而,其他的应用,如那些需要可调谐或超快激光器的应用,使用发射频率或颜色范围的激光器,如钛蓝宝石激光器。在这两种情况下,当需要精确时,如在人体上进行精确切割或在制造过程中去除不需要的材料时,激光的聚焦和高能特性使其成为理想的工具。
我们对激光的使用曾经仅限于较弱的激光,198时时彩平台无论是信誉还是游戏体验感都是有口皆碑的,特别是198彩票代理制度,真的是让利给代理还有会员,平台总代团队还免
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,不是因为我们不能制造出更强大的版本,而是因为由此产生的激光发射将进入一个非线性的状态,这通常是科学家们所说的“不可预测的混乱”。由此产生的高能脉冲会破坏它们周围的环境,有时激光生产设备本身也会受到损坏。原来的激光束的预期性能也可以改变,这可能会影响激光的精度,通常是使用这种聚焦发射的整个重点。
CPA允许使用更强的激光器而不产生这些潜在的破坏性副作用,从而扩大了激光强度和使用的可能性。此外,使用CPA技术还能生产出更紧凑的激光设备。
简单地说,CPA方法的创新之处在于,它可以在激光脉冲被放大之前,及时将其拉伸。这种简单的拉伸避免了产生更强激光所带来的破坏。你可以把拉伸想象成把分量分散到不同的位置和时间,这样强度就不会同时遇到。
更详细的描述是从最初的短脉冲开始的,脉冲通过一对光栅或棱镜发送——你可以想象一下你小时候的玩具,它把白光分离成单独的颜色成分,这样你就能看到彩虹。这些光栅将脉冲的光分散或在时间上分散1000到100000倍。它们通过发送较低频率的脉冲分量(类似于红色)比较高频率的脉冲分量(类似于蓝色)更短的路径来实现这种传播。激光脉冲现在被认为是“啁啾”的,因为高频元件滞后,导致较长的脉冲持续时间。
脉冲现在变长了,功率也降低了,所以在不损失任何信号或信息的情况下放大是安全的。一旦脉冲被放大,就会产生一个能量更高的脉冲,但它的持续时间仍然很长,因此可以更安全地通过介质。然后,这个长而放大的脉冲通过第二对光栅发送,这基本上逆转了第一对光栅的工作:脉冲在时间上被重新压缩,导致其原始状态的放大版本。