科学家开发出突破性微型光纤激光器 更锐利、更小巧、更智能

科学家开发出突破性微型光纤激光器更锐利、更小巧、更智能基于氮化硅光子集成电路的全封装混合集成铒激光器的光学图像，可提供光纤激光器相干性和以前无法实现的频率可调谐性。资料来源：AndreaBancora和YangLiu（洛桑联邦理工学院）光纤激光器使用掺杂稀土元素（铒、镱、钕等）的光纤作为光增益源（产生激光的部分）。光纤激光器能发出高质量的光束，输出功率高，效率高，维护成本低，经久耐用，而且体积通常比气体激光器小。光纤激光器也是低相位噪声的"黄金标准"，这意味着它们的光束可以长期保持稳定。尽管如此，人们对芯片级光纤激光器微型化的需求仍在不断增长。基于铒的光纤激光器尤其令人感兴趣，因为它们符合保持激光器高相干性和稳定性的所有要求。但是，要实现光纤激光器的微型化，就必须在小尺度上保持其性能。现在，EPFL的刘洋博士和TobiasKippenberg教授领导的科学家们制造出了首台芯片集成的掺铒波导激光器，其性能接近光纤激光器，将宽波长可调谐性与芯片级光子集成的实用性相结合。这一突破发表在《自然-光子学》（NaturePhotonics）上。制造芯片级激光器研究人员采用最先进的制造工艺开发出了芯片级铒激光器。他们首先在超低损耗氮化硅光子集成电路的基础上构建了一个一米长的片上光腔（一组提供光反馈的反射镜）。刘博士说："尽管芯片尺寸小巧，但我们却能将激光腔设计成米级长度，这要归功于这些微oring谐振器的集成，它们能在不增大设备物理尺寸的情况下有效延长光路。"然后，研究小组在电路中植入高浓度铒离子，选择性地产生激光所需的有源增益介质。最后，他们将电路与III-V族半导体泵浦激光器集成，以激发铒离子，使其发光并产生激光束。基于掺铒光子集成电路的混合集成激光器的光学图像，该激光器具有光纤激光相干性和以前无法实现的频率可调谐性。资料来源：YangLiu（洛桑联邦理工学院）为了完善激光器的性能并实现精确的波长控制，研究人员设计了一种创新的腔内设计，其特点是基于微孔的Vernier过滤器，这是一种可以选择特定光频的光学过滤器。滤波器可在很大范围内对激光波长进行动态调整，从而使其在各种应用中都能发挥作用。这种设计支持稳定的单模激光，其内在线宽仅为50Hz，非常窄，令人印象深刻。它还具有显著的边模抑制功能--激光器能够以单一、稳定的频率发光，同时将其他频率（"边模"）的强度降至最低。这确保了高精度应用在整个光谱范围内的"干净"和稳定输出。这种芯片级铒光纤激光器的输出功率超过10mW，边模抑制比超过70dB，性能优于许多传统系统。它还具有非常窄的线宽，这意味着它发出的光非常纯净和稳定，这对于传感、陀螺仪、激光雷达和光学频率计量等相干应用非常重要。基于微光的Vernier滤波器使激光器在C波段和L波段（用于电信的波长范围）内具有40nm的宽波长可调谐性，在调谐和低光谱尖刺指标（"尖刺"是不需要的频率）方面都超越了传统光纤激光器，同时与当前的半导体制造工艺保持兼容。将铒光纤激光器微型化并集成到芯片级设备中可降低其总体成本，使其可用于电信、医疗诊断和消费电子等领域的便携式高度集成系统。它还可以缩小光学技术在其他各种应用中的规模，如激光雷达、微波光子学、光频合成和自由空间通信。"这种新型掺铒集成激光器的应用领域几乎是无限的，"Liu说。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434644.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434644.htm

日本富士山附近的神秘绿色激光成因有了新解释：卫星发出的激光束

日本富士山附近的神秘绿色激光成因有了新解释：卫星发出的激光束然后藤井仔细观察。这些光束与云层之间短暂可见的一个小绿点同步。他猜测那是一颗卫星，所以他调查了轨道数据并得到了匹配。美国宇航局的冰、云和陆地海拔卫星2号，或称ICESat-2，当晚曾飞过头顶。藤井在社交媒体上发布了他的发现，这最终引起了美国航空航天局团队的注意。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的ICESat-2仪器科学家TonyMartino说，这是ICESat-2团队第一次看到卫星的绿色激光束从轨道上流向地球的画面。2022年9月16日，博物馆馆长DaichiFujii为捕捉流星而设置的运动感应相机反而捕捉到了NASAICESat-2卫星经过日本上空时发出的激光束。这是ICESat-2团队第一次看到激光器在轨道上工作的画面。"ICESat-2似乎几乎就在他的头顶上，光束以一定的角度击中了低矮的云层，"Martino说。"要看到激光，必须在正确的地方，在正确的时间，又要有正确的条件。"ICESat-2于2018年9月发射，任务是利用激光从太空测量地球的冰、水和陆地表面的高度。被称为激光雷达的激光仪器每秒发射1万次，向地球发送六束光。它精确计算单个光子从表面反弹到返回卫星所需的时间。计算机程序利用这些测量结果来计算格陵兰岛和南极洲的冰损失，观察极地海洋有多少被冻结，确定淡水库的高度，绘制浅海地区的地图，等等。当它的照片从地面拍摄时，ICESat-2号正在工作，收集下面日本的云层、山地和海洋的高度分布数据。这张ICESat-2的数据图显示了2022年9月16日卫星经过日本富士市（用垂直绿线标记）时的测量结果。激光仪器检测到两个云层，一高一低，将光线散射开来，足以被地面上的相机检测到。资料来源：NASA/TonyMartino从数百英里高的太空中发射的激光并不有害。事实上，它很容易被发现。马蒂诺说，如果有人站在卫星的正下方并抬头看，激光的强度将相当于100多码外的相机闪光。人们曾试图在卫星经过时拍摄它，有几次他们能够捕捉到照片--一次来自智利南部，一次来自俄克拉荷马。他指出，光束甚至更难捕捉，因为相机和眼睛需要激光从某种东西上反射，才能从侧面看到光束。这就是大气条件的作用。然而，在ICESat-2经过富士市上空的那个晚上，有足够的云层来散射激光--使相机可以看到它--但没有那么多的云层，以至于它们完全阻挡了光线。当晚日本上空实际上有两层薄薄的云层--马蒂诺通过分析ICESat-2的数据发现的信息，该数据显示了云层以及下面的地面。有了卫星在太空中的精确位置，光束击中的位置，Fujii的相机设置的坐标，再加上多云的条件，Martino能够明确地确认，这些条纹的光线来自ICESat-2的激光。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1355539.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1355539.htm

洛克希德·马丁公司向美国海军交付战术激光武器HELIOS

洛克希德·马丁公司向美国海军交付战术激光武器HELIOS在美国海军从洛克希德-马丁公司接收了一种几乎可以投入使用的高能战术激光武器：集成了光学炫目器和监视系统的高能激光器（HELIOS），该系统可以安装在现有的军舰上，这意味着射线枪的时代几乎已经到来。当西奥多-迈曼于1960年在加利福尼亚州马里布的休斯研究实验室发明了第一台激光器时，它几乎立即被视为一种潜在的超级武器--科幻小说中的死亡射线变成了现实。虽然产生相干光束的能力为科学家和工程师提供了一种独特的工具，并将在接下来的60年里彻底改变许多领域，但生产一种实用的激光武器却比最初想象的要困难得多。今天，基于掺有钇等稀有元素的光缆线圈的固态激光器的发展，终于将激光武器从实验室搬到了战场上。HELIOS60多千瓦级的多用途激光武器将不像以前的测试那样只是作为实验品部署在美国海军舰艇上，而是作为一个可操作的战术系统，可以完全整合到舰艇操作中，并可以根据任务要求进行扩展。与其他激光武器一样，HELIOS可以以光速向多个目标发射光束，每次射击的费用仅为1美元，这还不算设备成本，只要有电源，就可以无限供应威力十足的"弹药"。HELIOS的不同之处在于，它不仅可以用来摧毁目标，还可以使光学传感器眩晕，反射的光束可以为情报、监视和侦察（ISR）应用收集远距离数据。据洛克希德公司称，这使得HELIOS成为保护舰队的分层防御架构的一个关键要素。"洛克希德-马丁公司和美国海军在开发和提供颠覆性激光武器系统方面有着共同的愿景和热情，"洛克希德-马丁公司先进产品解决方案副总裁RickCordaro说。"HELIOS增强了舰艇的整体作战系统效能，以阻止未来的威胁，并为水兵提供额外的保护，我们知道我们必须提供根据海军的优先事项定制的可扩展的解决方案。HELIOS代表了一个坚实的基础，可以逐步交付强大的激光武器系统能力。"...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1306891.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1306891.htm

德国海军成功完成100千瓦激光武器海试

德国海军成功完成100千瓦激光武器海试试验由联邦国防军装备、信息技术和在役支持办公室（BAAINBw）组织，由德国MBDA公司和莱茵金属公司组成的高能激光海军演示器工作组（ARGE）实施。2022年6月，在"萨克森"号的甲板上安装了模块化激光武器系统，并将其集成到军舰的指挥和控制系统中。该武器由12个2千瓦的激光模块组成，这些模块以盘绕的固体掺杂光纤束为基础，可产生高质量的激光束。这些光束通过一个采用光谱耦合技术的合束器，形成一束功率更大的光束，最大功率可达100千瓦。安装在"萨克森"号上的激光武器模块（左中）图/莱茵金属公司在过去的一年中，德国海军进行了六次使用新型激光系统打击不同目标的行动，其中一些目标非常敏捷。在测试过程中，该系统与舰上的传感器协同工作，根据与"萨克森"号其他系统的交互作用和设定的交战规则对目标进行探测、跟踪和射击。激光系统总共发射了一百多次，最后在两个贵宾日为德国和北约政要进行了表演。据莱茵金属公司称，新型激光器的设计目的是在极短距离内对付无人机、无人机群、快艇和导弹。以后的升级版将能够对付超音速导弹、火箭弹、迫击炮弹或炮弹。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386565.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386565.htm

MIT研究人员开发出微型光子芯片 实现超快激光技术微型化

MIT研究人员开发出微型光子芯片实现超快激光技术微型化激光在日常生活中已相对普遍，但除了在狂欢派对上提供灯光表演和扫描杂货上的条形码外，激光还有很多用途。激光在电信、计算以及生物、化学和物理研究领域也具有重要意义。在后一种应用中，能够发射超短脉冲的激光器尤其有用，这种激光器的脉冲为万亿分之一秒（1皮秒）或更短。利用在如此小的时间尺度上工作的激光，研究人员可以研究极快发生的物理和化学现象--例如，化学反应中分子键的生成或断裂，或者材料内部电子的运动。这些超短脉冲还广泛用于成像应用，因为它们的峰值强度极大，但平均功率较低，因此可以避免加热甚至烧毁生物组织等样本。在《科学》杂志上发表的一篇论文中，加州理工学院电子工程与应用物理学助理教授阿里雷扎-马兰迪（AlirezaMarandi）介绍了他的实验室开发的一种在光子芯片上制造这种激光器（称为锁模激光器）的新方法。这种激光器使用纳米级元件（纳米是十亿分之一米）制造，可以集成到光基电路中，类似于现代电子产品中的电基集成电路。铌酸锂制成的纳米光子锁模激光器发出一束绿色激光。资料来源：加州理工学院马兰迪说："我们感兴趣的不仅仅是让锁模激光器更加紧凑。我们很高兴能在纳米光子芯片上制造出性能良好的锁模激光器，并将其与其他元件结合在一起。到那时，我们就能在集成电路中构建一个完整的超快光子系统。这将把目前属于米级实验的超快科学和技术财富带到毫米级芯片上"。超快激光与诺贝尔奖的认可这类超快激光器对研究工作非常重要，今年的诺贝尔物理学奖授予了三位科学家，以表彰他们开发出能产生阿秒脉冲的激光器（一阿秒等于一秒的五十亿分之一）。然而，这种激光器目前极其昂贵和笨重，马兰迪指出，他的研究正在探索在芯片上实现这种时间尺度的方法，这种芯片可以便宜很多，体积也更小，目的是开发出价格合理、可部署的超快光子技术。他说："这些阿秒级实验几乎都是用超快锁模激光器完成的。其中一些实验的成本可能高达1000万美元，而其中很大一部分就是锁模激光器的成本。我们很高兴能考虑如何在纳米光子学中复制这些实验和功能。"马兰迪实验室开发的纳米光子锁模激光器的核心是铌酸锂，这是一种具有独特光学和电学特性的合成盐，在这种情况下，可以通过应用外部射频电信号来控制和塑造激光脉冲。这种方法被称为腔内相位调制主动锁模。"大约50年前，研究人员在桌面实验中使用腔内相位调制来制造锁模激光器，并认为与其他技术相比，这种方法并不十分合适，"论文第一作者、前马兰迪实验室博士后郭秋实（音译）说。"但我们发现它非常适合我们的集成平台"。"除了体积小巧之外，我们的激光器还表现出一系列引人入胜的特性。例如，我们可以在很宽的范围内精确调节输出脉冲的重复频率。我们可以利用这一点来开发芯片级稳定频率梳状源，这对于频率计量和精密传感来说至关重要，"现任纽约城市大学高级科学研究中心助理教授的郭补充道。未来目标和研究影响马兰迪说，他的目标是继续改进这项技术，使其能够在更短的时间尺度和更高的峰值功率下运行，目标是达到50飞秒（飞秒是十万亿分之一秒），这将是他目前设备的100倍改进，目前设备产生的脉冲长度为4.8皮秒。介绍这项研究的论文题为"纳米光子铌酸锂中的超快锁模激光器"，发表在11月9日的《科学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398911.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398911.htm

英国提早五年为军舰配备可击落无人机的激光器

英国提早五年为军舰配备可击落无人机的激光器英国国防部决定从2027年起为军舰配备可以击落无人机的激光器，这比原定时间提早了五年。路透社报道，为军舰提供激光器是英国国防部加快新技术部署的改革措施之一。英国采用的是“龙火”（DragonFire）激光器，此前预计将在2032年才开始为英国军舰安装。这种激光器可以通过激光束切割目标无人机，可能成为击落无人机的长期低成本替代方案。英国国防部说，激光器可以向空中任何可见目标发射，每发射一次的成本约10英镑（约17新元），精准度相当于击中1公里外的一枚英镑硬币。英国国防部长沙普斯发表声明说，“面对一个更危险的世界，我们的军备采购也随之改变”，他说：“龙火（激光器）展示了英国在最前沿军事技术方面的优势，我们不会拖延时间，一定会尽快为我们的军队提供这种武器。”2024年4月12日9:08AM