EPFL Galatea实验室科学家用玻璃制造出飞秒激光器

EPFLGalatea实验室科学家用玻璃制造出飞秒激光器科学家们用玻璃制造出了一种紧凑型飞秒激光器，彻底改变了对准过程，有望推动量子光学和技术微型化的发展。这一创新方法得到了欧洲研究理事会的资助，有望实现商业化。图片来源：JamaniCaillet/EPFLGalatea实验室是光学、力学和材料科学的交叉学科，飞秒激光器是贝鲁厄工作的关键要素。这些激光器能发出极短而稳定的光脉冲，可应用于激光眼科手术、非线性显微镜、光谱学和可持续数据存储等多个领域。通常情况下，商用飞秒激光器是通过将光学元件安装在基板（如光学面包板）上制成的，因此必须进行细致的对准。"我们使用飞秒激光来研究材料的非线性特性，以及如何改变材料的体积，"Bellouard解释说。"通过痛苦的复杂光学对准练习，让你梦想用更简单、更可靠的方法来对准复杂的光学器件"。Bellouard及其团队的解决方案是什么？使用商用飞秒激光器用玻璃制作飞秒激光器，大小不超过一张信用卡，对准麻烦更少。研究成果发表在《光学》（Optica）杂志上。如何用玻璃制造飞秒激光器要利用玻璃基板制造飞秒激光器，科学家们首先要从一块玻璃板开始。Bellouard解释说："我们希望制造出稳定的激光器，所以我们使用玻璃，因为玻璃的热膨胀率比传统基板低，是一种稳定的材料，而且对我们使用的激光来说是透明的。"科学家们使用商用飞秒激光器在玻璃上蚀刻出特殊的刘海，以便精确放置激光器的重要组件。即使是微米级精度的制造，刘海和组件本身的精度也不足以达到激光品质的对准。换句话说，反射镜还没有完全对准，因此在这个阶段，他们的玻璃装置还不能作为激光器使用。使用蚀刻技术制造GigaFemto激光器。图片来源：JamaniCaillet/EPFL科学家们还从以前的研究中了解到，他们可以使玻璃局部膨胀或收缩。为什么不用这种技术来调整反射镜的排列呢？因此，最初的蚀刻设计是让一面镜子位于一个刘海中，刘海中的微机械挠性设计可以在飞秒激光照射时局部搅拌镜子。这样，商用飞秒激光器就能被第二次使用，这次是为了校准反射镜，并最终制造出稳定的小型飞秒激光器。Bellouard说："这种利用激光与物质相互作用对自由空间光学元件进行永久对准的方法可以扩展到各种光学电路，对准分辨率极高，可达亚纳米级。"应用及其他Galatea实验室正在进行的研究项目将探索如何在量子光学系统组装中使用这项技术，从而突破目前可实现的微型化和对准精度的极限。对准过程仍由人类操作员监督，通过练习，可能需要几个小时才能完成。尽管激光器体积很小，但其峰值功率可达约千瓦，发射脉冲的时间不到200飞秒，仅够光穿过人的头发。这项新颖的飞秒激光技术将由Cassio-P公司推出，该公司将由Galatea实验室的AntoineDelgoffe领导。Bellouard总结道："飞秒激光器是可以自我复制的，那是否意味着我们已经到了自我克隆制造设备的阶段？"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399729.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1399729.htm

研究人员实现用飞秒激光进行石墨烯纳米加工

研究人员实现用飞秒激光进行石墨烯纳米加工石墨烯于2004年被发现，它已经彻底改变了各种科学领域。它拥有高电子迁移率、机械强度和热导率等显著特性。人们投入了大量的时间和精力来探索它作为下一代半导体材料的潜力，催生了基于石墨烯的晶体管、透明电极和传感器等一系列有用部件。但是，为了使这些设备进入实际应用，关键是要有高效的加工技术，可以在微米和纳米尺度上构造石墨烯薄膜。通常，微/纳米尺度的材料加工和设备制造采用纳米光刻技术和聚焦离子束方法。然而，由于需要大规模的设备、冗长的制造时间和复杂的操作，这些都给实验室研究人员带来了长期的挑战。早在一月份，东北大学的研究人员创造了一种技术，可以对厚度为5至50纳米的氮化硅薄片进行微/纳米制造。该方法采用了飞秒激光，它发射出极短的快速光脉冲。事实证明，它能够在没有真空环境的情况下快速、方便地加工薄型材料。(a)激光加工系统的示意图。(b)石墨烯薄膜上32个激光点的形成。(c)经过多点钻孔的石墨烯薄膜的图像。通过将这种方法应用于石墨烯的超薄原子层，同一小组现在已经成功地进行了多点钻孔而不损坏石墨烯薄膜。他们的突破性细节于2023年5月16日在《纳米通讯》杂志上报道。东北大学先进材料多学科研究所的助理教授、该论文的共同作者YuukiUesugi说："通过对输入能量和激光射击次数的适当控制，我们能够执行精确的加工并创造出直径从70纳米--远小于520纳米的激光波长--到超过1毫米的孔。"通过扫描透射电子显微镜观察到的激光加工的石墨烯薄膜的图像。黑色区域表示打孔。白色物体表示表面污染物。资料来源：YuukiUesugi等人。在通过高性能电子显微镜仔细检查用低能量激光脉冲照射的区域时，上杉和他的同事发现，石墨烯上的污染物也已被清除。进一步的放大观察发现了直径小于10纳米的纳米孔和原子级缺陷，在石墨烯的晶体结构中缺少几个碳原子。石墨烯中的原子缺陷既是有害的也是有利的，这取决于应用。虽然缺陷有时会降低某些特性，但它们也会引入新的功能或增强特定的特性。通过高倍率透射电子显微镜获得的图像。红色区域表示纳米孔。蓝色区域表示污染物。箭头所指的位置存在原子缺陷。"观察到纳米孔和缺陷的密度随着激光射击的能量和数量成比例增加的趋势，使我们得出结论，纳米孔和缺陷的形成可以通过使用飞秒激光照射来操纵，"Uesugi补充说。"通过在石墨烯中形成纳米孔和原子级缺陷，不仅可以控制导电性，还可以控制量子级特性，如自旋和谷值。此外，这项研究中发现的通过飞秒激光照射去除污染物的方法可以开发出一种非破坏性和清洁地清洗高纯度石墨烯的新方法。"展望未来，该团队旨在建立一种使用激光的清洗技术，并对如何进行原子缺陷的形成进行详细调查。进一步的突破将对从量子材料研究到生物传感器开发等领域产生巨大影响。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1363301.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1363301.htm

首款可见光波长飞秒光纤激光器研制成功

首款可见光波长飞秒光纤激光器研制成功研究人员开发出了第一台可以在电磁波谱可见光范围内产生飞秒脉冲的光纤激光器。图片来源：JérômeLapointe克服光纤激光器开发中的挑战从历史上看，实现可见飞秒脉冲需要复杂且本质上低效的设置。尽管光纤激光器由于其坚固性/可靠性、占地面积小、效率高、成本低和亮度高而成为一种非常有前途的替代方案，但到目前为止，还不可能产生持续时间为飞秒（10-15s)直接使用此类激光器进行测距。加拿大拉瓦尔大学研究团队负责人RéalVallée表示：“我们在可见光谱中演示的飞秒光纤激光器为新型可靠、高效和紧凑的超快激光器铺平了道路。”新型光纤激光器的技术细节研究人员在Optica出版集团的《光学快报》杂志上描述了他们的新型激光器，该激光器基于稀土掺杂氟化物光纤。该激光器发射波长为635nm的红光，可实现持续时间为168fs、峰值功率为0.73kW、重复率为137MHz的压缩脉冲。使用商用蓝色激光二极管作为光源或泵浦源，有助于使整体设计坚固、紧凑且经济高效。研究小组成员包括RéalVallée、Marie-PierLord、MichelOlivier以及未在合影中的MartinBernier。图片来源：JérômeLapointe参与该项目的博士生Marie-PierLord表示：“如果在不久的将来能够实现更高的能量和功率，许多应用都可以从这种类型的激光器中受益。潜在的应用包括高精度、高质量的生物组织消融和双光子激发显微镜。飞秒激光脉冲还允许在材料加工过程中进行冷烧蚀，这一过程可以[比长脉冲]进行更干净的切割，因为它不会产生热效应。”扩展光纤激光器的光谱范围在光纤激光器中，掺杂稀土元素的光纤充当激光介质。尽管光纤激光器是最简单、坚固且可靠的高亮度激光系统之一，但石英光纤的使用往往将其限制在近红外光谱区域。Vallée的团队一直致力于通过使用由氟化物而不是二氧化硅制成的光纤来扩展这些激光源的光谱范围。“我们之前专注于开发中红外光纤激光器，但最近对可见光纤激光器产生了兴趣，”洛德说。“虽然此类激光器缺乏紧凑高效的泵浦源，长期以来阻碍了其发展，但最近出现的蓝色光谱半导体激光源为高效可见光纤激光器的开发提供了关键技术。”在展示了连续发射可见波长的光纤激光器后，研究人员希望将这一进展扩展到超快脉冲源。得益于氟化物光纤制造工艺的改进，现在可以获得镧系元素掺杂光纤，其特性对于开发高效可见光纤激光器至关重要。创新和未来方向Vallée团队开发的新型脉冲光纤激光器将稀土掺杂氟化物光纤与商用蓝色二极管泵浦激光器相结合。为了产生和维持脉冲输出，研究人员还必须弄清楚如何仔细管理光纤中的光偏振。“开发新波长的激光器，其中光学元件的材料特性与以前使用的不同，有时可能会很棘手，”合著者米歇尔·奥利维尔（MichelOlivier）说。“然而，我们的实验表明，我们的激光器的性能与我们的模拟非常吻合。这证实了该系统表现良好且易于理解，并且该系统的重要参数已正确表征并且非常适合脉冲激光器，尤其是我们使用的光纤的特性。”接下来，研究人员希望通过使装置完全一体化来改进技术，这意味着各个光纤尾纤光学元件将直接相互粘合。这将减少装置的光学损耗，提高效率，并使激光器更加可靠、紧凑和坚固。他们还在研究提高激光器脉冲能量、脉冲持续时间和平均功率的不同途径。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1400663.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1400663.htm

5月24日从帝尔激光获悉，作为全球领先的激光精密微纳加工装备制造商，帝尔激光玻璃通孔激光设备已经在小规模生产中得到应用。帝尔激光

5月24日从帝尔激光获悉，作为全球领先的激光精密微纳加工装备制造商，帝尔激光玻璃通孔激光设备已经在小规模生产中得到应用。帝尔激光表示，在先进封装浪潮中，随着对更强大计算需求的增加，半导体电路变得越来越复杂，信号传输速度、功率传输、设计规则和封装基板稳定性的改进至关重要。当前行业主要采用的塑料基板（有机材料基板）或将达到容纳极限，特别是其表面相对粗糙，对超精细电路的固有性能可能产生负面影响；此外，有机材料在芯片制造过程中可能会发生收缩或翘曲，导致芯片产生缺陷。随着更多的硅芯片被封装在塑料基板上，翘曲的风险也会增加。

长春光机所在量子精密测量用窄线宽半导体激光器方面取得新进展

长春光机所在量子精密测量用窄线宽半导体激光器方面取得新进展中国科学院长春光学精密机械与物理研究所大功率半导体激光器研究团队在王立军院士、宁永强研究员的领导下，近年来开展了先进窄线宽半导体激光器及关键技术攻关。近日，该团队陈超副研究员报道了一种基于外部光反馈结构的852nm窄线宽、线偏振半导体激光器。激光器结构通过引入飞秒激光诱导的双折射Bragg光栅滤波器，并与高偏振相关性半导体增益芯片混合集成，利用偏振模式选择性反馈和注入锁定技术，实现了超过30dB偏振消光比和低至2.58kHz的高线偏振、窄线宽激光输出。该激光器可作为量子精密测量系统的潜在原子泵浦光源，并且基于前期在抗辐射、窄线宽激光器方面的研究基础，亦有希望用于空间环境中星载和箭载的冷原子量子实验系统。

功能材料新“大门” 中科大飞秒激光打印出人工微细血管

功能材料新“大门”中科大飞秒激光打印出人工微细血管飞秒激光动态全息加工方法是一种利用超短脉冲激光进行微纳加工的技术，其特点是能够实现对材料的精细加工和微纳米级别的结构控制。这项技术在制造微细结构方面具有独特的优势，因为它可以实现对材料的高精度切割和微纳米级的表面改性。特别是在构建三维微细结构时，飞秒激光动态全息加工方法可以实现对复杂结构的精细加工和快速制作，为微血管网络的构建提供了重要的技术支持。三维毛细血管网络的构建对于组织工程具有重要的意义。在人工组织和器官的制备过程中，良好的血液供应系统是确保细胞存活和功能的重要保障。然而，传统的体外组织工程制备往往无法有效构建与之相适应的血管系统，导致细胞在体内植入后缺乏有效的血液供应。因此，构建具有生理功能的三维毛细血管网络对于实现人工组织的长期稳定生长和发挥其功能至关重要。飞秒激光动态全息加工方法的引入为构建微血管网络提供了新的可能性和技术支持。通过该方法，可以实现微血管支架的高效构建，为体外组织工程提供了新的解决方案。针对三维毛细血管支架的高效构建，飞秒激光动态全息加工方法具有独特的优势。首先，飞秒激光动态全息加工方法可以在微尺度上实现高精度的加工和结构控制，其加工精度可以达到亚微米甚至纳米级别。这为构建微细的血管支架提供了重要的技术基础，能够实现更加精细和复杂的结构。其次，飞秒激光动态全息加工方法具有加工速度快、成型效率高的特点，可以在较短的时间内完成复杂微结构的制备，为大规模制备三维毛细血管网络提供了可能。因此，飞秒激光动态全息加工方法的应用在三维毛细血管支架的构建中具有重要的技术优势。相关研究成果已经发表于《先进功能材料》，这标志着飞秒激光动态全息加工方法在三维毛细血管网络构建领域取得了重要突破。这一成果的发表不仅证明了该技术在微血管网络构建中的可行性和创新性，也为该领域后续的研究和应用奠定了基础。通过学术期刊的发表，相关研究成果将得到更广泛的认可和关注，有助于推动该技术在组织工程领域的应用和推广。另外，相关技术还获得了专利授权，这意味着该项研究在技术创新和知识产权保护方面取得了重要进展。专利授权不仅对于科研团队而言是一项重要的荣誉，更重要的是可以为后续的产业化应用和商业化转化提供有力的支持。能够通过知识产权的保护确保相关技术在市场竞争中的合法地位，有利于吸引更多的资金和资源投入到相关技术的研发和产业化进程中，推动科研成果更好地转化为生产力。人工微血管网络的应用前景非常广阔。首先，该技术在组织工程和再生医学领域具有重要意义，可以为人工器官和组织的构建提供重要的生理支持，有助于解决传统组织工程中面临的血管供血难题，为人工器官的长期稳定功能提供必要的条件。其次，人工微血管网络的构建还为药物筛选、疾病模型建立等领域提供了新的研究工具和平台，有助于推动相关领域的研究和应用进程。未来，随着人工微血管网络技术的不断完善和推广，相信它将在医学、生物工程等多个领域展现出巨大的应用潜力，为人类健康事业带来新的希望和机遇。通过以上介绍，我们不难看出，飞秒激光动态全息加工方法在人工微血管网络构建领域具有重要的意义和广阔的应用前景。随着相关技术的不断进步和完善，相信它将为组织工程和再生医学领域带来重大的变革和突破，为人类健康事业作出重要贡献。在未来的发展道路上，我们期待该项技术能够得到更广泛的应用，并为人类生命健康事业带来更多的惊喜和希望。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418713.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418713.htm