1.    上海光机所高功率拉曼光纤激光器研究取得新进展 

        近期，中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息技术研究中心冯衍研究员领衔的课题组，在高功率拉曼光纤激光器研究中取得新进展。提出了一种镱-拉曼集成的光纤放大器结构，有效地解决了拉曼光纤激光器功率提升的主要技术瓶颈问题，在1120 nm波长，首次获得580 W的单横模线偏振拉曼光纤激光和1.3 kW的近单模拉曼光纤激光输出。

        近年来，高功率光纤激光器发展迅速。1m m波段的掺镱光纤激光器，近衍射极限输出功率可达20 kW，多横模输出功率可达100 kW。尽管如此，稀土掺杂光纤激光器的输出波长，因稀土离子能级跃迁的限制，仅能覆盖有限的光谱范围，限制了其应用领域。基于光纤中受激拉曼散射效应的拉曼光纤激光器是拓展光纤激光器波长范围的有效手段。

        该项研究中，在一般的高功率掺镱光纤放大器中注入两个或多个波长的种子激光，波长间隔对应光纤的拉曼频移量。处于镱离子增益带宽中心的种子激光率先获得放大后，在后续光纤中作为泵浦激光对拉曼斯托克斯激光进行逐级放大。初步的演示实验获得了300 W的1120 nm拉曼光纤激光输出；接着采用较大包层（400m m）的光纤，获得了580 W的单横模线偏振拉曼光纤激光和1.3 kW的近单模拉曼光纤激光输出。结果发表于《光学快报》(Optics Letters)和《光学快讯》(Optics Express) [Opt. Lett., 2014, 39, 1933-1936；Opt. Express, 2014, 22, 18483]。鉴于目前高功率掺镱光纤激光器均采用主振放大结构，新提出的光纤放大器结构可用于进一步提升拉曼光纤激光的输出功率。初步的数值计算也表明，该技术方法有望在1～2mm范围内任意波长获得千瓦级激光输出。（来源：中科院上海光机所；http://www.siom.cas.cn/xwzx/ttxw/201408/t20140813_4184308.html） 

　　　　千瓦级掺镱-拉曼集成的光纤放大器结构示意图；来源：www.siom.cas.cn 

　　输出功率随976 nm二极管泵浦功率的变化曲线，其中的插图为最高输出时的光谱；来源：www.siom.cas.cn 　　  

2.    超短激光脉冲能瞬间点玻成“金” 

        奥地利维也纳技术大学与日本筑波大学研究人员通过计算机模拟证明，只需用激光照一下，不到一秒钟石英玻璃就会具有金属的性质。研究人员指出，利用这种效应来制造逻辑开关，会让现有微电子设备的速度大大提高。相关论文发表在8月18日的《物理评论快报》上（Pys. Rev. Lett., 2014, DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.087401, "Ab Initio Simulation of Electrical Currents Induced by Ultrafast Laser Excitation of Dielectric Materials"）。

 图来源：www.tuwien.ac.at

        此前德国科学家曾做过一项实验。当用激光照射石英玻璃时，能在其中检测到电流，而照射之后玻璃几乎立刻恢复为先前状态。据物理学家组织网8月27日（北京时间）报道，本研究从理论上探讨了在绝缘体中，超短激光脉冲诱导的超快电流是怎样产生的。

        通常石英玻璃都是绝缘的，不能导电，但只要用超短激光脉冲照一下，玻璃的电学属性就会在几飞秒（1飞秒＝10^-15秒）内发生根本改变。如果激光脉冲足够强，其中的电子就能自由移动。在一段极短的时间内，石英玻璃会变得像金属一样，不透明而且能导电。这种性质的转变能瞬间完成，由此可以作为一种超快光基电子设备。 

        从量子力学角度，电子在固体材料中可同时处于不同状态：它可以紧紧绑在某个原子附近，也可以处在一个较高能态。较高能态让它可以在两个原子之间运动，就像把一个小球放在一个坑里：小球的能量很小时，只能呆在那个坑里，如果它获得了足够动能，就能自由运动。 

        论文第一作者、维也纳技术大学理论物理学研究所的乔治·沃奇特说：“激光脉冲的能量大大改变了石英中的电子状态，它不仅能把能量转移给电子，还能完全打乱材料中电子态的整个结构。” 

        目前所用的晶体管，每次开关都要有大量载荷子运动，直至达到新的平衡态，这会耗费时间。如果用激光脉冲来改变材料性质，情况就会完全不同，这里的线路换态过程来自电子结构和原子电离的改变。论文合著者克里斯托弗·里默说，在已知的固态物理学中，这些效应发生的速度是最快的过程之一。晶体管的发动时间通常为皮秒级（1皮秒＝10^-12秒），而用激光脉冲改变电流比它快一千倍。 

        “利用计算机模拟，我们能通过慢动作来研究事物随时间的演变，观察材料中究竟发生了什么。”维也纳技术大学理论物理学研究所教授乔吉姆·伯格多弗说，但要模拟这种效应极为复杂，必须同时考虑到许多量子过程，如材料的电子结构、激光与电子相互作用、电子间相互作用等。 

        计算显示，超快电流会对材料的晶体结构和化学键产生显著影响，因此研究人员还会用不同材料来实验，以观察怎样才能更有效地利用这种效应。（常丽君） （来源：科技日报，2014-8-28，第1版） 

　　相关阅读： 维也纳技术大学报道（英文） 

3.       英国出资564万英镑参与X射线自由电子激光装置项目 

        据悉，英国生物技术与生物科学研究理事会、英国医学研究理事会和英国维康集团将在未来5年内（2014-2019）共同出资564万英镑参与位于德国汉堡的欧洲X射线自由电子激光装置（XFEL）项目。 

        2014年是联合国确定的“国际晶体学年”。联合国呼吁让晶体学发挥更大的作用以造福人类。晶体学被用于确定生命分子机器的3D结构，从而改变了我们对生物的理解和看法。晶体学可用于开发药品、抗生素以及新的化学药品和能源。 

        该笔投资将确保英国科学家能使用欧洲X射线自由电子激光装置（XFEL）的序列飞秒晶体学（SFX）尖端技术，以高分辨率和惊人的速度确定生物分子的三维形状。英国还将在牛津“钻石光源”研究所对将来接触使用序列飞秒晶体学（SFX）尖端技术的科学家进行培训。（来源：科技部；http://www.most.gov.cn/gnwkjdt/201407/t20140722_114694.htm，原标题：英国投资参与建造世界上最为先进的晶体学设施） 

4.      美国空军研究实验室为隐身战斗机寻求高能激光

        据外媒报道，美国空军研究实验室（AFRL）正计划开发高能激光技术，通过用保形相控阵武器系统代替光束控制转塔，减少高速战术飞机的阻力并保持其低可探测性。

        美国空军研究实验室正寻找可开展光束控制系统的集成验证企业。该光束控制系统基于采用相对成熟技术的光纤激光器阵列。同时，空军研究实验室还想获取用于全保形机载激光武器的成熟技术。 

2014年3月，美国国防部先进研究项目局（DARPA）宣布，该机构已成功验证了21束光学相控阵。每一束均由光纤激光放大器驱动。低功率阵列已在击毁7千米外目标的试验中得到应用。  

        作为“王者之剑”计划的一部分，光学相控阵由三组组成，每组为7个光纤激光器，每组的面积仅为10平方厘米。接下来的三年里，DARPA计划验证的功率将达到100千瓦。  

        DARPA表示，“王者之剑”也验证了“近乎完美”的大气扰动补偿，该扰动能引起激光束的折射与散射。这项技术远远超出了传统光学所能达到的效果。增加的阵列将有效矫正剧烈的大气引发的失真。采用超快的算法对扰动予以“冻结”，对产生静态光学异常的大气进行补偿，从而使照射目标上的激光束最大。试验显示，光学相控阵对于克服飞机附近的边界层效应至关重要。  

        “持久”项目为“王者之剑”项目的副产品，其项目组包括了洛克希德•马丁公司和诺斯罗普•格鲁曼公司。该项目组已于2013年10月获得了DARPA的合同，设计保形激光武器系统，以使有人飞机和无人机免受红外导弹攻击。  

        在该项目的光纤激光器和光束控制计划中，美国空军研究实验室计划研究光纤激光器功率调整、为增大功率而进行的多光束复合，以及用低能耗电子光束控制代替高能耗万向炮塔。 

        根据发布的公告，美国空军研究实验室计划研究“高功率光纤激光器如何通过网络离散阵列望远镜进行分布，以产生超紧凑的激光系统。”  

　　DARPA表示，光纤激光器拥有超过35%的电能效率以及接近完美的光束品质。它还有望实现光束复合，并与光学相控阵相连接，从而产生持续100秒、功率为数千瓦的合成激光束，其亮度为传统高功率激光器的10倍。

　　（来源：国防科技信息网；http://www.dsti.net/Information/News/90116）