由包括堪薩斯州立大學(xué)的物理研究人員在內(nèi)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一類新的激光器，其可以幫助科學(xué)家測量與遙遠(yuǎn)的目標(biāo)之間的距離，確定在大氣中存在的某些氣體和從太空中發(fā)送回來地球的圖像。
這些節(jié)能的激光器具有便攜性，可以產(chǎn)生那些難以達(dá)到的波長的光，并且具有擴(kuò)展到高功率的潛力。
堪薩斯州立大學(xué)的兩位物理學(xué)副教授Kristan Corwin(左)和BrianWashburn(右)發(fā)明了一類被授予專利的新型激光器。
這種新的激光器由Brian Washburn和KristanCorwin發(fā)明，他們都是堪薩斯州立大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的物理學(xué)副教授，以及2012年5月畢業(yè)的物理學(xué)博士研究生Andrew Jones和2014年5月畢業(yè)的物理學(xué)研究生Rajeshkadel。其他的貢獻(xiàn)者包括三位新墨西哥大學(xué)物理學(xué)和天文學(xué)研究人員：終身教授和系主任Wolfgang Rudolf，研究助理教授VasudevanNampoothiri和博士生Amarin Ratanavis;來自弗吉尼亞的光學(xué)和光子物理學(xué)家John Zavada將他們聯(lián)系在了一起。
新的激光器是基于光纖的，并利用各種分子氣體來產(chǎn)生激光。它們不同于傳統(tǒng)的大而笨重并有鏡子來反射光的玻璃管激光器。而新型激光器則用一種具有蜂窩結(jié)構(gòu)的空芯光纖來儲(chǔ)存氣體和傳導(dǎo)光線。這種光纖充滿了分子氣體，如氰化氫或乙炔。另一個(gè)激光器用來激發(fā)這些氣體，使被激發(fā)的氣體中的一個(gè)分子自發(fā)發(fā)光。然后該氣體中的其它分子很快就跟在后面一起發(fā)光，從而產(chǎn)生激光。
“通過把氣體集中在空芯的纖心內(nèi)，我們可以不必把大量的能量注入到激光器中就能得到很高的光強(qiáng)，”Corwin說。“如果你有一個(gè)與之一樣大小的玻璃管，并將光注入到它里面去，光會(huì)從側(cè)面漏出來。實(shí)際上是它的結(jié)構(gòu)使它能夠工作的。”
該結(jié)構(gòu)還具有可攜帶性。與易碎且笨重不易移動(dòng)的傳統(tǒng)的激光器相比，這些研究人員發(fā)明的光纖激光器更耐用，其厚度只有一根頭發(fā)絲大小，并且可以纏繞起來以便緊湊地存儲(chǔ)和運(yùn)輸。
“小就是好，”Washburn說。“你可以像繩子一樣把光纖卷起來。”
該發(fā)明過程開始于Zavada將具有將氣體裝進(jìn)空心光纖的技術(shù)的Washburn和Corwin和擅長于制造光泵浦氣體激光器的Rudolph和Nampoothiri聚到一起之后。
“我們努力思考如何一起工作，然后經(jīng)過約一年半時(shí)間之后，我們想出了這個(gè)方案，”Corwin說。
這些發(fā)明者的激光器使用氣體，這是一種在生產(chǎn)商轉(zhuǎn)到固態(tài)材料之前流行的方法。例如，直到上世紀(jì)90年代中期，雜貨店的掃描儀都還是氣體激光器，而現(xiàn)在雜貨店掃描儀使用的已經(jīng)是固態(tài)激光器。
“我們所做的是在一種新的包裝方式下使用了老式技術(shù)中的介質(zhì)，”Washburn說。
在美國空軍科學(xué)研究處和研究實(shí)驗(yàn)室的資助下,這些研究人員正在使用法國Limoges大學(xué)Xlim研究所FetahBenabid提供的光纖來繼續(xù)研究和改進(jìn)該激光器。
Jones和Kadel現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域工作，兩位都在從事激光器的研究與設(shè)計(jì)。Jones是洛克希德馬丁公司的高級(jí)光學(xué)工程師，而Kadel在Calmar激光公司任光學(xué)工程師。
專利號(hào)為9106055的美國專利:《充氣空芯纖維》在2015年獲得授權(quán)，該專利由堪薩斯州立大學(xué)研究基金會(huì)——堪薩斯州立大學(xué)的一個(gè)負(fù)責(zé)管理技術(shù)轉(zhuǎn)移工作的非營利組織，新墨西哥大學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)移和經(jīng)濟(jì)發(fā)展組織STC.UNM以及Zavada共同擁有。
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