南非打造全球首个数字激光器

发布时间：2020-02-11 06:17:54 阅读：次来源：铜合金厂家

研究团队在实验室探讨数字激光器的进一步完善

南非科学与工业研究委员会国家激光中心研究人员日前开发出世界首个数字激光器，开辟了激光应用的新前景。研究成果发表在8月2日英国《自然通讯》杂志上。近日本报记者走进这个位于比勒陀利亚的国家激光中心，见证了这个世界第一。

本报记者在实验室里看到，大小不同的各种实验器材有序地摆在桌上。这个研究团队只有4人：研究员桑迪耶和福布斯，访问学者伊戈尔和他的博士生莉斯尔。目前他们以小组名义申请了专利。桑迪耶向本报记者介绍并展示了数字激光的工作原理。

常规激光器一般包括3个部分。光学谐振腔，包括固定在两端的面对面的两个反射镜；泵浦源，通常是电流或光；增益介质，种类包括气体、液体和固体等。桑迪耶介绍，常规激光器工作原理是泵浦源的电流或光射进增益介质，增加增益介质里的电子能量，一些被增加能量的电子会自由释放特定频率的光子，谐振腔两端的反射镜把电子所释放的光子再反射回增益介质，反射回的光与增益介质内的电子产生共振并诱导更多电子释放光子，如滚雪球般把光放大，如此形成激光束，部分激光束通过反射镜射出谐振腔，其形状由发射镜面形状来控制。

桑迪耶向本报记者展示反射镜，其表面均匀分割成十几个小镜面，每个小镜面代表着不同图像，意味着反射后产生不同的光束。如果需要其他激光束，就需要更换反射镜，这些光学元件昂贵且娇贵，每更换一次还需对光进行重新校准。

而数字激光器的秘密在于将其中一个反射镜换成了“空间光调制器”。“空间光调制器”如同一个可反光的微型液晶显示屏，“只需通过电脑向显示屏输入特定图像就能得到所需要的激光模式。其最大特点是不用为每束激光设计一个新激光器，只需在电脑上变换图片，就能得到想要的光束形状。”福布斯介绍道。“数字激光可以创建几乎任何激光模式，而在以前，每束光都需要一个单独激光器，为此很多人需要花费一两年才能做到。”记者看到，随着电脑上图片的不断变化，反射镜上的激光束不断发生变化，非常有趣。

桑迪耶表示，这项技术将改变现状，并可能在未来数年内创造出新市场。南非媒体则评论说，这项发明是激光技术的一个里程碑。在医疗领域，它可以用作无血手术，眼部护理和牙科。在工业领域，它可以帮助切割，焊接。在通信领域，它将极大促进光纤通讯的发展。

“接下来我们的最大挑战是将这项技术产业化，”福布斯说，“希望能有机会去中国，与中国同行切磋激光技术。”