| 美國開發(fā)“分區(qū)供電法” 可大幅提高激光器效率 |
| 發(fā)表時(shí)間：2014/11/27 瀏覽次數(shù)：2693次 返回上一頁 |
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激光與現(xiàn)代社會(huì)密不可分，從CD播放器到軍用武器裝備，隨處都能看到激光的身影，但對(duì)大型裝備而言，能量易損、效率不高卻是人們不得不面對(duì)的一個(gè)問題。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，美國普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，通過精心設(shè)計(jì)激光器內(nèi)的能量傳遞區(qū)域，可解決這一問題，大幅提高其發(fā)光效率。他們開發(fā)出一種數(shù)學(xué)方法來優(yōu)化電能傳遞模式，并讓激光的效率獲得數(shù)倍的提升。借助該技術(shù)有望生產(chǎn)出靈敏度更高、耗電更少的激光器。相關(guān)論文發(fā)表在近日出版的《自然·光子學(xué)》雜志上。
激光器的核心部件是一種供電后能夠發(fā)光的材料。較少的電能通過其中時(shí)，激光器出現(xiàn)光“不相干”現(xiàn)象，實(shí)質(zhì)上的意思是其中包括多種波長(zhǎng)或顏色。而當(dāng)能量逐漸增加，該材料突然達(dá)到“激射”閥值時(shí)，它就會(huì)發(fā)出相干光特定波長(zhǎng)的光。在較低電量的情況下，材料整個(gè)表面并不會(huì)發(fā)射激光，但如果把該材料排列成一定的形狀，如光盤狀，光盤環(huán)狀的邊緣就可能發(fā)光。這是因?yàn)楦嗄芰康募尤耄鄨D案的形成，越靠近中心的位置越容易達(dá)到激光的閥值。
研究人員對(duì)這種發(fā)光材料相互之間獲取能源的方式進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然通過這種并發(fā)模式產(chǎn)生激光需要很高的能量才能達(dá)到激射的閥值，但如果只激活其中一些閥值較高的模塊，將有望在不需要太大電流的情況下獲得相當(dāng)理想的發(fā)光效率。而這可以通過指定電流達(dá)到特定物理位置的方式來實(shí)現(xiàn)。
領(lǐng)導(dǎo)此項(xiàng)研究的普林斯頓大學(xué)電氣工程學(xué)副教授哈坎·特瑞西稱，通過數(shù)學(xué)計(jì)算和計(jì)算機(jī)模擬，他們已經(jīng)證明對(duì)激光器特定區(qū)域的能量進(jìn)行精確地限制可大幅提高其工作效率。“該研究讓人們對(duì)支配激光器如何產(chǎn)生光線的基本過程有了全新的認(rèn)識(shí)。在激光器整個(gè)系統(tǒng)中對(duì)能量進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)分配這還是第一次。”瑞西說。
研究人員稱，他們?cè)噲D通過建立數(shù)學(xué)框架讓人們理解這一被稱為“空間燒空效應(yīng)”的新的激光激發(fā)方式。該技術(shù)將適用于目前大多數(shù)激光設(shè)備，根據(jù)該理論開發(fā)出的激光器將有望讓激光設(shè)備變得更加便攜，例如，此前需要交流電才能運(yùn)行的醫(yī)療診斷設(shè)備和爆炸物檢測(cè)裝置，在經(jīng)過該技術(shù)改進(jìn)后用電池就可驅(qū)動(dòng)。
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