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我国自主控制超快激光达到世界先进水平|宝博体育

发布时间:2021-09-26 01:21浏览次数:
本文摘要:近红外光谱分析技术就是利用激光给分子“照片”,用作分子的辨识,因其应用领域普遍而沦为世界各国军事、民用科研的尖端科目。在南开大学,电子信息与光学工程学院教授、现代光学所所长刘伟伟及其团队运用这项技术解决问题了在轨航天器危害气体检测难题,还把“匹敌”激光避免有害物质作为近期科研项目,使我国在自律掌控超快激光这一领域超过世界先进设备水平。日前,该团队“超快激光与物质相互作用机制、调控及应用于研究”项目荣获天津市2016年度自然科学一等奖。

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近红外光谱分析技术就是利用激光给分子“照片”,用作分子的辨识,因其应用领域普遍而沦为世界各国军事、民用科研的尖端科目。在南开大学,电子信息与光学工程学院教授、现代光学所所长刘伟伟及其团队运用这项技术解决问题了在轨航天器危害气体检测难题,还把“匹敌”激光避免有害物质作为近期科研项目,使我国在自律掌控超快激光这一领域超过世界先进设备水平。日前,该团队“超快激光与物质相互作用机制、调控及应用于研究”项目荣获天津市2016年度自然科学一等奖。

自20世纪60年代问世以来,激光已在工业、医学、军事等众多领域广泛应用。近年,非同脉冲激光即超快激光沦为激光领域的先端发展趋势。脉冲越高,激光的精度越高、获释的能量越大。在实验室,激光脉冲已较短到飞秒级别(1飞秒相等千万亿分之一秒)。

超快激光投放应用于,沦为人类工具史上的又一“利器”。然而,几近无限大的“稍纵即逝”、极强的能量获释,使得高效率、平稳、测量沦为匹敌飞秒激光的世界性难题。

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“超快激光与物质相互作用机制、调控及应用于研究归属于光学工程领域,积极开展超快光子学、信息光学、分子光谱学与等离子科学的前沿交叉研究。”刘伟伟说道。由于超快时间尺度(对应分子、电子运动时间)和超高激光强度(可只能穿透任何物质),超快激光与物质相互作用包括非常丰富的线性和非线性光学效应,这些效应相互竞争、互相制约,反映出有高度非线性和极端不稳定性。这妨碍了涉及基础理论研究的发展,并导致其无法广泛应用。

为解决问题“匹敌”超快激光与物质相互作用这一关键科学问题,刘伟伟团队进行科学研制成功。他们的主要思路是,深入研究超快激光与物质相互作用的物理机制和非线性动力学过程,创建有效地诱导调制不稳定性的相干性调控原理,探寻突破时空尺度无限大的创新性应用于。刘伟伟讲解,该项目的主要有3个方面的创意点。

首先,在超高透射(~1014W/cm2,相等于太阳电离辐射到地球透射的1015倍)、飞秒尺度(10-15秒,百万亿分之一秒)和超宽电磁波波长范围(0.3微米~3厘米)极端实验条件下研究激光与物质相互作用非线性动力学机制,为实验研究和调控方法发展获取理论指导。其次,相干性调控原理研究密切环绕远程应用于市场需求,成果构建百米量级超快过程、超高透射调控,为推展远程大气污染激光观测技术、远程激光通讯等实际应用于获取物理基础。再度,创意应用于探寻突显超快时间尺度和空间超强辨别能力举的调控能力,获得了曝光时间较短至50飞秒的超强辨别显微镜光学以及太赫兹波超辨别显微镜光学(分辨率超过四十分之一波长)等成果,未来将会应用于癌症早期检测等。了解基础研究的同时,刘伟伟团队时刻不忘国家市场需求,探讨实际问题。

融合国家航天计划,刘伟伟团队曾创造性地明确提出基于微纳结构新型材料的光谱检测技术,顺利解决问题了在轨危害气体检测多组分、高灵敏度的在线测量性能需求与体积小、轻巧、功耗较低的严苛空间环境适应性拒绝之间的对立。该成果应用于到我国首个空间实验室——“天宫一号”上,为航天员舱内气体安全性获取确保,使我国在该领域的技术水平打破美俄等航天科技发达国家,坐落于国际领先。“下一步,我们还将利用光谱与光学应用于技术积极开展雾霾化学成分检测、癌细胞‘辨识’和癌症早期检测等应用型研究,涉及成果将必要服务人类生产生活。”刘伟伟说道。

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据介绍,此次得奖项目共计公开发表SCI论文47篇,SCI他谓之213次。项目研究成果受到了国际同行普遍注目,研究工作的挑战性和开创性被《大自然》子刊、美国光学学会会刊、美国物理学不会会刊、英国皇家物理学不会会刊等权威学术期刊所认同,成果被这些权威期刊甄选为年度亮点论文、封面及封底彩图等。项目组在国际主流学术会议作30多次特邀或主题报告。


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