| 美國開發(fā)“分區(qū)供電法” 可大幅提高激光器效率 |
| 發(fā)表時間：2014/11/27 瀏覽次數(shù)：2587次 返回上一頁 |
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激光與現(xiàn)代社會密不可分，從CD播放器到軍用武器裝備，隨處都能看到激光的身影，但對大型裝備而言，能量易損、效率不高卻是人們不得不面對的一個問題。
據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，美國普林斯頓大學的科學家發(fā)現(xiàn)，通過精心設計激光器內的能量傳遞區(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。借助該技術有望生產(chǎn)出靈敏度更高、耗電更少的激光器。相關論文發(fā)表在近日出版的《自然·光子學》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，激光器出現(xiàn)光“不相干”現(xiàn)象，實質上的意思是其中包括多種波長或顏色。而當能量逐漸增加，該材料突然達到“激射”閥值時，它就會發(fā)出相干光特定波長的光。在較低電量的情況下，材料整個表面并不會發(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。這是因為更多能量的加入，更多圖案的形成，越靠近中心的位置越容易達到激光的閥值。
研究人員對這種發(fā)光材料相互之間獲取能源的方式進行了研究。結果發(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理想的發(fā)光效率。而這可以通過指定電流達到特定物理位置的方式來實現(xiàn)。
領導此項研究的普林斯頓大學電氣工程學副教授哈坎·特瑞西稱，通過數(shù)學計算和計算機模擬，他們已經(jīng)證明對激光器特定區(qū)域的能量進行精確地限制可大幅提高其工作效率。“該研究讓人們對支配激光器如何產(chǎn)生光線的基本過程有了全新的認識。在激光器整個系統(tǒng)中對能量進行精確的設計分配這還是第一次。”瑞西說。
研究人員稱，他們試圖通過建立數(shù)學框架讓人們理解這一被稱為“空間燒空效應”的新的激光激發(fā)方式。該技術將適用于目前大多數(shù)激光設備，根據(jù)該理論開發(fā)出的激光器將有望讓激光設備變得更加便攜，例如，此前需要交流電才能運行的醫(yī)療診斷設備和爆炸物檢測裝置，在經(jīng)過該技術改進后用電池就可驅動。
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