美科(ke)學家(jia)開發新型(xing)激光放(fang)射(she)儀器

美科(ke)學家(jia)開發新型(xing)激光放(fang)射(she)儀器 
          日(ri)前，工(gong)程(cheng)師(shi)和(he)應用物(wu)理(li)學家(jia)們(men)已經(jing)為(wei)壹(yi)種(zhong)新的(de)“即(ji)插即(ji)用”激(ji)光開發——拉(la)曼(man)註入式(shi)激光——打下基(ji)礎(chu)，同時也為整個(ge)激光技術帶(dai)來了(le)數個(ge)關(guan)鍵(jian)性(xing)的革新。這(zhe)種激(ji)光放(fang)射(she)儀器結合(he)了(le)非線性光學設(she)備(bei)和(he)半導(dao)體註入式(shi)激光的優點，它(ta)不僅(jin)設(she)計緊(jin)湊，而(er)且(qie)可能(neng)有壹(yi)天會在(zai)成像(xiang)與探(tan)測領(ling)域得到(dao)廣泛的應用。

    哈(ha)佛(fo)大學工(gong)程(cheng)與(yu)應用物(wu)理(li)學系的Mariano Troccoli, Ertugrul Cubukcu和(he)Federico Capasso，美國德克薩斯(si)州(zhou)農工大學的(de) Alexey Belyanin，美國朗訊(xun)科(ke)技貝爾(er)實(shi)驗室的Deborah L.Sivco和Alfred Y.Cho共(gong)同在2月24日(ri)的(de)《自然(ran)》上(shang)發(fa)表(biao)了(le)這壹(yi)設(she)備(bei)的(de)概(gai)念(nian)模(mo)型(xing)的論證文(wen)獻(xian)。這項研究(jiu)部(bu)分(fen)由(you)德(de)克薩斯(si)州(zhou)農工大學的(de)電(dian)信與信息學特(te)別(bie)研究(jiu)小(xiao)組(zu)資(zi)助。

    傳(chuan)統(tong)的(de)拉(la)曼(man)激(ji)光依靠(kao)壹(yi)種(zhong)被(bei)稱(cheng)為(wei)拉(la)曼(man)效(xiao)應的基(ji)本物理學現(xian)象(xiang)——即(ji)單色光線（例如(ru)激(ji)光）在穿過(guo)壹(yi)種(zhong)介質時，其頻率會發(fa)生變(bian)化(hua)。壹(yi)束密集而(er)強烈的激光發出的光線，被(bei)稱(cheng)為(wei)“泵(beng)浦光源”，它(ta)能(neng)夠(gou)使(shi)某些介質的(de)分(fen)子(zi)從原有位(wei)置(zhi)偏離(li)，使其中的壹些光子(zi)失去(qu)能(neng)量。結果(guo)，第(di)二(er)束激光就會從介質中(zhong)產(chan)生(sheng)，它(ta)的(de)頻率與(yu)*束激光不同。

    “以來我們(men)壹直在(zai)使(shi)用拉(la)曼(man)激(ji)光，” Troccoli說。“壹(yi)般(ban)來說，這(zhe)種(zhong)激(ji)光需要巨(ju)大而(er)且(qie)強勁的外置泵(beng)浦光源來補償(chang)光線的在(zai)穿過(guo)某(mou)種(zhong)物(wu)質時產(chan)生的(de)衰減、或(huo)減弱。而(er)在我們(men)的研究(jiu)中(zhong)，泵(beng)和(he)光線穿過(guo)的(de)物(wu)質(zhi)是被(bei)放(fang)置到同壹個設(she)備(bei)中(zhong)的(de)。”

     這(zhe)壹(yi)研究(jiu)小(xiao)組(zu)將(jiang)能(neng)量來源與拉(la)曼(man)物(wu)質(zhi)合(he)並(bing)起來實(shi)際上(shang)就是創(chuang)造了(le)壹種(zhong)激光中的激光，他們(men)的研究(jiu)已(yi)經(jing)為(wei)整個(ge)激光技術帶(dai)來了(le)數個(ge)關(guan)鍵(jian)性(xing)的新發(fa)明。註入式(shi)激光是*個電(dian)流(liu)驅(qu)動的拉(la)曼(man)激(ji)光，實(shi)際上(shang)它(ta)可(ke)以接通電(dian)源直接(jie)使(shi)用。電(dian)流(liu)在(zai)物(wu)質(zhi)的內(nei)部(bu)產生(sheng)壹(yi)束內(nei)部(bu)激光（泵(beng)浦光源），而(er)這束激光反過來會產(chan)生拉(la)曼(man)激(ji)光輻射(she)。因為泵(beng)浦光源是自(zi)發(fa)輻射(she)的(de)，所(suo)以這種(zhong)儀器的(de)效(xiao)率略(lve)高，有30%的(de)激(ji)光泵(beng)功(gong)率能(neng)夠(gou)轉(zhuan)換為(wei)拉(la)曼(man)激(ji)光。

    “這種‘俄羅(luo)斯(si)套(tao)娃’式(shi)的(de)層(ceng)疊(die)設(she)計，帶(dai)來了(le)壹個(ge)重要(yao)的物理學新發(fa)現，” Belyanin說，他(ta)也為撰(zhuan)寫那篇闡(chan)述新型(xing)設(she)備(bei)的(de)文(wen)章(zhang)提供了(le)理論上(shang)的(de)支持，而(er)且(qie)從200年開始她(ta)就和Capasso的(de)研究(jiu)小(xiao)組(zu)開始將(jiang)理論付諸實(shi)施。“現在(zai)泵(beng)浦光源輻射(she)的(de)頻率能(neng)夠(gou)被(bei)調(tiao)整成(cheng)與介質內(nei)部(bu)強大的(de)電(dian)子(zi)共(gong)振(zhen)相(xiang)同。這使拉(la)曼(man)激(ji)光的增益(yi)擴大了(le)5個數(shu)量級(ji)，這(zhe)有點類似傳(chuan)統(tong)的(de)拉(la)曼(man)激(ji)光發射(she)裝置(zhi)，因為強大的(de)吸收作用，它(ta)們(men)必(bi)須避免(mian)共(gong)振(zhen)現(xian)象(xiang)。

     除了(le)更高(gao)的性(xing)能(neng)以外，這(zhe)種(zhong)設(she)備(bei)的(de)體(ti)積(ji)雖(sui)然(ran)很(hen)小(xiao)，卻(que)配備(bei)了(le)壹個(ge)高功(gong)率的(de)沖子(zi)。