閱讀 | 訂閱
閱讀 | 訂閱
今日要聞

南開光學(xué)團(tuán)隊(duì):“駕馭”超快激光 服務(wù)國家需求

來源:南開新聞網(wǎng)2017-03-31 我要評論(0 )   

近紅外光譜分析技術(shù)就是利用激光給分子“拍照”,用于分子的識別,因其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛而成為世界各國軍事、民用科研的尖端科目。在南開大學(xué),電子信息與光學(xué)工程學(xué)院教授...

近紅外光譜分析技術(shù)就是利用激光給分子“拍照”,用于分子的識別,因其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛而成為世界各國軍事、民用科研的尖端科目。在南開大學(xué),電子信息與光學(xué)工程學(xué)院教授、現(xiàn)代光學(xué)所所長劉偉偉及其團(tuán)隊(duì)運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)解決了在軌航天器有害氣體檢測難題,還把“駕馭”激光消除有害物質(zhì)作為最新科研項(xiàng)目,使我國在自主控制超快激光這一領(lǐng)域達(dá)到世界先進(jìn)水平。

日前,該團(tuán)隊(duì)“超快激光與物質(zhì)相互作用機(jī)制、調(diào)控及應(yīng)用研究”項(xiàng)目榮獲天津市2016年度自然科學(xué)一等獎。

自20世紀(jì)60年代問世以來,激光已在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事等眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。近年,超短脈沖激光即超快激光成為激光領(lǐng)域的先端發(fā)展趨勢。脈沖越短,激光的精度越高、釋放的能量越大。在實(shí)驗(yàn)室,激光脈沖已短到飛秒級別(1飛秒等于千萬億分之一秒)。超快激光投入應(yīng)用,成為人類工具史上的又一“利器”。然而,近乎極限的“稍縱即逝”、超強(qiáng)的能量釋放,使得可控、穩(wěn)定、測量成為駕馭飛秒激光的世界性難題。

“超快激光與物質(zhì)相互作用機(jī)制、調(diào)控及應(yīng)用研究屬于光學(xué)工程領(lǐng)域,開展超快光子學(xué)、信息光學(xué)、分子光譜學(xué)與等離子科學(xué)的前沿交叉研究。”劉偉偉說。

由于超快時間尺度(對應(yīng)分子、電子運(yùn)動時間)和超高激光強(qiáng)度(可輕易擊穿任何物質(zhì)),超快激光與物質(zhì)相互作用包含豐富的線性和非線性光學(xué)效應(yīng),這些效應(yīng)相互競爭、相互制約,體現(xiàn)出高度非線性和極端不穩(wěn)定性。這阻礙了相關(guān)基礎(chǔ)理論研究的發(fā)展,并造成其難以廣泛應(yīng)用。

為解決“駕馭”超快激光與物質(zhì)相互作用這一關(guān)鍵科學(xué)問題,劉偉偉團(tuán)隊(duì)展開科學(xué)攻關(guān)。他們的主要思路是,深入研究超快激光與物質(zhì)相互作用的物理機(jī)制和非線性動力學(xué)過程,建立有效抑制調(diào)制不穩(wěn)定性的相干調(diào)控原理,探索突破時空尺度極限的創(chuàng)新性應(yīng)用。

劉偉偉介紹,該項(xiàng)目的主要有3個方面的創(chuàng)新點(diǎn)。

首先,在超高光強(qiáng)(~1014 W/cm2,相當(dāng)于太陽輻照到地球光強(qiáng)的1015倍)、飛秒尺度(10-15秒,百萬億分之一秒)和超寬電磁波波長范圍(0.3微米~3厘米)極端實(shí)驗(yàn)條件下研究激光與物質(zhì)相互作用非線性動力學(xué)機(jī)制,為實(shí)驗(yàn)研究和調(diào)控方法發(fā)展提供理論指導(dǎo)。

其次,相干調(diào)控原理研究緊密圍繞遠(yuǎn)程應(yīng)用需求,成果實(shí)現(xiàn)百米量級超快過程、超高光強(qiáng)調(diào)控,為推動遠(yuǎn)程大氣污染激光探測技術(shù)、遠(yuǎn)程激光通訊等實(shí)際應(yīng)用提供物理基礎(chǔ)。

再次,創(chuàng)新應(yīng)用探索凸顯超快時間尺度和空間超分辨能力并舉的調(diào)控能力,取得了曝光時間短至50飛秒的超分辨顯微成像以及太赫茲波超分辨顯微成像(分辨率達(dá)到四十分之一波長)等成果,有望應(yīng)用于癌癥早期檢測等。

深入基礎(chǔ)研究的同時,劉偉偉團(tuán)隊(duì)時刻不忘國家需求,聚焦實(shí)際問題。結(jié)合國家航天計(jì)劃,劉偉偉團(tuán)隊(duì)曾創(chuàng)造性地提出基于微納結(jié)構(gòu)新型材料的光譜檢測技術(shù),成功解決了在軌有害氣體檢測多組分、高靈敏度的在線測量性能需求與體積小、重量輕、功耗低的苛刻空間環(huán)境適應(yīng)性要求之間的矛盾。該成果應(yīng)用到我國首個空間實(shí)驗(yàn)室——“天宮一號”上,為航天員艙內(nèi)氣體安全提供保障,使我國在該領(lǐng)域的技術(shù)水平超越美俄等航天科技發(fā)達(dá)國家,位于國際領(lǐng)先。

“下一步,我們還將利用光譜與成像應(yīng)用技術(shù)開展霧霾化學(xué)成分檢測、癌細(xì)胞‘識別’和癌癥早期檢測等應(yīng)用型研究,相關(guān)成果將直接服務(wù)人類生產(chǎn)生活。”劉偉偉說。

據(jù)介紹,此次獲獎項(xiàng)目共發(fā)表SCI論文47篇, SCI他引213次。項(xiàng)目研究成果受到了國際同行廣泛關(guān)注,研究工作的挑戰(zhàn)性和開創(chuàng)性被《自然》子刊、美國光學(xué)學(xué)會會刊、美國物理學(xué)會會刊、英國皇家物理學(xué)會會刊等權(quán)威學(xué)術(shù)期刊所肯定,成果被這些權(quán)威期刊遴選為年度亮點(diǎn)論文、封面及封底彩圖等。項(xiàng)目組在國際主流學(xué)術(shù)會議作30多次特邀或主題報告。

轉(zhuǎn)載請注明出處。

南開大學(xué)超快激光項(xiàng)目攻關(guān)
免責(zé)聲明

① 凡本網(wǎng)未注明其他出處的作品,版權(quán)均屬于激光制造網(wǎng),未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用。獲本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使 用,并注明"來源:激光制造網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)責(zé)任。
② 凡本網(wǎng)注明其他來源的作品及圖片,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本媒贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé),版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán)請聯(lián)系我們刪除。
③ 任何單位或個人認(rèn)為本網(wǎng)內(nèi)容可能涉嫌侵犯其合法權(quán)益,請及時向本網(wǎng)提出書面權(quán)利通知,并提供身份證明、權(quán)屬證明、具體鏈接(URL)及詳細(xì)侵權(quán)情況證明。本網(wǎng)在收到上述法律文件后,將會依法盡快移除相關(guān)涉嫌侵權(quán)的內(nèi)容。

網(wǎng)友點(diǎn)評
0相關(guān)評論
精彩導(dǎo)讀