路面激光仪

p 　　10月中旬，由中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所开发并与国信聚远科技服务(北京)有限公司共同合作推广的“车载开放光路面源排放VOCs监测系统”成功交付台资企业，标志着国产傅里叶变换红外光谱监测技术体系开启“车载新时代”。 /p p 　　傅里叶变换红外光谱监测技术具备可测量谱带宽、光谱分辨率高、信噪比高、扫描速度快等特点，具备对多组分气体进行实时、在线、连续和无人值守的监测能力。当前，傅里叶变换红外光谱监测技术大多通过地面固定站点，监测工业园区上风口、下风口的固定污染源VOCs(挥发性有机物)气体监测，反演算出工业园区的排放通量情况。 /p p 　　随着工业园区规模扩大、爆炸火灾泄露等突发大气污染事故频发，固定地面站点监测在定位排放源方面有所局限。为应对化工园区突发事故应急中，对复杂、动态变化环境条件下的污染物快速、精准识别的迫切需求，适应事故现场高温、高湿等恶劣环境条件下的使用要求，安光所FTIR课题组着手开发车载开放光路面源排放监测系统，以快速获取事故区域的污染物扩散趋势等情况。 /p p 　　车载开放光路面源排放监测系统具备快速灵活的优势，可以对多种污染气体排放进行非接触式、快速自动测量。将载有主机的监测车与阵列角反射镜在较短时间内置于事故现场的两侧，可以快速获取事故现场的污染气体排放情况。另外，该监测设备在化工园区局部高密度污染面源有毒有害气体的排放巡检、厂区有毒有害气体泄露性监测、突发事故中厂区周界有毒有害气体预警性监测等方面有着广泛应用。 /p p 　　车载开放光路监测系统对仪器稳定性和光学系统的精准性提出了更高要求，研发人员要确保仪器能适应长途运输颠簸，并能在车辆启动状态仍保持光谱的稳定性。面对挑战，安光所FTIR课题组对光谱仪结构进行了巧妙设计：由于经典Michelson干涉仪结构对光学系统的精密性、镜子的对准以及扫描驱动系统的要求非常苛刻，为了减小经典Michelson干涉仪结构中动镜倾斜的影响，降低对镜子的对准性和动镜驱动性能的要求，本监测系统选用自主研发的双臂扫摆式干涉仪结构。该干涉仪结构利用平面镜实现光束的原路返回，对倾斜不敏感，便于设备的校准 另外它将动镜的直线运动转变为平台的扫摆运动，相对于经典Michelson干涉仪的直线运动而言，扫摆运动可以降低动镜驱动的复杂性，易于实现，可以避免经典Michelson干涉仪动镜运动过程中的形位变化所导致的光谱畸变。2018年3月份，该车载系统完成了方案论证，6月份完成车辆改装，9月份完成车载相关设备的联调联试，10月份交付给用户，用于有毒有害气体泄露巡检预警。 /p p 　　如今，第一台车载开放光路监测系统已经在企业正式运行。这款仪器的推出，为我国园区监测能力建设提供了新的技术支撑，也将提高我国在高档监测仪器领域的国际竞争地位。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/a51be76e-5241-4e5f-88e8-4bc7e5319bd9.jpg" style=" " title=" 图1.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　车载开放光路面源排放VOCs监测系统 /p p style=" text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/eeb5e001-c520-4ad7-a5a1-2d40b58cdde1.jpg" title=" 图2.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　系统原理图 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/354cbc06-ce0e-46a8-8284-4475be165a66.jpg" style=" " title=" 图3.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　系统内部及部分结构 /p

记者近日从中国航天科工集团公司（以下简称航天科工）203所获悉，该所智慧市政研究室自主研发的车载云台式激光甲烷遥测系统目前已正式推向市场。目前，城市燃气管网纵横交错，燃气泄漏检测多以人工巡检为主，检测员采用燃气管网检漏仪进行日常的路面巡检，效率低、工作量大、无法及时检测到燃气泄露。据介绍，203所智慧市政研究室以“提高仪器核心性能，发现更多的泄漏隐患”为设计理念推出该系统，其顶置遥测模块采用先进的可调谐半导体激光吸收光谱技术，检测半径可达到150m。车内控制单元集云台控制、实时导航、视频监控和浓度显示等功能于一体，结合北斗定位技术和GIS技术，可分析、处理、记录重要巡检信息并实时生成完整的巡检报告并上传，为指挥调度和领导决策提供科学依据。此外，车载云台式激光甲烷遥测系统具备检测响应快、精度高、范围广、抗气体干扰能力强、维护方便等优点，可以帮助巡检人员对燃气泄漏隐患进行精准排查，全力保障城市燃气管网运行安全。

p style=" text-indent: 2em " 商业时代，商家与用户一如男女相恋。而世界上最遥远的距离，不是生离死别，是明明渴望浓烈却没有抵达对方世界；人世间最残酷的悲哀，也不是求而不得，是明明彼此适合却误以为弥天鸿阂。多少乏人问津败给了不相识，多少擦身而过渐远于不相知，焦虑、委屈、无奈，终不过是午夜失眠处一抹冰凉的叹息。其实相恋真的很容易，你只需要在对的时间对的地点，将真实的你展现给对的人。 /p p style=" text-indent: 2em " 对于激光粒度仪厂商来说，仪器信息网即将隆重推出的“激光粒度仪应用面面观”网络专题，就将给你以与用户“相恋”所需的天时地利人和。“激光粒度仪应用面面观”是仪器信息网为激光粒度仪用户量身打造的综合性应用专题，专题的设立立足于仪器信息网前期的调研分析以及对业内专家和典型用户的采访，充分整合了石油/化工、制药、食品等十数个领域的用户对激光粒度仪的建议和意见，将针对用户选购和使用激光粒度仪的需求点和痛点创设10余板块，包罗激光粒度仪相关的零部件分析、标准、市场、前沿技术等内容，目前专题正在紧锣密鼓的筹划中，预计将于2018年7月上线。 /p p style=" text-indent: 2em " 为了充分发挥仪器信息网的纽带功能，更好地通过专题搭建激光粒度仪企业与用户交流互通的桥梁，今日，“激光粒度仪应用面面观”专题正式面向全国的激光粒度仪企业启动合作及征稿工作。详情如下： /p p style=" text-indent: 2em " 一、合作企业 /p p style=" text-indent: 2em " 征招激光粒度仪企业就“激光粒度仪应用面面观”专题商谈合作事宜，合作企业的品牌、优质产品及真实可靠的解决方案，都将在专题相应的三个版块予以展示。详情请致电010-51654077-8046，咨询详情。 /p p style=" text-indent: 2em " 二、征稿通知 /p p style=" text-indent: 2em " 几处早莺争暖树，谁家激光粒度仪。众生皆有故事，世人皆爱故事，激光粒度仪也是如此。你家的激光粒度仪有着怎样的精彩故事呢？告诉我们，让用户们立体地感受到专属于贵企业激光粒度仪的别样烟火吧！ /p p style=" text-indent: 2em " 1、& nbsp 文章内容: /p p style=" text-indent: 2em " 凡是与贵企业激光粒度仪相关的内容皆可（在参数和解决方案之外的内容）。But，文章中至少要包含以下七大类内容： /p p style=" text-indent: 2em " （1）贵企业激光粒度仪的研发经历 /p p style=" text-indent: 2em " （2）贵企业激光粒度仪最大的技术及性能特色 /p p style=" text-indent: 2em " （3）贵企业激光粒度仪在某个或某几个行业的突出应用（须有具体事例及数据支撑） /p p style=" text-indent: 2em " （4）企业本身发展的历史沿革 /p p style=" text-indent: 2em " （5）贵企业在粒度检测领域的前沿研究、技术进展、是否参与过粒度检测标准的制定等。 /p p style=" text-indent: 2em " （6）新品介绍（若文中介绍的主打产品为新品此项可省略）。 /p p style=" text-indent: 2em " （7）对我国激光粒度仪市场的市场展望。 span style=" text-indent: 2em " & nbsp /span /p p style=" text-indent: 2em " 2、& nbsp 文章格式 /p p style=" text-indent: 2em " 文体：除诗歌外文体不限；字数：1000字以上，图文并茂，内容详实者优先录用。 /p p style=" text-indent: 2em " 3、文章发布前将由仪器信息网按照国家法律法规进行严格审核，且发布的文章不代表仪器信息网任何观点。作者需在文章中署名并附详细通讯联系方式（发布时只保留作者姓名，其他信息将予以隐藏），文责自负。 /p p style=" text-indent: 2em " 4、文章一经录用后，将集结于“激光粒度仪应用面面观”专题之“百家萃”板块，予以特别展示。另外，文章还即时收录于仪器信息网“厂商”、“新品”、“会展”、“百态”、“前瞻”等相关栏目，特别优秀的文章还将在仪器信息网的各大新媒体渠道进行发布。 /p p style=" text-indent: 2em " 截稿日期：2018年7月8日 /p p style=" text-indent: 2em " 投稿邮箱：liym@instrument.com.cn。 /p p style=" text-indent: 2em " 咨询电话：010-82051730。 span style=" text-indent: 2em " & nbsp /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: right " 仪器信息网编辑部 /p p style=" text-indent: 2em text-align: right " 2018年6月13日 /p p br/ /p

海克斯康计量新一代三维激光跟踪仪提供了前所未有的操作便利 近日，海克斯康计量发布全新Leica AT402绝对激光跟踪仪。Leica AT402在操作便利上处于业内绝对领先地位，提升了系统的耐用性和稳定性， 并专长于便携户外测量； 同时，Leica AT402配置了PowerLock自动目标识别技术，提升了无线操作性能并进一步延长了电池寿命，Leica AT402绝对激光跟踪仪便于完成各种测量，实现了全导向型 的测量过程。 Leica AT402是有史以来最易于应用的激光跟踪仪，提供了四种预设的测量配置用于调整设备以适应各种测量环境，只要点击按钮就可以完成操作，操作者不再需要担心复 杂的设置，例如采样数量，或者测量频率。除了日常运作的标准模式拥有最佳性能，用户还可以轻松更改设置以获得更高的速度、精度或者适应户外测量任务。 Leica AT402能够与多类设备实现无线通讯，例如，装有SpatialAnalyzer远程应用软件的电脑系统和iPod。Leica AT402采用具有图形化用户界面的Tracker Pilot软件，有 效简化了校验和补偿的过程。 5月14日至17日，在德国举办的CONTROL 2013展览会上，海克斯康计量首次展出了Leica AT402绝对激光跟踪仪。 欢迎登陆海克斯康官方网站http://www.hexagonmetrology.com.cn了解更多产品信息！

美国近年来一直很重视机场的安检措施，研究人员也一直在致力与开发出更好的安检扫描设备。今年5月份研发人员曾展示了一种名为“全身成像”的新型扫描设备，这种设备可以透视过关旅客的衣物，甚至可以透视到人体内部的组织结构，不过仪器显示扫描图像时会自动对过关旅客的头部进行模糊处理，而且只有扫描机操 作员才可以看到扫描画面。目前这种扫描设备已经部署到美国国内40个机场中，设备的造价为每部17万美元。但是由于涉嫌侵犯游客的隐私权，因此这种设备从 露面起便一直遭到旅客和隐私保护者的严厉批评。 　　最近麻省理工学院的科学家们则开发出了一种新的扫描技术,这种技术使用频率高达太赫兹级别的激光对物品进行扫描，能够识别出装在医药瓶里的药水是否含有毒品或爆炸物成分。其工作原理是，太赫兹频率的激光射线在穿透不同成分的物体时，被吸收的部分也将有所不同，这样人们便可以利用这种特性检测出物品的化学成分。 　　科学家们称，要全面鉴别出某种物体的化学成分，需要使用频率连续变化的太赫兹频率级激光对物体进行照射。而为了产生这种频率连续变化的射线，负责该项目的麻省理工学院教授Qing Hu和他的同事在《自然光子学》学术期刊的最新一期上发表了有关的论文，这篇论文中详细描述了一种如何对太赫兹量子级联式激光器的波长(传播速度不变时波长与频率成反比关系，因此控制波长实际便等于控制了频率)进行调节的方法。太赫兹量子级联式激光器是生成太赫兹激光射线的最佳设备，而与容易对人体健康造成影响的X射线不同，太赫兹频率的激光射线则对人体完全无害。 　　研究者们发现，把不同材料的物体靠近太赫兹激光射线时，射线的强度会发生变化。金属材料会造成太赫兹激光射线强度变小，而硅材料则会增强强度，而且当物体与这种射线之间的距离变化时，其对射线的强度造成的影响也会发生变化。 　　目前研究者们已经研制出可以将硅/金属材料制成的物体以不同的角度靠近太赫兹激光射线，以便对射线的波长长短进行精确调节的微电子设备，而先前的试验中科学家用来达成这种目的的设备则是机械手。

p style=" text-indent: 2em " 2018年8月17日，由仪器信息网策划的“激光粒度仪应用面面观专题”正式上线。这里没有酒，但是却有激光粒度仪的“一千零一夜”。仪器技术、典型应用、标准拾遗，实验台上的“大方块”，丰厚得超出想象。中标盘点、仪器巡展、新品资讯，各路品牌阵列，浓缩你最宝贵的时光，遇到最合适的“战友”。 /p p style=" text-indent: 2em " 如果你勤勉笃学，新技术新理念在这里绽放思维火花，如果你想了解行业不为人知的秘密，激光粒度仪名企厂商在这里将悄悄话说给你听。如你也对激光粒度仪有话要说，不要压抑自己的天性，调研问卷就是你吐槽、点赞、赢话费的不二选择。 /p p style=" text-indent: 2em " 点击神奇的链接： a href=" http://www.instrument.com.cn/zt/YYMMG" target=" _self" title=" " style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 激光粒度仪应用面面观专题 /span /a 。激光粒度仪的魔力将带给你不一样的感动与收获。 /p p style=" text-indent: 2em " （ＰＳ：我神奇的地方不止于此哦，我不仅仅是一本开卷有益的好书，更是随时深度学习的“人工智能”，每次点开我，或许你都会有新的收获！——专题寄语） /p

据美国物理学家组织网近日报道，美国加利福尼亚大学伯克利分校科学家利用新技术直接在硅表面生长出了极微小的纳米柱，形成一种亚波长激光器，这一成果将为制造纳米光学设备如激光器、光源检测仪、调制器、太阳能电池等带来新的突破。 　　硅材料奠定了现代电子学的基础，但它在发光领域还有很多不足之处。工程人员转向了另外一族名为III-V半导体的新材料，以此来制造光基元件，如发光二极管和激光器。 　　加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员通过金属—有机化学蒸发沉积的方法，在400摄氏度条件下，用一种III-V族材料铟镓砷在硅表面生长出纳米柱。这种纳米柱有着独特的六角形晶体结构，能将光线控制在它微小的管中，形成一种高效导控光腔。它能在室温下产生波长约950纳米的近红外激光，光线在其中以螺旋形式上下传播，经过光学上的相互作用而得以放大。 　　研究人员指出，将III-V和硅结合制成单一的光电子芯片面临的最大障碍是，目前制造硅基材料的工业生产设备无法与制造III-V设备兼容。“要让III-V半导体在硅表面上生长，与硅制造设备兼容是关键，但由于经济和技术方面的原因，目前的硅电子生产设施很难改变。我们选用了一种能和CMOS(互补金属氧化半导体，用于制造集成线路)兼容的生长工艺，在硅芯片上成功整合了III-V纳米激光器。传统方法生长III-V半导体，要在700摄氏度或更高温度下进行，这会毁坏硅基电子元件。而新工艺在400摄氏度下就能生长出高质量III-V材料，保证了硅基电子元件正常发挥功能。”主要研究人员、加州大学伯克利分校电学工程与计算机科学教授康妮张-哈斯南说。 　　张-哈斯南还指出，这种亚波长激光器技术将对多科学领域产生广泛影响，包括材料科学、晶体管技术、激光科学、光电子学和光物理学，促进计算机、通讯、展示和光信号处理等领域光电子学的革命。“最终，我们希望加强这些激光的特征性能，以实现光子和电子设备的结合。”

近日，西安光机所阿秒科学与技术研究中心在超短激光脉冲光场测量研究方面取得重要进展。研究团队创新性提出基于微扰的三阶非线性过程全光采样方法，该方法的可测量脉冲脉宽短至亚周期，波段覆盖深紫外到远红外，具有系统结构简易稳定、数据处理简单等优点。相关两项研究成果相继发表在Optics Letters。论文第一作者为特别研究助理黄沛和博士生袁浩，通讯作者为曹华保研究员、付玉喜研究员。 　　超短激光脉冲作为探索物质微观世界以及产生阿秒脉冲的重要工具，其完整的电场波形诊断尤为重要。目前普遍采用的表征技术广义上可分为频域测量、时域测量两类。在频域，具体有频率分辨光学门控(FROG)、光谱相位干涉法 (SPIDER)和色散扫描(D-SCAN)等主要方法，通过测量非线性过程产生的光谱信息来间接获取超短脉冲脉宽及相位。此类方法因装置简单易于搭建而被广泛采用，但通常需要复杂的反演迭代算法，并且难以获得光电场信息，而且受限于相位匹配机制，比较难以应用于倍频程以上的激光脉冲测量。 　　而基于时域采样的测量方法通常不受严格的相位匹配限制，并且对电场波形很敏感，可用于直接测量光电场，近年来发展势头较好。研究团队提出基于微扰三阶非线性过程的全光采样方法是一种基于时域采样的测量方法，在实验中分别应用瞬态光栅效应(TGP)和空气三倍频效应(Air-THG)，准确的测量了钛宝石激光器输出多周期脉冲(750-850nm，25fs)、基于充气空心光纤后压缩技术(600-1000nm，7.2fs)和双啁啾光参量放大系统(1300-2200nm，15fs)产生的少周期脉冲，实现了覆盖可见、近红外到中红外波段的超短脉冲测量，可以满足不同波段超短脉冲测量的需求。未来此项进展可以在阿秒驱动源快速诊断、超短激光脉冲测量装置国产化等方面发挥重要作用。

8月16日，天津滨海爆炸已过去4天，关于涉事企业天津东疆保税港区瑞海国际物流有限公司（下称瑞海物流）股东身份，成为社会关注的焦点。工商资料显示，瑞海物流主要股东是自然人李亮、舒铮两人，李亮持股55%、舒铮持股45%。李亮认缴出资额为2750万元，2013年1月22日实缴550万元；舒铮认缴出资额为2250万元，2013年1月22日实缴450万元。但一位从事物流行业的知情人向《财经》记者爆料称，李亮和舒铮并非瑞海物流的实际控制人，该公司一段时间内的真实股东之一是一个叫董蒙蒙（音）的人。而董蒙蒙目前未出现在股东之列。瑞海物流真正控制人，并不是工商资料里面的那些人，“只峰在内，其实都是‘小蚂蚁’，背后有着更深背景”。在天津港大爆炸发生到昨天的4天内，未见天津港（集团）有限公司的高层公开出来应对。在前五次新闻发布会上露面的，都是天津市安监、环保、消防以及滨海新区政府的一把手。

AEROTRAK 手持式激光粒子计数器 　　型号9303 3通道基本型 　　TSI AeroTrak 9303 手持式激光粒子计数器给客户提供一款操作更加灵活、价格更加富有吸引力的高性能手持粒子计数器方便进行粒子污染物控制。9303采用的高耐磨注塑设计更加方便手持。仪器可同时显示3个粒径尺寸。中间通道用户可以从0.5, 1.0, 2.0或2.5mm之中选择 。 　　标准1年保修 　　型号9306 6通道标准型 　　9306提供6个粒径通道同时显示。3.7-inch彩色触摸屏和Mirosoft WindowsCE操作界面，使操作更方便，超大的10,000数据内存可通过USB接口或可通过USB接口或可选外置打印机直接输出，同时可连接温度/湿度探头(选件)，并包含内部报警功能。 　　保修期延长为2年 　　AEROTRAK 便携式激光粒子计数器 　　型号9310/9510和型号9350/9550 　　TSI AeroTrak 9310和9510便携式激光粒子计数器给客户提供更加操作灵活功能更加强大的大流量的便携式粒子计数器方便进行粒子污染物控制。它们既可作为单机工作也可以组建厂房的监测系统。该几款仪器采用一体轻型化设计使移动和操作更加容易。直读式按键使操作更加简单。10,000个数据内存可通过屏幕显示并可通过 USB和Ethernet进行下载。 　　仪器可同时显示6个粒径尺寸。并支持声音报警功能。 　　标准的2年保修外，TSI提供全套的技术服务和支持。 　　AEROTRAK 典型应用： 　　洁净厂房内的颗粒物测试 空气粒子研究 暴露性评估 室内空气质量评估。也应用于过滤器性能测试 洁净度评价及污染物迁徙研究等。

在国家自然科学基金项目(项目编号：51502175，61575129，11304206)资助下，深圳大学光电工程学院阮双琛教授团队在拉曼纳米激光研究方面取得重要进展，研究成果近期以“A Thresholdless Tunable Raman Nanolaser using a ZnO–Graphene Superlattice(基于氧化锌-石墨烯超晶格的无阈值拉曼纳米激光)”为题发表在Advanced Materials上。论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201604351/full。　　随着纳米光技术如芯片级光通讯、生物医学成像的发展，人们对激光的研究进入到亚波长范围。亚波长激光如纳米激光的发展主要基于表面等离子体增强发射光技术。一般的纳米激光波长固定，限制了其应用，而拉曼光散射能将泵浦光转变为新的波长。发展新型拉曼纳米激光可以得到波长可调的纳米激光，有可能在应用上取得创新性的突破。　　阮双琛教授团队采用空间限域生长法合成了一种新型石墨烯基超晶格材料，这种石墨烯基超晶格可以在从可见光到近红外光波段较宽的波长范围激发出表面等离子体，光激发该超晶格材料可以得到波长可调的拉曼纳米激光。该拉曼纳米激光具有无阈值、可室温操作、激光波长可调、激光波长覆盖范围广(波段从可见光到近红外光)等特点，有望在纳米光技术如生物医学成像等方面取得应用上的新突破。　　图1(a)超晶格的X射线衍射谱，内图为超晶格侧面结构示意图 (b)超晶格表面高分辨电镜照片，晶面间距2.81?和1.87?可指标为ZnO层，内图为超晶格表面结构示意图 (c)超晶格纳米片侧面高分辨电镜照片 (d)超晶格选区电子衍射花样。 　　图2(a)ZnO的拉曼谱 (b-f)ZnO-石墨烯超晶格在不同泵浦光激发下的激光光谱，对应泵浦光波长分别为b)488nm，c)514.5nm，d)568nm，e)647nm，f)785nm，泵浦功率为3.2kW /cm2 (g) 拉曼散射过程的能级图，其中拉曼振动模V1-V4对应图(a)中的V1-V4，能级图中的四个散射光E1-E4对应拉曼激光中的E1-E4。 　　图3(a)在不同泵浦功率514.5nm激光激发下得到的激光光谱 (b)拉曼纳米激光功率密度随泵浦功率的变化曲线 (c)拉曼纳米激光峰E1-E4的线宽随泵浦功率的变化曲线 (d)不同温度下的拉曼纳米激光光谱 (e)不同泵浦功率密度514.5nm激光激发下E1-E4的激光光谱图。　　图4(a)用于研究ZnO-石墨烯超晶格表面等离子共振的Kretschmann构造示意图 (b)Kretschmann构造得到的ZnO-石墨烯超晶格表面等离子共振反射率曲线，这是由原始数据经过四阶多项式拟合得到的曲线 (c)ZnO-石墨烯超晶格界面对拉曼振动模的高度方向选择性示意图，这是无阈值拉曼纳米激光产生的重要条件。

中国科学院上海高等研究院自由电子激光团队在全相干自由电子激光研究方面取得重要突破，基于上海软X射线自由电子激光装置成功验证了由我国自主提出的回声谐波级联自由电子激光新机制，并获得了具有优异性能的软X射线相干辐射。近日，相关研究成果以“Coherent and ultra-short soft X-ray pulses from echo-enabled harmonic cascade free-electron lasers”为题发表在光学顶级期刊Optica上。 X射线自由电子激光是国际上最先进的光源大科学装置之一。目前国际上绝大部分X射线自由电子激光都是基于自放大自发辐射机制（SASE），SASE具有极高的峰值亮度和飞秒级超短脉宽等优异性能，但SASE由噪声起振，其辐射脉冲的相干性和稳定性不高，还不是X射线波段的“激光”。国际自由电子激光领域最重要的发展方向之一就是产生具备常规激光品质的全相干X射线辐射，其重要途径就是采用外种子型自由电子激光运行机制。外种子型自由电子激光的辐射继承了种子激光的特性，具备全相干、相位可控和与外部泵浦激光精确同步等优异特性。然而，受到种子激光波长和脉宽的限制，外种子型自由电子激光的短波长覆盖范围和脉冲长度调节范围有限。为进一步拓展外种子型自由电子激光的短波长覆盖范围，国际上近些年正在大力发展回声谐波产生等新型自由电子激光运行模式。 回声谐波级联自由电子激光具有优异的光谱性能：左图为常规级联模式，右图为回声谐波级联模式采用回声谐波级联可实现X射线脉冲长度调节和超快脉冲产生 外种子型自由电子激光是我国发展高增益自由电子激光的主要技术路线之一，目前我国全部四台高增益自由电子激光装置都采用了外种子运行模式。基于上海深紫外自由电子激光装置和上海软X射线自由电子激光装置，我们已先后实现了国际上首个回声型自由电子激光出光放大和首个极紫外波段回声型自由电子激光饱和放大。为进一步将外种子型自由电子激光向短波长推进，我院自由电子激光团队自主提出了回声谐波级联的全相干自由电子激光新机制，随后，这一机制被上海软X射线自由电子激光装置作为基本方案采用，并完成了从原理验证到软X射线波段出光放大的全过程。研究结果表明，与传统外种子型运行机制相比，这一新机制具有十分优异的光谱特性，通过采用我们自主发展的超快X射线脉冲诊断技术（DOI: https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027），我们还验证了这一新机制在脉冲长度控制和超快脉冲产生方面的优越性能。这些研究成果为产生亚纳米波段的全相干自由电子激光提供了切实可行的技术路线，并将为X射线非线性光学和超快物理化学等领域提供了理想的研究工具。 目前，意大利的FERMI-FEL装置和瑞士的SwissFEL装置均提出采用这一新机制进一步提升其辐射性能的计划。 该工作得到了国家重点研发计划项目、国家优秀青年基金项目、国家自然科学基金面上项目和上海市人才计划项目的支持。 全文链接：https://doi.org/10.1364/OPTICA.466064

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室与激光技术新体系融合创新中心在孤子锁模光纤激光器研究方面取得进展。研究团队报道了锁模光纤激光器中色散波辐射的物理机制及其时域表征。相关研究成果以“Characterization and Manipulation of Temporal Structures of Dispersive Waves in a Soliton Fiber Laser”为题发表于IEEE光学期刊《光波技术杂志》(Journal of Lightwave Technology)。孤子激光器中的色散波在频域上以凯利边带(Kelly sideband)的形式与孤子一同产生，由S. M. Kelly在1992年首次发现并解释，由孤子脉冲在锁模激光器内的周期性放大和衰减所产生，体现在孤子光谱上为一系列关于中心波长对称分布的光谱边带，是与孤子稳定性密切相关的光波成分。在锁模激光器中，凯利边带的产生是限制孤子脉冲能量的重要因素，往往需要通过一些技术方法加以压制；同时，色散波也可以成为孤子之间长距离相互作用的媒介，影响孤子序列的稳定性。之前绝大多数对于孤子激光器中色散波的实验研究集中在对于其频域特性(即凯利边带)的研究，而对色散波时域结构的研究却十分缺乏，不同激光器参数条件对色散波时域结构的影响尚无完整的理论与实验研究。针对这一问题，研究团队建立了孤子光纤激光器中色散波时域结构的动力学模型，用以分析两个重要因素：一是腔内群速度延迟导致的相位匹配关系变化，二是腔内的增益滤波效应；从而推导出了具有双边指数衰减形式的色散波包络形态。在实验上，团队搭建了单向环形锁模光纤激光器，并通过调节腔内色散(改变腔长 30~110 m)以及腔损耗(0~7 dB)，在一定程度上实现了对色散波时频波形的调控与测量。实验结果与理论模型的预测一致。此外，团队也研究了色散波和孤子的响应时间延迟，色散波结构的对称性等色散波特征。这项研究可加深对孤子光纤激光器动力学过程的理解，也为超快光纤激光、光孤子信息处理等应用技术发展提供了一定的参考。相关工作得到了张江实验室建设与运行项目、2021年度博士后创新人才支持计划、中国博后科学基金、上海市2021年度“科技创新行动计划”原创探索项目、国家青年高层次人才项目的支持。图1 色散波产生原理图2 腔色散对色散波衰减速率影响图3 腔损耗对色散波衰减速率影响

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室在SEL-100PW激光前端精密光同步方面取得进展。科研团队基于自主建设的时间同步系统实现了超快强激光飞秒级同步。相关研究成果以Timing fluctuation correction for the front end of a 100-PW laser为题，发表在《高功率激光科学与工程》（High Power Laser Science and Engineering）上。高精度时间同步是促进超快强激光装置与加速器光源等大科学装置协同工作和融合发展的关键技术之一。“硬X射线自由电子激光装置”是我国在建的科技基础设施项目。该项目将建设一台100PW超强激光和一台硬X射线自由电子激光，通过泵浦-探测实验研究极端条件下真空量子电动力学、高能量密度物理等基础科学问题。由于超强激光和X射线激光的脉冲宽度均在20fs量级，两者之间的飞秒级同步是泵浦-探测实验成功开展的基础。科研团队发展了激光同步技术，对激光装置前端作了高精度时间抖动测量和实时反馈，实现了复杂强激光系统的飞秒级同步。激光装置前端结构如图1所示。该研究利用平衡光学互相关测量、时间延迟反馈等技术，分别对种子源系统、预放大系统作了时间抖动的测量和校正（结果如图2所示）。基于自主搭建的时间同步系统，种子源系统的同步精度达到1.82fs，预防大系统的同步精度达到4.48fs，实现了百太瓦级激光系统的飞秒级同步。该研究为超强激光及同类大科学装置的同步系统建设奠定了技术基础，并为基于超强激光和自由电子激光的联合实验研究提供了条件。研究工作得到硬X射线自由电子激光装置项目、国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等的支持。图1. 100PW激光装置前端同步系统示意图。图2. 时间同步结果。（a）（d）分别为预防大和种子源系统时间同步结果；（b）（e）分别为开环状态下两系统时间漂移情况；（c）（f）为对应环境温度波动。

日前，由四川大学生命科学学院分析仪器研究中心段忆翔教授作为项目负责人，牵头承担的国家重大科学仪器设备开发专项又取得最新进展&mdash &ldquo 激光诱导击穿-拉曼光谱分析仪(LIBRAS)&rdquo 首次亮相于2014年12月20日-21日的&ldquo 激光光谱分析前沿技术国际研讨会&rdquo 。 　　继2014年3月份在第九届中国西部国际科学仪器展览会成功展出作为国内自主研发的首例便携式激光诱导击穿光谱仪(LIBS)之后，该项目团队再接再厉，与各参研兄弟单位联合攻坚，将用于元素测量的LIBS技术与用于分子结构测量的拉曼(Raman)技术有机结合，成功研制出世界上首款风冷型高性能激光诱导击穿-拉曼一体化的光谱分析仪，并将其命名为LIBRAS(Laser Induced Breakdown Raman Spectroscopy)。该仪器可用于待分析样品的原子光谱与分子光谱的原位同时分析测量，在获得同一微区位置元素组成信息的同时可以得到分子结构的相关信息，为进一步了解物质结构的微观世界提供了强有力的工具。该仪器作为国家重大科学仪器设备开发专项的自主研发成果，不仅填补了国内技术和行业的两项空白，更一举填补了风冷型高能激光系统的世界空白。目前市场上能够同时获取原子和分子信息的测量仪器十分有限，LIBRAS仪器的成功研制将进一步引领科学仪器的发展方向。 　　LIBRAS仪器实现了激光诱导击穿光谱与拉曼光谱联用技术从理论方法到产品实践的跨越，创造性地将常规联用技术中的激光单脉冲能量进行了数量级的提升。该仪器是世界首款整机系统高度集成且无需水冷装置的多功能联用仪器。而且，仪器的体积小，体重轻，结构紧凑，性能参数卓越。LIBRAS仪器能够更好地服务于地质、生物医学及环境污染监测等多个领域，为相关产业提供有效的原位快速分析新装备，降低分析成本，提高生产效率，彰显了该仪器广阔的市场前景及应用空间。这一成果也标志着我国激光光谱仪器自主研制能力的快速提升。

记者从北京大学获悉，该校马仁敏研究员和戴伦教授合作，实现了一种新型激光增强表面等离激元探测技术。　　这种新型探测技术的强度探测品质因子比传统的表面等离激元(SPR)探测器高400倍左右。同时成本低，尺寸仅为微米量级，在一根头发丝的端面上即可制备数以千计的探测器。　　“该探测器所具有的极高灵敏度、低成本和小体积的特点可能会使其在疾病的早期诊断、公共场所的安全监测和环境食品卫生等领域发挥重要的作用。”马仁敏说。　　表面等离激元是一种局域在金属介质界面的局域电磁模式，通过将光频段的电磁波与贵金属中的自由电子的振荡耦合，将电磁场的能量限制在很小的尺度内，其振荡频率对周围环境非常敏感。通过探测由周围折射率变化引起的等离激元共振模式的变化形成的表面等离激元探测器是一种实时和不需要荧光标记的新型探测器。近20年以来，其在疾病诊断、生物化学研究与应用和环境监控等领域取得了非常大的成功。　　马仁敏说，用于产生等离激元共振的金属中自由电子的振荡所带来的欧姆损耗在传统的等离激元探测器中不可避免，从基本物理原理上来讲，是进一步提高探测器灵敏度的障碍。马仁敏研究小组将激光原理引入到了表面等离激元探测器中，利用激光中的受激辐射光放大补偿了欧姆损耗，在前期气相超灵敏爆炸物检测的基础上(Nature Nanotechnology, 2014)，实现了液相激光增强表面等离激元(LESPR)探测器。　　新的探测器主要包括金属层和增益介质层，增益介质层形成在金属层上 在增益介质层和金属层的界面上形成表面等离激元模式，此模式由增益介质层的边界限制从而形成表面等离激元激光腔 待测液体覆盖在增益介质层上 激发光经过待测液体入射至增益介质层，增益介质在激发光的泵浦下产生受激辐射，经由激光腔反馈放大产生表面等离激元激光，该表面等离激元激光的波长和强度与待测液体的折射率有关。　　在实验中应用了戴伦教授合成的发光波长在700纳米左右的硒化镉纳米晶体作为增益材料，其发光波长正好位于生物组织和水散射和吸收较小的700纳米到900纳米的窗口波长。相比于通常应用于等离激元激光中的金属银，他们使用了金。　　“金虽然具有较高的欧姆损耗，但其化学性质远比银稳定，适合应用于生物和其他复杂环境的应用。”戴伦教授说。　　在实验中，除了预期的激光效应补偿欧姆损耗使得等离激元共振的谐振线宽显著变窄意外，他们还发现激光增强表面等离激元探测器具有传统表面等离激元探测器所不具有的高斯光谱线型和无背景辐射的优点。　　“这些特点使激光增强表面等离激元探测器具有高达84000的强度探测品质因子，比传统的表面等离激元探测器的强度探测的品质因子高400倍左右。”马仁敏说，“同时，因为使用了微腔效应，整个激光增强表面等离激元探测器的尺寸仅为微米量级，在一根头发丝的端面上即可制备数以千计的探测器，具有低成本、小型化、规模化集成的优点。”　　该工作目前已被领域内的知名期刊Nanophotonics接收发表，北京大学博士后王兴远，博士生王逸伦和王所为文章共同第一作者，马仁敏研究员和戴伦教授为通讯作者。同时他们也为该探测器申请了发明专利。

近日，中科院合肥研究院安光所张志荣研究员团队在激光吸收光谱技术(TDLAS)气体检测谱线混叠干扰与分离研究方面取得新进展，相关研究成果分别以《CO and CH4混叠吸收光谱解调方法研究》和《基于激光吸收光谱技术的多组分气体测量混叠光谱解调方法研究》为题发表在国际知名期刊Sensors and Actuators B: Chemical(IF=9.221，中科院一区)、Optics Express(IF=3.833，光学类Top期刊)上。博士生赵晓虎、王前进分别为文章的第一作者。 　　可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)是最常用的气体检测方法，具有结构简单、响应速度快、操作容易等优点，已经被广泛应用于环境监测、医学诊断、工业过程监测等领域。但是，工业、煤矿、油气等特殊场景不仅包含非常复杂的气体组分，而且气体组分含量差别巨大，以至于激光吸收光谱技术检测时会遭遇气体谱线之间的混叠，产生交叉干扰的“共性”技术瓶颈，为TDLAS技术的应用增加了难度，限制了该技术在某些行业的应用发展。 　　张志荣团队孙鹏帅副研究员、赵晓虎、王前进两位博士研究生，对煤矿中甲烷(CH4)和微量一氧化碳(CO)气体进行分析，分别利用偏最小二乘和非负最小二乘方法，解决了含量为百分量级的CH4和百万分量级的CO气体的混叠光谱干扰的解调问题。从吸收光谱机理上提出了“光谱分离度”的概念，并进行了详实的仿真模拟和复杂的实验验证。经过实验分析，两种方法均表现出了良好的解调效果，能够在两种气体浓度相差3-4个数量级(光谱特征严重混叠干扰)的特殊情况下仍然能够准确解调其中的微量气体成分，极大的提高了系统的选择性和可靠性。因此，该方法能够在不增加压力控制等硬件设备的基础之上，利用软件算法解调混叠光谱，为利用单支DFB激光器完成两种或多种混合气体浓度的准确测量提供了方向，拓宽了激光吸收光谱气体传感系统的环境适用性和应用前景。 　　该研究获得了国家重点研发计划(2021YFB3201904)、国家自然科学基金(11874364，41877311，42005107)，安徽省重点研发计划(202104i07020009)，中科院合肥研究院“火花”基金(YZJJ2022QN02)、中科蚌埠技术转移中心重点专项等项目(ZKBB202002)支持。CO和CH4分别测量和混合气测量的二次谐波信号情况不同浓度的CH4气体对CO测量结果的影响处理

最近，在中国科学院院士徐至展领导下，中山大学光电材料与技术国家重点实验室与中国科学院上海光机所强场激光物理国家重点实验室展开合作研究，在飞秒激光烧蚀制备大面积均匀纳米结构方面取得重要进展，相关成果发表在《光学快报》(Optics Express) (2008, 16, 19354-19365))。纳米科技领域国际著名期刊Small (2008, 4, No. 12, 2099)在News from the micro-nano world栏目以“大面积均匀纳米结构”(Large-area Uniform Nanostructures)为题专门报道了这项研究成果，并将它与美国科学家近期实现的“大面积组装单壁碳纳米管三维结构”并列为微纳结构合成制备新方法 另外，自然中国网站于2008年12月10日在Research Highlights栏目中也专栏推荐并重点介绍了该成果。 　　飞秒激光烧蚀具有低的破坏阈值及小的热扩散区的特点，可实现对材料的“非热”微加工，从而大大减小传统长脉冲激光加工中热效应带来的负面影响，显著提高加工精度，在光电器件微加工领域具有广阔的应用前景。但是由于传统激光直写方法的效率较低，目前飞秒激光烧蚀制备微纳结构在实际应用中尚不具备高的经济性。因此，探索如何直接用飞秒激光烧蚀高效地制备大面积均匀纳米结构是当前飞秒激光微加工领域的一个研究热点。 　　博士生黄敏及其导师徐至展等采用飞秒激光辐照自诱导亚波长纳米结构的途径，通过调控飞秒激光脉冲的波长、能量、偏振等条件并采用新颖的快速非相干调制技术，成功地在氧化锌、硒化锌等宽带隙材料及石墨表面实现了纳米光栅、纳米颗粒及纳米方块结构的大面积制备。这种利用飞秒激光烧蚀直接制备纳米结构的方法具有均匀性好，效率高，热效应小，通用性高，环保等优点，并克服了以往飞秒激光烧蚀制备纳米结构过程中的二度污染问题。更为重要的是，经过这种方法处理后，材料表面的光电特性发生了显著的改变，并可随纳米结构的改变而呈现不同的光谱特征。这种方法在新型光电器件等方面具有重要的潜在应用价值，有望提高LED照明器件的发光效率和增加太阳能电池的吸收效率。(来源：中科院上海分院) 　　(《光学快报》(Optics Express )，Vol. 16, Issue 23, pp. 19354-19365，Min Huang，Zhizhan Xu)

美国哈佛大学科学家在最新一期《光学》杂志上撰文称，他们研制出了首个集成在铌酸锂芯片上的激光器，为高功率通信系统、全集成光谱仪、光学遥感，以及量子网络的高效变频等应用铺平了道路。研究人员解释称，长距离通信网络、数据中心光互连和微波光子系统都依赖激光来产生光载波以用于数据传输。但大多数情况下，激光器是独立设备，位于调制器外部，这会使整个系统更昂贵，且稳定性和可扩展性也较差。在最新研究中，哈佛大学工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员与行业合作伙伴携手，在铌酸锂芯片上开发了第一台全集成高功率激光器。他们将小型但功能强大的分布式反馈激光器集成在芯片上。这些激光器位于蚀刻在铌酸锂芯片内的小井或沟槽中，且与铌酸锂内的50千兆赫兹电光调制器相结合，构建了一个高功率发射器。最新研究资深作者马科隆卡尔说：“集成铌酸锂是开发高性能芯片级光学系统的重要平台，但将激光器安装到铌酸锂芯片上已被证明是一个极大的挑战。在这项研究中，我们借助纳米制造技巧和技术，克服了这些挑战，实现了在薄膜铌酸锂平台上集成高功率激光器的目标。”最新研究第一作者、SEAS研究生阿米拉桑沙姆斯安萨里说：“集成高性能即插即用激光器将显著降低未来通信系统的成本、复杂性和功耗。我们最新研制出来的这款集成激光器可以集成到更大的光学系统中，用于传感、激光雷达和数据通信等一系列应用。”研究团队强调说，将薄膜铌酸锂器件与高功率激光器相结合，是朝着大规模、低成本、高性能发射阵列和光网络方向迈出的关键一步。他们计划继续提高激光器的功率和可扩展性，以使其能应用于更多领域。

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率光纤激光技术实验室在特殊波长的飞秒超快光纤激光器研制方向取得重要进展。该团队首次报道了一种基于色散管理、全保偏九字腔的978 nm飞秒掺镱光纤激光器。相关研究成果以Generation of 978 nm dispersion-managed solitons from a polarization-maintaining Yb-doped figure-of-9 fiber laser为题，发表在《光学快报》（Optics Letters）上。978 nm掺镱飞秒锁模光纤激光器因独特的应用价值而备受关注。然而，由于Yb3+在978 nm波长附近的吸收截面近似等于发射截面，为了在这个波长获得高性能激光输出，必须克服978 nm处的激光自吸收和1030 nm附近的放大自发辐射（ASE）等问题。此外，Yb3+在978 nm附近的增益带宽相对较窄，这进一步增加了在该波长下获得飞秒激光脉冲的难度。因此，与1 μm以上的传统掺镱锁模光纤激光器相比，实现这种978 nm的飞秒光纤激光器面临着更大挑战。针对上述问题，研究团队采用基于九字腔结构的非线性放大环镜（NALM）技术实现了978 nm处色散管理孤子的稳定输出。实验中，通过控制激光腔内各色散元件的参数有效地管理了腔内总色散，并引入滤波器来抑制1030 nm的ASE，最终获得了具有14.4 nm光谱带宽和175 fs的高相干激光脉冲。此外，激光腔由全保偏光纤器件组成，能够有效抗温度、震动等环境扰动，确保了锁模脉冲的长期稳定性。数值模拟结果表明，978 nm色散管理孤子的光谱宽度主要受限于Yb3+在相关波长附近的增益带宽。未来，可以利用非线性效应在腔外进一步展宽光谱，从而在这个特殊波长实现更窄脉宽的激光输出。该研究实现的978 nm锁模脉冲是迄今为止报道的相关波长超快光纤激光器中能够输出的最短脉冲，在水下通信和太赫兹波产生等领域具有良好的应用前景。图1.978 nm九字腔色散管理孤子光纤激光器实验装置图图2. 978 nm九字腔光纤激光器输出脉冲参数。（a）光谱，（b）脉冲序列，（c）射频谱，（d）自相关信号，（e） 腔外压缩后的频谱和（f）自相关信号。图3. 数值模拟结果。（a、b）输出色散管理孤子的光谱和时间特性；（c、d）腔内脉冲的时频演化过程。

上海光源科学中心自由电子激光团队在X射线自由电子激光振荡器研究方面取得重要进展，理论提出了一种产生涡旋X光的方法。研究表明，仅仅通过增益失谐的调节，X射线自由电子激光振荡器的输出就可以从传统的高斯光变为涡旋光。7月17日，相关研究成果以Generating X-rays with orbital angular momentum in a free-electron laser oscillator为题，以研究快报的形式，发表在Optica上。涡旋光是特殊性质的光，其产生、调控和探测是光学领域的研究热点。涡旋光已应用于数据传输、操纵微观粒子运动和精密测量等领域。涡旋光的产生通常需要螺旋相位板或全息光栅等难以加工的光学器件，非常不易，尤其是X射线涡旋光的产生是亟待解决的关键问题。自由电子激光是一种基于粒子加速器的先进光源，可以产生高亮度，短脉冲的X射线，涡旋光与自由电子激光结合有望为光子科学提供新的机遇。当前，自由电子激光产生涡旋X光的方案需要螺旋波荡器，且要工作在调制激光的高次谐波上，也不易实现。为了解决这一问题，研究人员提出了一种在X射线自由电子激光振荡器中产生全相干涡旋光的方法。该方法无须光学转换元件和螺旋波荡器，仅仅利用了增益失谐来控制高阶横向模式的增益，从而在传统X射线自由电子激光振荡器中自然地产生涡旋光。基于上海硬X射线自由电子激光装置的模拟结果显示，该方法能在1兆赫兹重复频率下产生单个脉冲能量为100微焦的涡旋X光束。这是目前全相干涡旋X光的唯一产生方案，对于进一步拓展X射线自由电子激光振荡器研究、开发新的实验方法有重要意义。2008年，X射线自由电子激光振荡器概念提出以来，上海光源中心自由电子激光团队已在X射线自由电子激光振荡器研究方面取得进展：提出了X射线自由电子激光振荡器的谐波运行模式（Physical Review Letters, 108, 034802），在该模式下，中等能量电子束团可以驱动X射线自由电子激光振荡器，降低了对电子束能量的要求（2012年）；提出了增益光导型X射线自由电子激光振荡器（Applied Physics Letters, 113, 061106），在没有聚焦元件状态下，增益自聚焦效应可以维持X射线自由电子激光振荡器的横向模式，而输出效率和稳定性不受影响（2018年）。研究工作得到国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划、中科院和上海市的支持。论文链接图1. X射线自由电子激光振荡器产生全相干涡旋X光示意图图2. X射线自由电子激光振荡器中横向模式的演化

针对各地环境空气质量评估考核过程中均未将沙尘天气过程期间数据剔除，环境保护部于2017年1月4日印发《受沙尘天气过程影响城市空气质量评价补充规定》（以下简称《规定》）。依据《规定》，全国地级及以上城市环境空气质量评估、考核和排名过程中剔除沙尘天气过程的影响。规定中提出“各地环保部门如遇沙尘天气过程，当天将沙尘天气过程影响时段、影响范围和其他佐证材料报送中国环境监测总站。这些数据也将作为评价、考核和排名的重要依据。”《规定》中的佐证材料包括卫星环境应用中心遥感监测结果、全国沙尘暴监测网监测数据以及气象部门发布的沙尘信息等。在沙尘天气的扣除条件和筛选方法上，中国环境监测总站工程师王帅说：“当沙尘天气过程中沙尘源区城市PM10小时浓度持续两个小时超600μg/m3，或持续1个小时超过1000μg/m3，可以剔除沙尘天气过程影响区域范围内源区城市及下游城市颗粒物监测数据。”近年来，地基遥感的主动探测手段，如激光雷达不仅能够有效判识雾霾的空间分布，对沙尘天气发生的过程、时间、沙团输入的高度、强度等特征，都可以进行有效监测。1、什么是大气颗粒物激光雷达呢？大气颗粒物激光雷达像“探针”一样，通过不断地向大气中发射激光束，扫描大气中的信息，通过与颗粒物和气态分子相互作用后产生散射光来获取不同高度处污染物的浓度分布信息，类似医学上的“CT”技术，不同的是，激光雷达获取的是污染物的空间垂直分布。 2、激光雷达提供什么数据呢？① 消光系数：反映污染程度，消光系数值越高，代表球形粒子污染程度越严重。② 退偏振度：反映沙尘的不规则程度，沙尘的退偏振度约0.2-0.4。③ 颗粒物质量浓度空间分布：给出不同高度处PM10和PM2.5质量浓度。④ 能见度：给出垂直、水平能见度视程。⑤ 外源性污染物强度：外源传输的输送通量和局地污染的占比。3、如何从激光雷达结果上读取沙尘信息呢？我们来分析三个案例。案例分析一：L地经历的一次严重的沙尘过程（数据来源：L地站点）① 沙尘爆发前：雷达图像监测显示，9日白天污染程度较轻，近地面有一定的尘漂浮。② 沙尘爆发期：夜间22时，近地面的退偏振度突然增大，消光系数也有伴随增大的现象，L地区的粗颗粒程度明显增加，近地面的PM10由250μg/m3升至1500μg/m3，沙尘天气加剧。③ 沙尘消散：沙尘天气持续至10日夜间22时，沙团中的粗颗粒明显沉降，退偏振度和消光系数明显减弱，污染物浓度下降，特别是PM10浓度，回落到750μg/m3，经历11日的持续沉降和过境，沙尘天气的影响基本消除，PM10浓度回落到250μg/m3。 案例分析二：过境沙团和沉降沙团的过程监控（数据来源：W地站点）颗粒物激光雷达在判识外源性沙尘的另一个重要依据，是其出现的高度与近地面的污染物分布无明显的重合。下图是激光雷达捕获到的一次多层沙团过境和与地面复合的结果。近地面的结果发现，PM浓度高值与沙团2沉降融合有密切关系。沙尘输入过程的激光雷达监测结果（W地）① 沙团1： 出现在6日16时，高度4.2km处，沉降过程中沙团的下沿距地面约2.1km，尚未进入大气边界层内，属于过境沙团，对近地面的影响较小。② 沙团2：出现在7日20时前后，高度5km处，沙团强度大，沉降速率大，沙团在8日7时沉降至大气边界层内，与近地面污染物复合，属于沉降沙团。③ 沙团3：在沙团2未沉降结束时，高空3km处发生第3次的污染团的输送。此沙团向地面迁移过程中，在1.2km处与地面污染物有明显分界，未发生融合，属过境沙团。④ 沙团4：出现在8日20时高空3.6~4.5km范围内出现第4次的沙团输入。此沙团下沿最低高度至3km，既未与第3次的沙团混合，也没有能进入边界层内与近地面的污染物混合，推测第3次和第4次输送的污染团与第1次的污染团类似，属于过境沙团，对近地面的影响较小。详细可参阅【伍德侠, 宫正宇, 潘本锋,等. 颗粒物激光雷达在大气复合污染立体监测中的应用[J]. 中国环境监测, 2015(5).】案例分析三：沙尘传输的激光雷达组网观测基于单站点的雷达可以实现对沙团的时间、高度和强度特征进行分析，基于多台雷达组成的雷达网络，可以对沙团的传输路径、时间相位以及沉降的特征进行监控，并及时预警。2016年3～5日中央气象台的沙尘落区预报如下图所示。为有效捕获此次沙尘污染传输，我司利用激光雷达组网平台，对布设在北京、无锡、上海、福州、武汉和郑州等地的大气颗粒物监测激光雷达数据进行快速解析，实时结果如下图所示，沙尘到达北京、郑州和武汉等地的时间、高度、强度和沙尘团轮廓的演化有很大的不同和较强的关联性。 中央气象台的沙尘落区预报激光雷达组网点位布设沙尘传输的激光雷达组网观测结果致谢：衷心感谢中国环境监测总站、河南省环境监测中心、上海市环境监测中心、福建省环境监测中心站、兰州市环境监测站、武汉市环境监测中心、福州市环境监测中心站、无锡新吴区环境监测站的大力支持。

针对各地环境空气质量评估考核过程中均未将沙尘天气过程期间数据剔除，环境保护部于2017年1月4日印发《受沙尘天气过程影响城市空气质量评价补充规定》（以下简称《规定》）。依据《规定》，全国地级及以上城市环境空气质量评估、考核和排名过程中剔除沙尘天气过程的影响。规定中提出“各地环保部门如遇沙尘天气过程，当天将沙尘天气过程影响时段、影响范围和其他佐证材料报送中国环境监测总站。这些数据也将作为评价、考核和排名的重要依据。”《规定》中的佐证材料包括卫星环境应用中心遥感监测结果、全国沙尘暴监测网监测数据以及气象部门发布的沙尘信息等。在沙尘天气的扣除条件和筛选方法上，中国环境监测总站工程师王帅说：　　“当沙尘天气过程中沙尘源区城市PM10小时浓度持续两个小时超过600μg/m3，或持续1个小时超过1000μg/m3，可以剔除沙尘天气过程影响区域范围内源区城市及下游城市颗粒物监测数据。近年来，地基遥感的主动探测手段，如激光雷达不仅能够有效判识雾霾的空间分布，对沙尘天气发生的过程、时间、沙团输入的高度、强度等特征，都可以进行有效监测。　　1、什么是大气颗粒物激光雷达呢？　　大气颗粒物激光雷达像“探针”一样，通过不断地向大气中发射激光束，扫描大气中的信息，通过与颗粒物和气态分子相互作用后产生散射光来获取不同高度处污染物的浓度分布信息，类似医学上的“CT”技术，不同的是，激光雷达获取的是污染物的空间垂直分布。 双波长三通道雷达 扫描雷达　　2、激光雷达提供什么数据呢？　　消光系数：反映污染程度，消光系数值越高，代表球形粒子污染程度越严重。　　退偏振度：反映沙尘的不规则程度，沙尘的退偏振度约0.2-0.4。　　颗粒物质量浓度空间分布：给出不同高度处PM10和PM2.5质量浓度。　　能见度：给出垂直、水平能见度视程。　　外源性污染物强度：外源传输的输送通量和局地污染的占比。　　3、如何从激光雷达结果上读取沙尘信息呢？我们来分析两个案例。　　案例分析一：过境沙团和沉降沙团的过程监控（数据来源：中科光电无锡站点）　　颗粒物激光雷达在判识外源性沙尘的另一个重要依据，是其出现的高度与近地面的污染物分布无明显的重合。下图是激光雷达捕获到的一次多层沙团过境和与地面复合的结果。近地面的结果发现，PM浓度高值与沙团2沉降融合有密切关系。 图 沙尘输入过程的激光雷达监测结果（无锡）　　沙团1： 出现在6日16时，高度4.2km处，沉降过程中沙团的下沿距地面约2.1km，尚未进入大气边界层内，属于过境沙团，对近地面的影响较小。　　沙团2：出现在7日20时前后，高度5km处，沙团强度大，沉降速率大，沙团在8日7时沉降至大气边界层内，与近地面污染物复合，属于沉降沙团。　　沙团3：在沙团2未沉降结束时，高空3km处发生第3次的污染团的输送。此沙团向地面迁移过程中，在1.2km处与地面污染物有明显分界，未发生融合，属过境沙团。　　沙团4：出现在8日20时高空3.6~4.5km范围内出现第4次的沙团输入。此沙团下沿最低高度至3km，既未与第3次的沙团混合，也没有能进入边界层内与近地面的污染物混合，推测第3次和第4次输送的污染团与第1次的污染团类似，属于过境沙团，对近地面的影响较小。　　详细可参阅【伍德侠, 宫正宇, 潘本锋,等. 颗粒物激光雷达在大气复合污染立体监测中的应用[J]. 中国环境监测, 2015(5).】　　案例分析二：沙尘传输的激光雷达组网观测　　基于单站点的雷达可以实现对沙团的时间、高度和强度特征进行分析，基于多台雷达组成的雷达网络，可以对沙团的传输路径、时间相位以及沉降的特征进行监控，并及时预警。为有效捕获此次沙尘污染传输，中科光电利用激光雷达组网平台，对布设在北京、无锡、上海、福州、武汉和郑州等地的大气颗粒物监测激光雷达数据进行快速解析。 激光雷达组网点位布设 沙尘传输的激光雷达组网观测结果　　致谢：衷心感谢中国环境监测总站、河南省环境监测中心、上海市环境监测中心、福建省环境监测中心站、兰州市环境监测站、武汉市环境监测中心、福州市环境监测中心站、无锡新吴区环境监测站的大力支持。

近期，中科院合肥研究院安光所许振宇副研究员课题组科研人员在激光外差光谱技术研究中取得新的突破，相关研究成果发表在《光学通信》(Optics Letters)上，且该论文被编入编辑精选(Editor’s Pick)。 　　激光外差光谱仪因具有高光谱分辨率、体积小、易集成等优点，已经逐渐发展成为与地基傅里叶变换光谱仪互补的温室气体柱浓度与廓线测量工具。激光外差光谱技术因受限于光学天线理论，无法通过增加光学接收口径的方法提高外差信号信噪比，这导致高分辨率激光外差探测中气体廓线测量精度受限。对此，安光所科研团队邓昊博士后首次提出基于半导体光放大技术微弱太阳光放大方法，解决了高分辨率激光外差探测中光学天线理论限制的外差信号信噪比提高问题。研究结果表明所研发的基于半导体光放大的高分辨率激光外差光谱仪相比于传统的高分辨率激光外差光谱仪在弱光信号探测以及气体浓度测量精度方面得到大幅提升。 　　该研究提高了高分辨率激光外差光谱仪的性能，在大气温室气体传感等方面具有巨大的应用潜力。 　　邓昊博士后是论文第一作者，许振宇副研究员与阚瑞峰研究员是论文通信作者。该研究获得国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。基于半导体光放大技术的激光外差光谱仪实验装置示意图信号对比测量结果

有机固体激光器因其制备简单、价格低廉和易于集成等优势，一直以来备受科研工作者的关注。与无机激光介质相比，有机激光材料来源广泛，并且具有发射光谱宽、受激发射截面积大等特性，近年来在激光显示、生物传感器等应用方面显示出很大的应用前景。在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，中国科学院化学研究所分子动态与稳态结构国家重点实验室和光化学院重点实验室研究员付红兵课题组近期在设计有机共轭小分子近红外发光材料的基础上，发展了有机固体微纳近红外激光器。　　传统无机半导体垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser, VCSEL)由上下两层反射腔镜以及夹在中间的活性层材料组成，需要复杂的工艺流程和昂贵的成本。相比较而言，有机半导体材料可以通过低温溶液加工工艺进行激光器谐振腔的构筑。科研人员从1，4-二芳乙烯基苯(DSB)入手，利用溶液自组装的方法制备了六边形微米盘单晶。利用这种微米片状结构所形成的回音壁模式(Whisper Gallery Mode)的光学微腔，通过调控微米片的尺寸，分别实现了单模和多模的激光发射 (Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 5863) 进一步基于有机分子的可裁剪性，系统研究并揭示了分子结构—微纳谐振腔—激光性能三者之间的内在关联规律，为高性能有机固体激光器提供了新的设计思路 (J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 16602) 与此同时科研人员把材料体系拓展到有机无机杂化钙钛矿材料，实现了绿光波段的激光发射 (Adv. Mater. 2015, 27, 22)。　　最近，研究人员通过把“分子内氢键”引入有机共轭小分子的策略，合成了固体发光量子效率高达15.2%的近红外发光材料?查耳酮衍生物DPHP。由于DPHP的双亲性质，用溶液自组装方法自下而上构筑了有机微米半球的回音壁谐振腔。与此同时，DPHP材料自身超快的辐射速率，避免了在高强度泵浦光下的激子-激子湮灭现象，使得DPHP材料发出的近红外荧光在回音壁腔中实现了光的受激发大，这也是基于非掺杂型有机固体近红外激光的首例报道(J. Am. Chem. Soc. 2015, DOI:10.1021/jacs.5b03051)。文章在线发表后，美国《化学与工程新闻》(C&EN)周刊网站，以Organic Lasers Shine Bright in the Infrared 为题对此工作进行了相关报道并且给予了高度评价：“Easy-to-build hemispheres could prove widely useful for lasing applications”。图1 北京天坛(回音壁)和有机六边形微米盘中光波的回音壁现象图2 有机固体近红外激光器示意图

近期，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所副研究员许振宇团队在激光外差光谱技术研究中获进展。相关研究成果发表在《光学通信》（Optics Letters）上。　　激光外差光谱仪因具有高光谱分辨率、体积小、易集成等优点，已经逐渐发展成为与地基傅里叶变换光谱仪互补的温室气体柱浓度与廓线测量工具。激光外差光谱技术因受限于光学天线理论，无法通过增加光学接收口径的方法提高外差信号信噪比，这导致高分辨率激光外差探测中气体廓线测量精度受限。对此，研究人员提出基于半导体光放大技术的微弱太阳光放大方法，解决了高分辨率激光外差探测中光学天线理论限制的外差信号信噪比提高问题。研究结果表明，相比于传统的高分辨率激光外差光谱仪，所研发的基于半导体光放大的高分辨率激光外差光谱仪的弱光信号探测和气体浓度测量精度得到大幅提升。　　该研究有助于提高高分辨率激光外差光谱仪的性能，在大气温室气体传感等方面具有巨大应用潜力。　　相关研究工作获得国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。　　论文链接基于半导体光放大技术的激光外差光谱仪实验装置示意图信号对比测量结果

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室赵元安研究员团队与上海理工大学、苏州科技大学合作在液晶光学相控器件激光辐照效应方面取得新进展，研究厘清了液晶可变相位延迟器(LCVR)在连续激光加载下相位调控性能退化机理，并提出了性能退化补偿的预配置方法，为相关器件设计以及在高功率激光中的实际应用提供了指导方向，相关研究成果发表于Optical Materials 。 　　液晶相控器件可以实现对光束振幅、偏振、波前和指向等参数的调节，在激光点火、激光加工、光电对抗等高功率激光系统中有着广泛应用和研究，激光加载产生的热效应造成器件性能退化及失效的问题一直困扰着其在激光系统中的应用。 　　在该研究中，研究人员集成相位、温升在线测量技术并结合温度场建模分析，证实加电工作状态下LCVR的相位调控能力退化归因于连续激光加载导致的温升不但改变了液晶折射率，还影响了液晶分子在加电状态下的偏转角。上述性能退化可通过事先绘制不同激光功率下的相位响应曲线，通过降低电压进行预配置补偿，从而实现LCVR在更高功率激光辐照下按照预设相位调控参数输出。这些结果阐明了热沉积引起液晶相位器件相位调控能力退化的基本机制以及相应的补偿手段，为液晶相控器件的设计优化和实际应用提供了重要参考。 　　相关研究得到了国家自然科学基金、脉冲功率激光技术国家重点实验室开放基金的支持。图 1 (a)不同激光功率加载下LCVR的温度随时间的变化；(b)不同激光功率加载下LCVR的相位延迟随电压的变化；(c)不同激光功率加载下LCVR的相位延迟随电压的变化(第二次实验)。

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室在基于激光诱导击穿光谱的中药重金属定量检测方面取得进展，研究团队利用纳米金增强和稀有气体吹扫相结合的方法提高了中药重金属汞元素定量检测灵敏度。相关研究成果以“High-sensitivity analysis of mercury in medicinal herbs using nanoparticle-enhanced laser-induced breakdown spectroscopy combined with argon purging”为题，发表于Journal of Analytical Atomic Spectrometry。激光诱导击穿光谱技术（Laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS）是一种原子光谱分析技术，具有样品制备简单、可实时检测、检测速度快、多元素同时检测等优点，被称为元素分析领域的“未来巨星”。当采用LIBS检测中药残留重金属元素时，激光诱导等离子中汞原子的复合速率远高于其他原子，且空气中的氧气会引起汞特征谱线Hg Ⅰ 253.65nm上能级的猝灭，导致汞元素检测灵敏度远低于其他重金属元素。图1 纳米金增强LIBS结合稀有气体吹扫检测过程示意图图2 滴加在中药表面的纳米金液滴 (a)表面未处理，干燥前；(b)表面未处理，干燥后；(c)超疏水处理，干燥前；(d)超疏水处理，干燥后研究团队利用激光与纳米金颗粒作用过程中纳米金内部传导电子震荡和表面等离子激元共振特性，通过在中药样品表面沉积一层纳米金颗粒，提高了激光诱导等离子辐射光谱强度；通过对中药表面进行超疏水处理，优化了纳米金沉积过程，抑制了“咖啡环效应”，提高了光谱信号稳定性；在此基础上采用氩气吹扫样品表面，为等离子演化过程创造无氧环境，进一步提高了等离子辐射光谱强度。实验结果表明，采用纳米金增强结合氩气吹扫后，汞元素特征谱线强度提高6.19倍，检测灵敏度提高9.73倍。图3 纳米金增强结合稀有气体吹扫前后中药样品在253.0-254.0 nm范围内的激光诱导击穿光谱（扣除背景光谱）图4 中药汞元素定量分析校准曲线 (a)LIBS (b)纳米金增强LIBS结合氩气吹扫

日前记者从中国科学技术大学获悉，该校地球和空间科学学院教授薛向辉团队在相干测风激光雷达系统研制方面取得重大突破，首次实现空间分辨率3米、时间分辨率0.1秒的风场探测。据悉，这是迄今为止有报道的全球最高精度的风场连续探测。相关成果发表在国际知名光学期刊《光学快报》。测风激光雷达的封装样机 课题组供图 米级-亚秒级分辨率的大气风场探测在航空航天安全、高价值目标保障、数值天气预报等方面具有重大意义，但高时空分辨的连续风场观测对激光雷达仍是一个挑战。比如，为获取3米和0.1秒时空分辨率的风场观测结果，需要将现有激光雷达信号检测灵敏度提高2个数量级以上。 为了实现“看的远、看的细，测的快、测的准”的高时空分辨测风激光雷达，团队通过在激光光源、光学收发系统、高速数据采集电路和数据处理算法上对激光雷达进行全面优化，并在时频分析、脉冲编码基础上提出一种新的反演算法，大大提高了风场反演精度和稳健性，最终实现了一套全国产化的“产品级”测试样机。图1 3米距离分辨率相干测风雷达实验装置：(a)实验装置实物；(b)白天观测；(c)夜间观测；(d)光学系统及电路控制示意图；(e)连续5分钟观测的阵风结构图（时间分辨率为1秒）。图2 高铁尾流风场结构观测及模拟结果：(a)雷达观测的0.1秒分辨率尾流中风场结构图；(b)基于CCM+模拟的300km/h运行列车的尾流风场结构。 据介绍，雷达样机工作波长为1550.1纳米，具有人眼安全、设备轻便（整装设备40公斤）、工作稳定、环境适应性强等特点。通过外场对比试验，该雷达样机风场观测结果与定标设备对比误差小于0.5米每秒。 为进一步测试雷达观测性能和环境适应性，团队在安徽省宿州市高铁站实地测量了高速列车尾流中的风场结构。雷达在无人值守下连续稳定工作超过100小时，获得了3米和0.1秒高时空分辨率下的350公里每小时的高铁尾流连续观测，并首次利用激光雷达捕捉到高铁尾流中类似于冯卡门涡街的风场结构，与计算流体力学模拟结果高度一致。 审稿人认为，“观测结果是引人注目和印象深刻的”、“迄今为止首次实现连续观测的高分辨率结果”。

近日，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所研究员张志荣团队在激光吸收光谱技术（TDLAS）气体检测谱线混叠干扰与分离研究方面取得进展，相关研究成果分别发表在Sensors and Actuators B: Chemical和Optics Express上。　　可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）是最常用的气体检测方法，具有结构简单、响应速度快、操作容易等优点，已经被广泛应用于环境监测、医学诊断、工业过程监测等领域。但是，工业、煤矿、油气等特殊场景中，不仅包含非常复杂的气体组分，而且气体组分含量差别巨大，以至于激光吸收光谱技术检测时会遭遇气体谱线之间的混叠，产生交叉干扰的“共性”技术瓶颈，为TDLAS技术的应用增加了难度，限制了该技术在某些行业的应用发展。　　该团队研究人员对煤矿中甲烷（CH4）和微量一氧化碳（CO）气体进行分析，分别利用偏最小二乘和非负最小二乘方法，解决了含量为百分量级的CH4和百万分量级的CO气体的混叠光谱干扰的解调问题。从吸收光谱机理上提出了“光谱分离度”的概念，并进行了详实的仿真模拟和复杂的实验验证。经过实验分析，两种方法均表现出了良好的解调效果，能够在两种气体浓度相差3-4个数量级（光谱特征严重混叠干扰）的特殊情况下仍然准确解调其中的微量气体成分，提高了系统的选择性和可靠性。因此，该方法能够在不增加压力控制等硬件设备的基础之上，利用软件算法解调混叠光谱，为利用单支DFB激光器完成两种或多种混合气体浓度的准确测量提供了方向，拓宽了激光吸收光谱气体传感系统的环境适用性和应用前景。　　相关研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省重点研发计划、合肥研究院“火花”基金、中科蚌埠技术转移中心重点专项等项目的支持。 CO和CH4分别测量和混合气测量的二次谐波信号情况不同浓度的CH4气体对CO测量结果的影响处理