固态激光

2013年09月07日 来源： 科技日报 作者： 李大庆 http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20130907/011378496864671_change_hzp3951_b.jpg9月4日，中科院工作人员在检查深紫外非线性光学晶体的光透度。新华社记者 马宁摄 科技日报北京9月6日电（记者李大庆）由中国科学院承担的国家重大科研装备研制项目“深紫外固态激光源前沿装备研制项目”今天在北京通过验收。这个系列科研装备的研制成功，使我国成为世界上唯一一个能够制造实用化深紫外全固态激光器的国家。 经过10多年的努力，中科院的科研人员在深紫外激光非线性光学晶体方面实现突破，在国际上首先生长出大尺寸氟硼铍酸钾晶体，并发现该晶体是第一种可用直接倍频法产生深紫外波段激光的非线性光学晶体。在此基础上，科研人员又发明了棱镜耦合技术（已获中、美、日三国专利），率先发展出直接倍频产生深紫外激光的先进技术，并全面开展新型深紫外激光科研装备的研制和学科应用研究。 2007年，财政部设立专项，对中科院深紫外固态激光源前沿装备研制予以支持。经过5年多的持续攻关，利用大尺寸氟硼铍酸钾晶体和棱镜耦合专利技术，中科院理化技术所、物理所、大连化物所和半导体所的科研人员在世界上首次研制成功8类8台集实用化、精密化于一体的深紫外固态激光源，实现了一系列关键指标的突破。利用这8台深紫外固态激光源，科研人员成功研制出了深紫外激光拉曼光谱仪、深紫外激光光化学反应仪、深紫外激光光发射电子显微镜、深紫外激光光致发光光谱仪、深紫外激光自旋分辨角分辨光电子能谱仪、光子能量可调深紫外激光光电子能谱仪、深紫外激光原位时空分辨隧道电子谱仪、基于飞行时间能量分析器的深紫外激光角分辨光电子能谱仪等8台科学仪器。 据了解，目前这8台仪器已经在石墨烯、高温超导、拓扑绝缘体、宽禁带半导体和催化剂等一系列重大研究领域中获得了重要结果：证实了Pb、O等原子可通过单层石墨烯岛的开放边界进行插层反应，实现石墨烯与衬底之间去耦合；首次发现拓扑绝缘体Bi2Se3的自旋结构和轨道结构是固定在一起；首次观测到Bi2212能量/动量谱与不同激发光子能量关系。相关研究成果已发表在国际顶级科学期刊上。 今天通过验收的包括两个平台——深紫外非线性光学晶体与器件平台和深紫外全固态激光源平台，以及深紫外激光拉曼光谱仪等8台科学仪器。验收委员会的专家认为，这些仪器设备的研制成功及在石墨烯、高温超导、拓扑绝缘体、宽禁带半导体和催化剂等研究中获得的重要成果，“使我国深紫外领域的科学研究水平处于国际领先地位，并在物理、化学、材料、信息等领域开创了一些新的多学科交叉前沿。”“该项目取得的研究成果属于原始创新工作，具有重要意义，并对继续开拓深紫外激光的应用具有十分重要的意义。” 据介绍，深紫外全固态激光源前沿装备研制项目的实施，初步打造了我国“晶体－光源－装备－科研－产业化”的自主创新链。在科技部的支持下，中科院新启动了深紫外仪器设备的产业化开发工作；在财政部的支持下，中科院也启动了深紫外固态激光源前沿装备的二期研制项目。 中科院院长白春礼在验收会上说，科研装备创新能力是衡量一个国家科技创新能力的重要标志。现代科技的进步越来越依靠科学仪器的创新和发展，科研仪器装备的突破，往往催生新的科研领域，产出重大创新成果。迄今为止，至少有1/3的诺贝尔物理和化学奖授予了那些在测试仪器和实验方法方面有重要创新的科学家。所以，我国要实现重大科学突破，不仅要有创新自信，要善于提出原创科学思想和方法，而且要发展出新的试验手段，研制出新的仪器装备。

氩离子激光与固态激光的检测器是否可以通用？

物质除了固态、液态和气态外，还有其他形态吗　　我们周围的物质真是形形色色、丰富多彩。如果你把这些物质来分一分，你会毫不困难地指出，哪些是固体，哪些是液体，哪些是气体。 　　物质除了这3种以外，究竟还有没有别的形态呢？　　我们用水做例子：将冰加热到一定的程度，它就由固体变成为液体的水；温度再升高，又蒸发成气体。但要是将气体的温度继续升高，会得到什么样的结果呢？ 　　当气体的温度升高到几千度以上的时候，气体的原子就开始抛掉身上的电子，于是带负电的电子开始自由自在地游逛，而原子也成为带正电的离子。温度愈高，气体原子脱落的电子就愈多，这种现象叫做气体的电离化。科学家把电离化的气体，叫做“等离子态”。　　除了高温以外，用强大的紫外线、X射线和丙种射线来照射气体，也可以使气体转变成等离子态。　　这种等离子态也许你感到很稀罕吧！其实，在广漠无边的宇宙中，它是最普遍存在的一种形态。因为宇宙中大部分的发光的星球，它们内部的温度和压力都高极了，这些星球内部的物质几乎都处在等离子态。只有在那些昏暗的行星和分散的星际物质里，才能找到固体、液体和气体。 　　就是在我们的周围，也经常能够碰到等离子态的物质。像在日光灯和霓虹灯的灯管里，眩目的白炽电弧中，都能找到它的踪迹。再有，在地球周围的电离层里，在美丽的极光、大气中的闪光放电和流星的尾巴里面，也能找到这种奇妙的等离子态。 　　科学家发现天空中的白矮星，个子不大，可是它的密度却大得吓人。它们的密度大约是水的3600万到几亿倍。这是什么缘故呢？　　物质是由原子构成的。普通的物质，原子和原子之间有着很大的空隙。原子的中心是原子核，外面是围绕着它旋转的电子层；原子核很重，它的重量占整个原子的99%，但是它的体积却很小，如果拿原子比做一座高大的楼房，原子核就像是一颗放在大楼中央的玻璃弹子，因此原子内部的空隙也是很大的。　　在白矮星里面，压力和温度都大极度了。大几百万大气压的压力下，不但原子之间的空隙被压得消失了，就是原子外围的电子层也都被压碎了，所有的原子核和电子都紧紧地挤在一起，这时候物质里面就不再有什么空隙，因些物质也就特别的重了。这样的物质，科学家把它叫做“超固态”。白矮星的内部就是充满这样的超固态物质。在我们居住着的地球的中心，那里的压力达到35.5亿百帕左右（1个大气压=1013百帕），因此也存在着一定的超固态物质。　　假如在超固态物质上再加上巨大的压力，那么原来已经挤得紧紧的原子核和电子，就不可能再紧了，这时候原子核只好被迫解散，从里面放出质子和中子。从原子核里放出的质子，在极度大的压力下会和电子结合成为中心。这样一来，物质的构造发生了根本的变化，原来是原子核和电子，现在却都变成了中子，这样的状态，叫做“中子态”。　　中子态物质的密度更是吓人，它比超固态物质还要大10多万倍呢！一个火柴盒那么大的中子态物质，可以有30亿吨重，要有96000多台重型火车头才能拉动它。在宇宙中，估计只有少数的恒星，才具有这种形态的物质。　　所以，现在我们知道物质的形态不止固态、液态和气态这3种。