飞秒技术:在头发丝上读《红楼梦》
假如你面前放着两根头发,有人告诉你其中一根上雕刻着《唐诗三百首》,而在另一根更是雕刻着传世名著《红楼梦》,你会作何反应?第三代飞秒激光技术让这个天方夜谭成为现实。
11月3日,在全国博士生学术论坛上,来自天津大学精仪学院超快激光研究室的王清月教授向在场同学介绍了“光子晶体光纤与第3代飞秒激光技术”的特性、应用及发展。
王教授在报告中指出:光子晶体光纤是一种具有二维周期结构的光子晶体材料,它具有带隙结构,无频率截至单模传输,零色散可控,强烈的非线性效应,加强的双折射效应,超长距离传输,高的非线性,等许多独特的优点,它是新一代非线性光学材料,同时也是新一代飞秒激光技术的基础材料。
飞秒技术解决争议,在美国有一个著名的案例。马在奔腾中是否存在四踢同时腾空的瞬间?富豪洛克斐勒悬赏搜索这个问题的答案。最终,科学家用飞秒技术捕捉到四蹄腾空的细微瞬间,用该技术拍摄的照片消除了争议。
飞秒激光技术不仅有助于我们研究微观世界,并可以在军事应用上、激光受控核聚变以及细胞操作系统等多个方面大有可为。特别值得一提的是用飞秒激光进行的为纳米加工,现场展示的雕在一根头发上三维立体纳米牛只有10微米长,栩栩如生。
第三代飞秒激光技术以其低廉、全集成无需调整、封闭光路、高平均功率等特性使飞秒激光技术由原来“贵族性、娇嫩性、专业性”变为现在“大众化、傻瓜化、普及化”。
光钟:突破时间精度极限
“1秒究竟有多长?”11月3日,在全国博士生学术论坛上,来自华东师范大学光谱学与波谱学教育重点实验室的马龙生教授在演讲开始就问了这个问题。
在物理学家的眼里,1秒钟已经不再只是时钟“滴答”一下,而是铯原子的9192631770次固有微波振荡频率。为了不让这微乎其微的震动溜走,实现对光场在时域和频域的同时控制,产生了以一种以可见光频率来计时的更精确的钟――光钟。
就像石英钟的齿轮一样,光钟也有用于提供时间、频率和长度标准的超高精度尺――光梳。它发出的电磁波谐振的频谱分布如同梳头发的梳子的齿。这是研制光钟的关键之一。
关注光钟发展的同学一定不会忘记不久前进行的中美法三国“光梳比对”。马龙生教授带领的中国科研队和美国国家标准与技术研究所
(NIST)和位于法国巴黎的国际标准局(BIMP)进行了为期3个月的“光梳比对”。今年3月19日出版的《科学》杂志以马龙生教授为第一作者报道了比对的最终结果:这项实验实现了前所未有的精度。
(记者团 朱洪 张春雷)