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光电信息简报编号：2009-28总第121期2009-10-08本期目录先进激光技术与应用2009年光电领域R&D100奖的获得者SLIDER：世界上最快的光偏转器MEGA-ray项目：新的驱动激光器科学家提出制造最快闪光新方法可调谐外腔量子点激光器研究取得重要进展新型激光材料——金刚石美国空军寻求用激光通信演示卫星来延续转型卫星计划飞利浦新研发光子探测器可支持高分辨率影像系统保加利亚公司推出系列激光目标指示器美国公司展出高分辨率激光雷达激光聚变与大激光装置快点火研究：最近的快电子能传输实验进展ARC激光系统上的色散平衡研究艾瓦激光脉冲：OSA光学前沿的主题之一光伏与太阳能日本将耗资210亿美元打造太空太阳能工程欧盟500亿欧元低碳计划助推太阳能国内规模最大的太阳能光伏并网发电项目投产多色谱太阳能电池问世转换效率高达20%中国科学院上海光学精密机械研究所上海研发公共服务平台光电行业科技情报服务网内部资料注意保存光电信息简报2009281先进激光技术与应用2009年光电领域R&D100奖的获得者R&D100奖由美国著名科学杂志R&D在1963年创设，是国际科技研发领域极为推崇的科技研发奖。它向世界各地的企业、独立的以及学院内的研发人员开放，对当年最重大的100项技术创新产品和工艺予以肯定与奖励。参评的产品或工艺必须是在当年参加评选以前，就已经在市场进行销售或获得许可。一个由70位专家组成的独立评审委员会将对参赛者进行评选。R&D100奖颁给该年度最具创新能力的100项新技术产品，该奖项不仅对产品创新性有独到的看法，更能精准预见得奖产品的未来影响力。不少获选R&D100奖的创新产品，往后都对人类生活中发生重大影响，许多现今仍在生活中扮演重要的角色，例如宝丽莱（Polacolor）胶片(1963)，回旋闪光灯(1965)，自动柜员机(1973)，传真机(1975)，液晶显示器(1980)，打印机(1986)以及高清晰度电视(1998)等等。2009年9月的R&D杂志公布了今年获奖的技术，其中光电领域的技术有6项，介绍如下：分段可调谐滤光器（SegmentedTunableFilter）可调波长滤光器是光谱成像仪、光通信网络和传感器网络的重要元件。主要利用法布里-珀罗(Fabry-Perot，FP)技术。典型的FP干涉仪，或者FP标准具由一对抛光反射镜构成，两镜间形成共振腔，实现干涉，通过调谐，形成特殊的波长干涉条纹。美国的ScientificSolutionsInc.（NorthChelmsford,Mass）的分布可调谐滤光器对FP技术进行了改进，在共振腔中放入液晶，取代空气和光透导电层，从而在一个基片上实现多个独立可调，并保证100%可重复性和稳定的可选波长。滤光器几乎有无限数量的光谱“通道”，每一个都允许不同的波长(400-800nm)，光谱分辨率为0.002nm。最大能达到128个通道，而耗电量很低，为0-10V。分辨率比得上或者超过压电型系统。NASA的高速3D扫描仪（NASAHigh-Speed3DScanner）仔细精确地检查航天飞机的热保护层，消除其降落过程中通过地球大气时出现的极热情况是确保航天飞机安全的关键。但这一过程将耗费大量的时间，因此有必要加速这一过程。由美国美国NASA艾姆斯研究中心（NASAAmesResearchCenter,MoffettField,Calif）研制的高速3D扫描仪可以实现这一个目标。研究人员在无线、便携式的设备上组装了光电信息简报2009282一个高速3D激光扫描仪。扫描仪能够生成高精度表面地图，检测飞行器隔热层上微小的缺陷，并通过标准有线网或无线网将结果传输笔记本电脑上。在不受电缆的限制下，这种小型的设备扫描范围可以达到25m或者更远，可以对行星的地表进行探测，形成米量级的结构图，也可以对其它表面进行扫描，如洞穴、火山口、丘陵等。计算机中的分析软件将会识别出所有的缺陷，或者被扫描区域的变化，并以表格的形式显示出来。软件也可以根据最新的信息对数据库进行更新。干涉位移传感器（InterferometricDisplacementSensor）精密定位和移动是用于光学和电子束光刻、扫描电子显微镜和下一代极紫外光刻平台的高精度机械台可靠运行的关键。随着半导体产品的体积不断的缩小，人们对高灵敏度定位传感器的要求达到了皮米量级。日本日立有限公司的产品工程研究实验室（ProductionEngineeringResearchLaboratory）研制的干涉位移传感器是基于共光程移相光干涉仪的超小型高敏感位移传感器，利用光子晶体偏振器（photoniccrystalpolarizers,PCPs）做参考镜和移相器。该设备克服了传统干涉传感器的缺点，特别是对环境波动的敏感性，而且由于光子晶体偏振器的使用，设备体积非常小，且具有高敏感性。华为的OSN6800/OSN3800波分复用器（HuaweiOptixOSN6800/OSN3800wavelengthdivisionmultiplexer(withGeographicallyDistributedParallelSysplexsupport)）波分复用（Wavelengthdivisionmultiplexing,WDM）是将不同的数据通道耦合到不同波长（频率）的光上，这样，多个通道的数据可以通过同一根光纤传输。由中国华为技术有限公司研制的密集波分复用器经IBM的核准后用于网络。按照研发人员的说法，该产品能够地提高计算机网络的传输通信量成百上千倍，每年节省数百万美元的光纤费用。该产品的波长间隔为0.8nm，或者100Ghz。可以透明接入各种协议，获得任何类型的声音或数据通信信道。未放大传光电信息简报2009283输距离可以达到100km。光谱卫士——保护高能激光器免受与带宽相关的损伤（SpectralSentry—ProtectingHigh-IntensityLasersfromBandwidth-RelatedDamage）高能激光器在能源、基础科学和防御领域有着广泛的应用，但高能或者高功率也有可能损坏激光器的关键光学元件。为了解决这一问题，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）的资深工程师建造了一个快速安全检测器。该设备对要保护的激光器生成的每一个激光脉冲进行检测，决定脉冲是否达到了最小的带宽要求，以避免放大时发生自毁。这一过程非常快，光谱卫士能够及时在脉冲进一步放大前就能使其停止，避免潜在的激光损伤发生。光谱卫士技术也用于LLNL的Mercury激光装置，以改善激光装置的性能。激光准直定位系统（LaserBeamCenteringandPointingSystem(LBCAPS)）激光光束的精确准直包括调整光束，使其在光束通过激光器组件孔径的位置、光束方向和靶之间保持正确的关系。为了获得准直，光束必须在空间上截取两个固定不变的像点：中心点（centeringpoint）和指向点（pointingpoint）。目前，人们一般利用两个独立的传感器，一个用于定中心，一个用于定方向。美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）的研究人员进行了两种传感器的研究工作。他们利用一个双焦点图像透镜，同时对两个点成像，并将其耦合到一个像平面，然后通过摄像机将包括两种信息的数据传输到控制系统。因为LBCAPS将两种准直传感器合二为一，降低了成本，节省了宝贵的空间和计算资源。编译自：=640SLIDER：世界上最快的光偏转器美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）内部杂志《Photons&Fusion》2009年5-6期报道，利弗莫尔研发出世界上最快的光偏转器（也可以称作“光学条纹相机”），可以在点火过程中监视来自国家点火装置（NIF）聚变靶的X射线脉冲流。LLNL的设备被称为用于偏转编码录制的锯齿光照明（serratelightilluminationfordeflectionencodedrecording，SLIDER），能够用来研究短X射线脉冲猝发，首先利用一个能在皮秒尺度调制的半导体共振腔，将X射线信号编制到光束中，然后SLIDER记录在高动态范围记录光学信号，分辨率接近皮秒。与传统条纹相机相比，光电信息简报2009284LLNL的条纹相机是第一台用偏转器获得时间分辨率接近1ps，同时能够保持3000:1高动态范围的条纹相机。图1SLIDER偏转器SLIDER将光束通过一普通的平面波导，从上面入射波导的激光对光束进行快速调制，当泵浦光通过锯齿模板，但未打到波导前，连续棱镜阵列瞬间形成。当泵浦和信号同步时，光速的飞行时间导致随时间变化的偏转。信号后面的部分会遭遇更多的棱镜，因此偏转的角度更大，较早的信号在棱镜形成之前已经通过了波导，棱镜持续一段时间后消失，这一过程随着下一个光线轨迹会再次开始。每一个被偏转后的光会被聚焦到高动态范围的相机中，因此，相机图像因此保留了整个过程中光束强度的记录。作为世界上最快的光偏转器，SLIDER有望用来观察瞬间发生的事件，如将在NIF上发生的聚变反应。编译自：ProgressTowardstheSolid-StateAll-OpticalStreakCamera.ConferenceonLasersandElectro-Optics(CLEO)2009paper:CThW1项目：新的驱动激光器国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室内部杂志《Photons&Fusion》2009年5-6期报道，利弗莫尔研制出用于MEGA-ray项目的新的驱动激光器。光电子科学与应用（PhotonScience&Applications,PS&A）项目中的单能伽马射线（Mono-EnergeticGamma-ray，MEGA-ray）源是利弗莫尔“未来路线图”五年投资战略中最大胆创新的目标。MEGa-ray是一种新型光源，具有特别的性质，通过短脉冲与相对论电子相互作用的康普顿散射产生。MEGa-ray脉冲的峰值亮度比其它任何兆电子伏光谱范围内的人造光源大15个数量级。MEGa-ray项目的前身是汤姆逊辐射先进X射线源（Thomson-RadiatedExtremeX-raySource,T-REX），目前，T-REX的光阴极注入器是S波段（2.86GHz）的，其光电信息简报2009285驱动激光器已经建造完成，正在运行中。驱动激光器采用全光纤振荡器和前端放大系统，提供激光光束产生电子，同时也提供射频（rf）信号，放大后加速。图2MEGA-ray用于MEGa-ray项目的新光阴极注入器目前正在研究中，新光阴极注入器的频率（11.424GHz，X波段）更高，因此对激光器性能的要求也更严格，激光器需要有更好的同步稳定性、更长的脉冲持续时间和脉冲上升时间，以保持发射率。新的激光器将运行120Hz，这将会使平均伽马流增长12倍。编译自：科学家提出制造最快闪光新方法一项新的研究表明，利用高能重离子对撞，能制造出世界上最快的闪光，其持续时间只有几个攸秒（1攸秒为10-24秒）。科学家说，这项技术将来可以用于观察原子核内部的情形。奥地利维也纳技术大学日前发表新闻公报说，要精确研究分子光谱和结构，需要波长短的快速闪光。闪光越快，可观察到的粒子越小，观察也越精确。目前，最先进的闪光X射线技术在实验中能持续几个阿秒（1阿秒为10-18秒）。但研究表明，如果利用高能重离子对撞，可以制造持续几个攸秒的闪光。攸秒是光线穿越原子核所需的时间，因此利用这项技术可以观察原子核内部的情形。公报说，高能重离子对撞是美国布鲁克黑文国家实验室的研究重点。