“分区供电法”可大幅提高激光器效率
- 发布时间：2014-11-25 01:00:28 来源：科技日报 责任编辑：罗伯特
科技日报讯 激光与现代社会密不可分，从CD播放器到军用武器装备，随处都能看到激光的身影，但对大型装备而言，能量易损、效率不高却是人们不得不面对的一个问题。
据物理学家组织网近日报道，美国普林斯顿大学的科学家发现，通过精心设计激光器内的能量传递区域，可解决这一问题，大幅提高其发光效率。他们开发出一种数学方法来优化电能传递模式，并让激光的效率获得数倍的提升。借助该技术有望生产出灵敏度更高、耗电更少的激光器。相关论文发表在近日出版的《自然·光子学》杂志上。
激光器的核心部件是一种供电后能够发光的材料。较少的电能通过其中时，激光器出现光“不相干”现象，实质上的意思是其中包括多种波长或颜色。而当能量逐渐增加，该材料突然达到“激射”阀值时，它就会发出相干光特定波长的光。在较低电量的情况下，材料整个表面并不会发射激光，但如果把该材料排列成一定的形状，如光盘状，光盘环状的边缘就可能发光。这是因为更多能量的加入，更多图案的形成，越靠近中心的位置越容易达到激光的阀值。
研究人员对这种发光材料相互之间获取能源的方式进行了研究。结果发现，虽然通过这种并发模式产生激光需要很高的能量才能达到激射的阀值，但如果只激活其中一些阀值较高的模块，将有望在不需要太大电流的情况下获得相当理想的发光效率。而这可以通过指定电流达到特定物理位置的方式来实现。
领导此项研究的普林斯顿大学电气工程学副教授哈坎·特瑞西称，通过数学计算和计算机模拟，他们已经证明对激光器特定区域的能量进行精确地限制可大幅提高其工作效率。“该研究让人们对支配激光器如何产生光线的基本过程有了全新的认识。在激光器整个系统中对能量进行精确的设计分配这还是第一次。”瑞西说。
研究人员称，他们试图通过建立数学框架让人们理解这一被称为“空间烧空效应”的新的激光激发方式。该技术将适用于目前大多数激光设备，根据该理论开发出的激光器将有望让激光设备变得更加便携，例如，此前需要交流电才能运行的医疗诊断设备和爆炸物检测装置，在经过该技术改进后用电池就可驱动。（王小龙）
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