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魏志义谈2023诺贝尔物理学奖成果——阿秒光脉冲超快激光

时间:2024-02-29编辑: admin 点击率:

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  北京时间10月3日17时50分许凯发娱乐唯一授权,在瑞典首都斯德哥尔摩凯发娱乐唯一授权,瑞典皇家科学院宣布凯发娱乐唯一授权,将2023年诺贝尔物理学奖授予美国俄亥俄州立大学名誉教授皮埃尔·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini)凯发娱乐唯一授权凯发娱乐唯一授权、匈牙利-奥地利物理学家费伦茨·克劳斯(Ferenc Krausz)和瑞典隆德大学教授安妮·呂利耶(Anne L’Huillier),以表彰他们在阿秒光脉冲方面所做出的贡献凯发娱乐唯一授权。2023年每项诺贝尔奖的奖金也由去年的1000万瑞典克朗,增加到1100万瑞典克朗,约合人民币720万元。

  秒。按照时间长短划分,从秒开始依次是毫秒(10-3秒)、微秒(10-6秒)、纳秒(10-9秒)、皮秒(10-12秒)凯发娱乐唯一授权凯发娱乐唯一授权、飞秒(10-15秒)、阿秒(10-18秒)超短光脉冲。而“阿秒光脉冲”就是指持续时间在阿秒量级的光脉冲。如此短的脉冲持续时间也为其带来了重要的应用凯发娱乐唯一授权凯发娱乐唯一授权。对此,诺贝尔奖给出的获奖理由如下:

  三位2023年诺贝尔物理学奖获得者因其实验而获得认可,这些实验为人类探索原子和分子内部的电子世界提供了新的工具凯发娱乐唯一授权。Pierre Agostini凯发娱乐唯一授权凯发娱乐唯一授权、Ferenc Krausz和Anne L’Huillier已经证明了一种制造超短光脉冲的方法,可以用来测量电子移动或改变能量的快速过程凯发娱乐唯一授权。

  当人类感知到快速移动的事件时凯发娱乐唯一授权,它们会相互碰撞凯发娱乐唯一授权,就像一部由静止图像组成的电影被感知为连续的运动一样。如果我们想调查真正短暂的事件凯发娱乐唯一授权凯发娱乐唯一授权,我们需要特殊的技术。在电子的世界里凯发娱乐唯一授权,变化发生在十分之几阿秒——阿秒如此之短凯发娱乐唯一授权凯发娱乐唯一授权,以至于一秒钟内的变化与宇宙诞生以来的秒数一样多。

  获奖者的实验产生了短到以阿秒为单位测量的光脉冲,从而证明这些脉冲可以用来提供原子和分子内部过程的图像。

  1987年,Anne L’Huillier发现,当她将红外激光传输通过稀有气体时凯发娱乐唯一授权,会产生许多不同的光泛音凯发娱乐唯一授权。每个泛音是激光中每个周期具有给定周期数的光波。它们是由激光与气体中的原子相互作用引起的;它给一些电子额外的能量,然后以光的形式发射出去。Anne L’Huillier继续探索这一现象,为随后的突破奠定了基础凯发娱乐唯一授权。

  2001年,Pierre Agostini成功地产生并研究了一系列连续的光脉冲,其中每个脉冲只持续250阿秒。与此同时,Ferenc Krausz正在进行另一种类型的实验,这种实验可以分离出持续650阿秒的单个光脉冲凯发娱乐唯一授权。

  诺贝尔物理学委员会主席伊娃·奥尔森表示:“我们现在可以打开电子世界的大门。阿秒物理学让我们有机会了解电子控制的机制。下一步将利用它们。”。

  在许多不同的领域都有潜在的应用自激振荡。例如,在电子学中,理解和控制电子在材料中的行为很重要。阿秒脉冲也可以用于识别不同的分子凯发娱乐唯一授权凯发娱乐唯一授权,例如在医学诊断中。

  实际上我国也一直在阿秒激光领域深耕凯发娱乐唯一授权,培养了一批杰出的科研人员凯发娱乐唯一授权凯发娱乐唯一授权。当前国内研究超快激光和阿秒激光的主要代表人物是来自中国科学院物理研究所的魏志义研究员,主要研究领域为超短超强激光物理与技术,包括飞秒激光放大的新原理与新技术凯发娱乐唯一授权、阿秒激光物理与技术、光学频率梳及应用等。

  魏志义研究员长期致力于超短脉冲激光技术与应用研究凯发娱乐唯一授权,主要成果有:提出了高对比度放大飞秒激光的一种新方法,得到同类研究当时国际最高峰值功率的PW(1015瓦)超强激光输出,创造了新的世界纪录;发明了同步不同飞秒激光的新方案凯发娱乐唯一授权,研制成功综合性能国际领先的同步飞秒激光器;建成国内首个阿秒(10

  秒)激光装置,得到了脉冲宽度小于200阿秒的极紫外激光脉冲;发展了新的光学频率梳技术凯发娱乐唯一授权,研制成功综合性能先进的系列飞秒激光频率梳;利用新的脉冲压缩技术与国外同事一起获得了亚5fs的激光脉冲凯发娱乐唯一授权,打破了保持10年之久的超短激光脉冲世界纪录;研制成功系列二极管激光直接泵浦的新型全固态超短脉冲激光凯发娱乐唯一授权,开发成功多种飞秒激光产品并提供国内外多家用户。仪器信息网在世界光子大会上有幸采访了魏志义研究员。

  魏志义表示,超快激光(即超短脉冲激光)领域激光领域前沿研究主要关注如何实现越来越窄的激光脉冲宽度字符发生器凯发娱乐唯一授权,窄的激光脉冲可以用于物质中分子凯发娱乐唯一授权、原子甚至电子的运动过程研究,因为运动过程决定了物质的一些规律和属性凯发娱乐唯一授权凯发娱乐唯一授权。科研人员关注的另一方面是激光功率,更高功率的激光可能用于武器凯发娱乐唯一授权、加工、医疗等领域凯发娱乐唯一授权。功率方面的研究主要包括峰值功率和平均功率,其中峰值功率研究我国处于世界前列。魏志义在采访中表示其对高频功率非常关注和感兴趣。

  谈到国内在相关领域的前沿研究进展时凯发娱乐唯一授权,魏志义表示,我国在激光领域具有比较好的基础,与国外水平接近,虽然在整体上还有较大差距,但在部分领域有所领先。在超快脉冲激光方面,我国上世纪八九十年代与国际水平差距并不大凯发娱乐唯一授权,如西安光机所、天津大学、中山大学做得都非常不错。当前超快激光脉冲突破到阿秒量级,国内包括物理所在内的一些单位也拥有产生阿秒脉冲激光的能力凯发娱乐唯一授权,可以用来开展研究工作。在激光高频功率方面凯发娱乐唯一授权,上海光机所等单位在峰值功率研究上已达国际领先水平凯发娱乐唯一授权,并将国际水平推向了新的高度。

  据介绍,物理所十多年前在峰值功率方面取得了很好的研究成果,做到了当时国内最好也是国际上最高的的峰值功率。但在高频功率方面我国还是与国外有较大差距,特别是在产业方面。魏志义建议凯发娱乐唯一授权,接下来不仅要在极端指标方面,还要在可靠稳定性、高频功率方面做出突破,更好的提供给广大用户开展应用工作凯发娱乐唯一授权。

  魏志义也强调凯发娱乐唯一授权凯发娱乐唯一授权,我国当前在超快激光研究方面有些落后,但也在奋起直追,跟国际最高水平相比有一定差距,在高频物理方面凯发娱乐唯一授权凯发娱乐唯一授权,工业应用方面差距更大。但同时,魏志义表示这些年我国激光产业发展非常迅速,未来可期。

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