激光的應用可能受益于由美國國家標準技術協(xié)會(NIST)和中國的山東大學的科學家們的晶體研究。他們發(fā)現(xiàn)了一種潛在的方法，用來規(guī)避長期存在的作為激光技術中關鍵部分的晶體制造的困難。但他們的這個發(fā)現(xiàn)也讓背后的科學專家們苦思冥想了一番。
今天發(fā)表在《科學進展》雜志上的這個研究發(fā)現(xiàn)，相對較大的晶體用于更改激光器中幾個光特性，這對于使激光器成為實用的工具是至關重要的變化，可由生長起來更容易、更便宜的更小的桿形微晶進行堆疊制作出來。
到目前為止，團隊研究出來的微晶體在某些特性方面要優(yōu)于常規(guī)晶體，表明可利用他們這一研究成果，是實現(xiàn)快速、經(jīng)濟開發(fā)大的晶體長期探索告一段落的一個信號，沒有這種方法制造大晶體則會極為昂貴。但微晶也挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的科學理論，為什么他們表現(xiàn)如此特性。
你在激光的光中看到的顏色往往是不同于它最初生成的樣子。很多激光創(chuàng)建紅外光，然后通過一個晶體傳遞它的能量，由此將其波長轉換為可見的顏色，如綠色或藍色。
通常，那種晶體是由焦磷酸鉀(KDP)制作，這是一種常見的材料，由于其具有的特性使得它非常寶貴：不僅焦磷酸鉀晶體可以改變光的顏色，它也可以充當一個開關，改變光的偏振(其中其電場振動的方向)或防止它在激光發(fā)射之前穿過晶體。激光通過光纖線纜攜帶的數(shù)據(jù)取決于光的偏振，許多應用程序依賴于激光脈沖的定時。
小型焦磷酸鉀晶體的制作是很容易的，和那些使用在口袋中的激光指針和電信系統(tǒng)相似。但對于更高能量的應用場景，科學家?guī)资陙硪恢痹趯ふ夷苁勾笮?、高質(zhì)量的晶體可以生存反復的暴露于強激光脈沖中，但一直難以找到合適的解決方案。
研究團隊由焦磷酸鉀晶體生長的溶液中發(fā)現(xiàn)了有用的結果。這些晶體采取的形式是六角形的空心管和幾個微米寬的長桿結構。在相同條件下，單獨的這些焦磷酸鉀微晶體的能量轉換效率超越甚至最好的焦磷酸鉀晶體，這就導致了直接的晶體生長用于通信的可能性。
研究小組還建議晶體棒能堆積得像木柴那樣，建設一塊較大的幾十億的微小的細絲。他們都堆積在一起之前他們可以涂一層薄薄的導電材料，進行導熱，使他們能夠處理的高強度激光光重復的脈沖，這可能擴大其應用范圍，如果可以找到一種恰當?shù)姆绞竭M行堆疊。
神秘的是，為什么微晶的表現(xiàn)特性是如此?；疚锢矶墒菬o法解釋的。
常規(guī)物理模型表明，如果用于進行能量的轉換，這些微晶似乎打破這條規(guī)則，像晶體，光學介質(zhì)不必圍繞其中心對稱。
美國國家標準和技術協(xié)會的物理學家鄧璐說，"我們接觸過大量的來自世界各地不同領域的專家，他們都不能解釋這種現(xiàn)象，目前沒有理論可以解釋這個奇特的晶體的初始生長機理。從我們目前的理解來看，這將是結晶學到凝聚態(tài)物理學領域研究的一個挑戰(zhàn)。"
雖然理論正在趕實驗數(shù)據(jù)，鄧說他們的團隊正專注于可堆疊微晶棒生長的工程挑戰(zhàn)。
"我們可以實現(xiàn)每十分鐘生長超過1,000個微組織在單一的玻璃片上，所以大面積的生長不是一個問題，"他說。"我們需要弄清楚是如何進行種植出具有近乎均勻截面的大結構，因為對于最后的組裝它將是重要的"。
今天發(fā)表在《科學進展》雜志上的這個研究發(fā)現(xiàn)，相對較大的晶體用于更改激光器中幾個光特性，這對于使激光器成為實用的工具是至關重要的變化，可由生長起來更容易、更便宜的更小的桿形微晶進行堆疊制作出來。
到目前為止，團隊研究出來的微晶體在某些特性方面要優(yōu)于常規(guī)晶體，表明可利用他們這一研究成果，是實現(xiàn)快速、經(jīng)濟開發(fā)大的晶體長期探索告一段落的一個信號，沒有這種方法制造大晶體則會極為昂貴。但微晶也挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的科學理論，為什么他們表現(xiàn)如此特性。
你在激光的光中看到的顏色往往是不同于它最初生成的樣子。很多激光創(chuàng)建紅外光，然后通過一個晶體傳遞它的能量，由此將其波長轉換為可見的顏色，如綠色或藍色。
通常，那種晶體是由焦磷酸鉀(KDP)制作，這是一種常見的材料，由于其具有的特性使得它非常寶貴：不僅焦磷酸鉀晶體可以改變光的顏色，它也可以充當一個開關，改變光的偏振(其中其電場振動的方向)或防止它在激光發(fā)射之前穿過晶體。激光通過光纖線纜攜帶的數(shù)據(jù)取決于光的偏振，許多應用程序依賴于激光脈沖的定時。
小型焦磷酸鉀晶體的制作是很容易的，和那些使用在口袋中的激光指針和電信系統(tǒng)相似。但對于更高能量的應用場景，科學家?guī)资陙硪恢痹趯ふ夷苁勾笮?、高質(zhì)量的晶體可以生存反復的暴露于強激光脈沖中，但一直難以找到合適的解決方案。
研究團隊由焦磷酸鉀晶體生長的溶液中發(fā)現(xiàn)了有用的結果。這些晶體采取的形式是六角形的空心管和幾個微米寬的長桿結構。在相同條件下，單獨的這些焦磷酸鉀微晶體的能量轉換效率超越甚至最好的焦磷酸鉀晶體，這就導致了直接的晶體生長用于通信的可能性。
研究小組還建議晶體棒能堆積得像木柴那樣，建設一塊較大的幾十億的微小的細絲。他們都堆積在一起之前他們可以涂一層薄薄的導電材料，進行導熱，使他們能夠處理的高強度激光光重復的脈沖，這可能擴大其應用范圍，如果可以找到一種恰當?shù)姆绞竭M行堆疊。
神秘的是，為什么微晶的表現(xiàn)特性是如此?；疚锢矶墒菬o法解釋的。
常規(guī)物理模型表明，如果用于進行能量的轉換，這些微晶似乎打破這條規(guī)則，像晶體，光學介質(zhì)不必圍繞其中心對稱。
美國國家標準和技術協(xié)會的物理學家鄧璐說，"我們接觸過大量的來自世界各地不同領域的專家，他們都不能解釋這種現(xiàn)象，目前沒有理論可以解釋這個奇特的晶體的初始生長機理。從我們目前的理解來看，這將是結晶學到凝聚態(tài)物理學領域研究的一個挑戰(zhàn)。"
雖然理論正在趕實驗數(shù)據(jù)，鄧說他們的團隊正專注于可堆疊微晶棒生長的工程挑戰(zhàn)。
"我們可以實現(xiàn)每十分鐘生長超過1,000個微組織在單一的玻璃片上，所以大面積的生長不是一個問題，"他說。"我們需要弄清楚是如何進行種植出具有近乎均勻截面的大結構，因為對于最后的組裝它將是重要的"。
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