新型空芯光纤激光器问世

由包括堪萨斯州立大学的物理研究人员在内的一个团队开发了一类新的激光器，其可以帮助科学家测量与遥远的目标之间的距离，确定在大气中存在的某些气体和从太空中发送回来地球的图像。

 

这些节能的激光器具有便携性，可以产生那些难以达到的波长的光，并且具有扩展到高功率的潜力。

这种新的激光器由Brian Washburn和KristanCorwin发明，他们都是堪萨斯州立大学艺术与科学学院的物理学副教授，以及2012年5月毕业的物理学博士研究生 Andrew Jones和2014年5月毕业的物理学研究生Rajeshkadel。其他的贡献者包括三位新墨西哥大学物理学和天文学研究人员：终身教授和系主任 Wolfgang Rudolf，研究助理教授VasudevanNampoothiri和博士生Amarin Ratanavis;来自弗吉尼亚的光学和光子物理学家John Zavada将他们联系在了一起。

新的激光器是基于光纤的，并利用各种分子气体来产生激光。它们不同于传统的大而笨重并有镜子来反射光的玻璃管激光器。而新型激光器则用一种具有蜂窝结构的空芯光纤来储存气体和传导光线。这种光纤充满了分子气体，如氰化氢或乙炔。另一个激光器用来激发这些气体，使被激发的气体中的一个分子自发发光。然后该气体中的其它分子很快就跟在后面一起发光，从而产生激光。

“通过把气体集中在空芯的纤心内，我们可以不必把大量的能量注入到激光器中就能得到很高的光强，”Corwin说。“如果你有一个与之一样大小的玻璃管，并将光注入到它里面去，光会从侧面漏出来。实际上是它的结构使它能够工作的。”

该结构还具有可携带性。与易碎且笨重不易移动的传统的激光器相比，这些研究人员发明的光纤激光器更耐用，其厚度只有一根头发丝大小，并且可以缠绕起来以便紧凑地存储和运输。

“小就是好，”Washburn说。“你可以像绳子一样把光纤卷起来。”

该发明过程开始于Zavada将具有将气体装进空心光纤的技术的Washburn和Corwin和擅长于制造光泵浦气体激光器的Rudolph和Nampoothiri聚到一起之后。

“我们努力思考如何一起工作，然后经过约一年半时间之后，我们想出了这个方案，”Corwin说。

这些发明者的激光器使用气体，这是一种在生产商转到固态材料之前流行的方法。例如，直到上世纪90年代中期，杂货店的扫描仪都还是气体激光器，而现在杂货店扫描仪使用的已经是固态激光器。

“我们所做的是在一种新的包装方式下使用了老式技术中的介质，”Washburn说。

在美国空军科学研究处和研究实验室的资助下,这些研究人员正在使用法国Limoges大学Xlim研究所FetahBenabid提供的光纤来继续研究和改进该激光器。

Jones和Kadel现在已经进入工业领域工作，两位都在从事激光器的研究与设计。Jones是洛克希德马丁公司的高级光学工程师，而Kadel在Calmar激光公司任光学工程师。

专利号为9106055的美国专利:《充气空芯纤维》在2015年获得授权，该专利由堪萨斯州立大学研究基金会——堪萨斯州立大学的一个负责管理技术转移工作的非营利组织，新墨西哥大学技术转移和经济发展组织STC.UNM以及Zavada共同拥有。