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本發明公開了一種用于增強激光亮度的光學組件及高頻脈沖激光光源；光學組件包括用于將多路激光光線合成一束的棱鏡組、用于將合束后的激光轉換為片激光的柱面透鏡組以及用于將片激光進行多次反射使得激光亮度增強的反射鏡腔。高頻脈沖激光光源包括第一激光器組、第二激光器組、第一組條紋鏡、第二組條紋鏡、偏振合束原件、半波片、準直透鏡組、導光臂、聚焦透鏡、柱面透鏡組和反射鏡腔；當所有的激光器同時激發發光，則能使發出的激光亮度急劇增強，當激光器依次輪流發出激光，則能使發出的激光工作在一個很高的頻率。本發明結構簡單，控制簡單

本發明公開了一種激光光源的傳輸腔室內的溫控與凈化控制系 統，包括：設置在光路傳輸通道的模塊腔體之前的二級調壓閥，用于 調節待進入模塊腔體的通道中的氣體壓力；設置在光路傳輸通道的氣 體凈化裝置和模塊腔體之間的毛細管，用于保證光路傳輸腔室氣壓與 外界氣壓有微正壓；以及設置在光路傳輸通道的模塊腔體之后的節流 閥，且每個模塊腔體之后對應設置一個所述的節流閥，用于調節各模 塊腔室與環境大氣壓的壓差。本發明還公開了相應的溫控與凈化控制 方法。本發明的裝置和方法通過控制腔體與外界的壓差恒定，同時通 過加熱器和熱交

北京大學物理學院顏學慶教授/馬文君研究員團隊近期在激光加速重離子領域獲得重要進展。他們利用人工設計的雙層納米靶材，獲得了能量高達580兆電子伏特（MeV）的碳離子，將飛秒激光加速重離子能量記錄提高了兩倍。相關結果以” Laser Acceleration of Highly Energetic Carbon Ions Using a Double-Layer Target Composed of Slightly Underdense Plasma and Ultrathin Foil”為題發表在物理評論快報上（Physical Review Letters 122，014803 （2019））。 高能重離子在腫瘤治療、生物輻照、核物理與核能等領域有著廣泛的用途。利用超強飛秒脈沖激光加速重離子一直是激光加速領域的難點。之前的大量實驗研究中，通常只能獲得最高能量為幾兆電子伏特每核子（MeV/u）的重離子。而在相同條件下，質子可被加速至近百兆電子伏特，遠高于重離子。這是因為，要有效加速重離子，需要將其在加速初始階段就電離到高電荷態注入到加速場中，并且保持足夠長的加速時間。一般情況下，這兩點很難同時實現。馬文君研究員團隊在前期工作的基礎上（PRL 115, 064801 (2015)，PRL 113, 235002 (2014), Adv Mater 21(5),603 (2009), Nano Lett 7(8), 2307(2007)），設計并制備出了一種由超薄超低密度碳納米管泡沫與類金剛石納米薄膜組成的雙層復合靶材，成功地同時實現了這兩個條件。復合靶材在超強飛秒脈沖激光作用下，位于類金剛石納米薄膜中的碳離子，先后經歷了光壓電離注入與長達數百飛秒的鞘場加速兩個過程，最終速度達到了光速的30%。這是首次利用超短脈沖在實驗中實現了重離子的級聯加速。圖：本研究結果（）與已有重離子加速實驗結果匯總。 他們的理論與數值模擬工作表明，這種高效的加速方案也適用于金、釷、鈾等重離子。在現有激光條件下，可產生能量為數十兆電子伏特每核子、密度為傳統束流10^9倍的高能高密度重離子束流。這種高能高密度重離子束團將為超重元素合成、短壽命核素加速、溫稠密物質等溫加熱等重要物理難題的解決提供新的方案。，將為科學前沿領域及新興交叉學科的迅猛發展帶來新的機遇。 馬文君研究員為論文第一作者與通訊作者。顏學慶教授與韓國基礎科學研究所的Nam，Chang Hee教授為共同通訊作者。論文主要作者還包括陳佳洱院士、賀賢土院士、M. Zepf教授, J. Schreiber教授, Kim, I Jong教授、林晨研究員、盧海洋研究員和余金清博士等。該項目得到國家重大科技基礎設施培育項目（2017ZF22）、科技部重大儀器專項、自然科學基金重點項目、核物理與核技術國家重點實驗室和北京市卓越青年科學家等項目的支持。 相關文章鏈接如下：Phys. Rev. Lett. 122, 014803 （2019）https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.014803Phys. Rev. Lett. 115, 064801 (2015)https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.064801

1.痛點問題 激光廣泛應用在制造、傳感、醫療、科研、軍事等諸多領域。對不同應用，除功率、波長、模式等有不同要求外，對激光光斑形狀也逐漸提出整形要求，以適應性能不斷提高的制造、傳感等需求。例如在激光焊接、激光退火、激光剝離等需要圓形、矩形（方形）、線形且平頂分布的光斑；在激光打孔、激光切割等需要軸向多焦點、長焦深分布的光斑；在激光熱負荷模擬或激光熱處理中，需要特定形狀和光強分布的光斑以匹配復雜零件并模擬實際工況等。 衍射光學是實現光束整形的重要技術手段，但在國內尚未廣泛應用，例如在激光制造領域，大多系統直接利用激光聚焦光斑，少部分利用微透鏡陣列、微柱鏡陣列等折反射器件進行光束整形，但這種方案所能實現的光束整形通常是產生圓形、方形或矩形光斑，不能實現任意形狀的光斑。此外，整形光斑邊緣較為平緩不夠陡峭，平頂性能不夠好，存在較大的光強起伏；受限于設計與制造，按照傳統方法設計，衍射光學整形光斑尺寸受限，通常包含大量散斑，且存在明顯的中心零級等，或者減小線寬至數個波長以產生大角度光束整形光斑，但數個波長的線寬無法利用國產設備進行制造。 2.解決方案 本成果的衍射光學器件（DOE），是基于光的標量衍射理論，利用計算機輔助設計、并用大規模集成電路制作工藝，在基片上(或傳統光學器件表面)刻蝕產生兩個或多個臺階深度的浮雕結構，形成純位相、同軸再現、具有高衍射效率的一類光學器件。利用衍射光學器件已實現了諸多功能，包括光束整形、點陣產生（包括大角度、超分辨等）、長焦深（包括中空、軸上多焦點）等，為激光制造、三維測量、超分辨顯微成像、流式細胞儀等系統提供新穎解決方案。創新性地采用球面波入射（或折衍混合）、特定振幅相位約束等方法，擴大了有效衍射場，對入射波前畸變、加工誤差不敏感；抑制了散斑，提高了光束整形性能，提升了數字全息顯示的分辨率；實現了大角度任意點陣、白光點陣等；實現了不同排列形狀的超分辨點陣；實現了多種長焦深、中空長焦深、軸上多焦點等軸向光場分布。 3.合作需求 以專利許可、技術轉讓、技術入股等方式進行合作，特別是具有國內高端激光制造設備公司相關資源的優先考慮，確定應用場景，研制衍射光學光束整形器件、模組和系統。

超快光子束流可通過對組成物質的原子、分子和電子等微觀粒子進行超高時空分辨率的測量和控制，實現對物質相關的物理、化學和生物醫學等宏觀過程的理解、應用和控制。時間尺度在10-18秒的阿秒光子束流，能夠對電子進行實時探測和控制，為人類認識微觀世界提供了全新手段，被認為是激光科學史上最重要的里程碑之一。世界先進國家都將阿秒科學列為未來10年激光科學最重要的發展方向。歐盟極端光學裝置ELI(Extreme Light Infrastructure)項目三大裝置之一，位于匈牙利的阿秒光脈沖源 (ELI-ALPS)研究中心的首要任務就是為國際科學界用戶提供涵蓋相干極紫外(XUV)、X 射線和阿秒脈沖的超快光子束流。 利用強激光與物質相互作用產生高次諧波是突破飛秒極限實現高亮度阿秒脈沖輻射的重要方案之一。在強激光與固體密度等離子體的相互作用中，由于兩者之間的能量耦合效率較低，諧波輻射以低效率的相對論振蕩鏡（Relativistic Oscillating Mirror, ROM）機制為主，難以產生高能的孤立納米電子層進行更高效率的相干同步輻射(Coherent Synchrotron Emission, CSE)。

為了更加直觀地探究納米世界，大量研究者致力于發展高時間-空間分辨能力的微納探測技術，由龔旗煌院士負責的“飛秒-納米時空分辨光學實驗系統” 國家重大科研儀器研制項目正是圍繞這一目標開展工作。近日，該重大儀器項目在基于超快光電子顯微鏡技術實現表面等離激元的多維度探測方面取得重要進展，相關成果于2018年11月19日發表在《自然?通訊》 雜志（Manipulation of the dephasing time by strong coupling between localized and propagating surface plasmon modes, https://doi.org/10.1038/s41467-018-07356-x）。 基于金屬納米粒子的局域表面等離激元因其高局域強度，小局域尺度，高靈敏度等特點，被大量應用在不同領域。但是，幾個飛秒的超短模式壽命(dephasing time)大大限制了其應用的廣泛性和實用性。該工作設計的多層結構實現了局域表面等離激元和傳播表面等離激元的強耦合(圖1(a))。動態數值模擬結果也清晰地證明在強耦合下局域表面等離激元模式和傳播表面等離激元模式之間的能量交換。近場方面，光電子顯微鏡對表面等離激元模式進行直接成像，大大突破了原有的遠場探測技術的限制。并且結合不同激發光源，實現不同維度的探測。結合波長可調的激光光源，光電子顯微鏡在頻域記錄下表面等離激元模式隨波長變化的強度演化過程(圖1(b))。結合超快泵浦探測技術，光電子顯微鏡在時域記錄下表面等離激元模式隨時間變化的演化趨勢。該工作更加深入并直觀地探測強耦合體系中的能量轉換過程，并通過強耦合中失諧量的改變實現模式壽命的操控，相較于未耦合的局域表面等離模式，強耦合的模式壽命由6飛秒(10-15秒)提高到10飛秒。這一研究成果對進一步發展基于表面等離激元的人工光合成、生物傳感等應用具有重要的指導價值。圖1、（a）光電子顯微鏡和多層結構示意圖，（b）遠場和近場探測曲線、不同波長激光激發下光電子顯微鏡記錄的局域表面等離激元模式分布圖。 此研究是由北京大學和日本北海道大學共同合作完成，北京大學物理學院博士生楊京寰和重大儀器項目的國際合作者、北海道大學助理教授孫泉為該文章的共同第一作者，北京大學龔旗煌院士和北海道大學Misawa教授為共同通訊作者。除了自然科學基金委的國家重大科研儀器研制項目，該工作還得到了科技部、北京大學人工微結構和介觀物理國家重點實驗室、極端光學協同創新中心、“2011計劃”量子物質科學協同創新中心、日本文部科學省及學術振興會、北海道大學納米技術平臺等單位的支持。目前國家重大科研儀器研制項目“飛秒-納米時空分辨光學實驗系統”的研制正在有序推進中，已經取得了一批包括此工作在內的階段性成果。該實驗系統的核心儀器是附帶低能電子顯微功能的光電子顯微鏡(PEEM), 其激發光的波長覆蓋范圍從極紫外到近紅外(圖2)。下一步該實驗系統有望在二維材料、光電材料與器件、表面介觀物理等研究領域大顯身手、發揮積極作用。圖2、北京大學研究團隊的飛秒納米時空分辨系統

該實驗系統能夠同時實現幾個飛秒的超高時間分辨率和四納米的超高空間分辨率，成為介觀光學與微納光子學研究的強大實驗測量手段。

本實用新型公開了一種磁測探頭及一種便攜式銫原子激光光泵磁力儀，其中磁測探頭包括VCSEL單模激光器(4)、準直鏡(5)、圓偏振器(6)、銫原子氣室(7)、加熱線圈(8)、射頻線圈(9)和光電探測器(10)；便攜式銫原子激光光泵磁力儀是一種利用激光光抽運技術與銫原子磁光共振相結合，精確測量磁場的磁力儀，包括了一個由單模激光器作為泵浦光源的磁測探頭、一個中繼控制器，使用PC電腦從中繼控制器讀取即時測量數據。本實用新型測量系統可以實時準確測得同一位置的磁感應強度。