西安北龙中网信息科技有限公司——激光技术已经不仅仅只用于工业加工制造，科学家及研究人员正在将激光技术带入前沿科技领域。粒子加速器被认为是未来高能物理研究最重要的工具，光纤激光器的应用将使得高能物理“起死回生”、利用激光束可以将钻石悬空、波音碟片激光器已经达到激光武器标准等等。接下来将为您带来过去的一周内，激光领域最新的科技动态：
1、屌丝逆袭成功：我国全电推进力保激光武器上舰
中船重工武汉712研究所在船舶综合电力推进系统的自主创新中取得了重大进展，研制了以变频器、推进电机、推进变压器、功率管理系统、操纵控制系统为核心的推进系统，实现了单轴推进功率20MW以下船舶电力推进系统的全部国产化。
这对中国海军来说是一个重大利好消息，单轴推进功率20MW，正与英国海军最新7000吨级的45型驱逐舰单轴功率相当。中国海军主战舰艇长期受动力性能影响，吨位一直做不大，可谓一副"穷酸屌丝"形象，现在国产综合电力推进技术取得突破，变身"高富帅"在望。
船舶综合电力推进系统又被称为"全电推进"，它将船舶动力电站和辅机电站合二为一，从而达到有效利用能源、提高船舶机动性、降低船舶噪声的目的。
"全电推进"目前已成为发达国家海军发展的主流，已服役的全电推进军舰有英国45型驱逐舰，正在建造中的有英国伊丽莎白女王级航母、美国DDG1000驱逐舰，正在规划中的有美国伯克3型驱逐舰、日本25DD驱逐舰。
相对传统动力装置，"全电推进"的优点包括：一、系统各组件容易实现模块化和系列化、结构紧凑、布置灵活，使得舱室利用率大为提高，整个舰船设计较为方便；二、可靠性好、可维修性强、生命力强，可提高舰船的在航率和战斗力。三、噪音低、可提高舰船的安静性和隐蔽性，推进电机扭矩大，可直接带动大直径螺旋桨推动舰船行进，省却了齿轮减速装置，因而可有效降低动力系统的噪声；四、大大增加舰上电站容量，为以后装备大功率激光武器打下基础。
以中国海军主力052C驱逐舰为例，西方禁运、国产燃气轮机不过关，052C的动力在设计之初就只能从前苏联那些国家想办法，最终选择乌克兰的GT25000燃气轮机（已实现国产化）。相对美国LM2500，GT25000燃气轮机功率偏大，4台GT25000已足够推动1.3万吨级的军舰以30节速度行进了。燃气轮机有一个特点，那就是即使在低功率下运行，油耗也不会低多少，即低工况高油耗。如果一艘9000吨级（伯克、金刚等的吨位）的军舰采用4台GT25000，会非常浪费、航程性能也不可能达标。
详情关注：屌丝逆袭成功：我国全电推进力保激光武器上舰
2、谁来拯救玩不起的高能物理：光纤激光点亮未来粒子加速器
迟早，这些野心将会陷入困境——除非一些花费彻底便宜下来的新加速器技术得以实现。
在不断发展的高能物理隧道的尽头，光还会是光吗？该领域对更强大加速器的追求正在与社会为其支付费用的意愿相冲突。
高额投入带来困境
瑞典日内瓦附近的欧洲核子研究组织（CERN）中的大型强子对撞机（LHC）拥有27公里长的圆形隧道，探测器和教堂差不多大，其费用有将近100亿美元。接下来，物理学家想要建造一个31公里长的国际直线对撞机，费用高达250亿美元，并且他们还在探讨建造更大的机器和更长的隧道。迟早，这些野心将会陷入困境——除非一些花费彻底便宜下来的新加速器技术得以实现。然而，一个欧洲物理学家团队在简单的光纤激光器中看到了希望。
几十年前，研究人员就已经知道激光脉冲可以加速带电粒子，但直到几年前，他们才能用该方法产生足够高质量的粒子束。余下需要克服的问题就是数量：能够在合理的效率下，以足够高的重复率产生足够强烈脉冲的激光并不存在。
现在，一些欧洲物理实验室的联盟称，它们可以在不建造一个新的高能激光机器的情况下满足必要的条件。这就需要使用光纤激光器——它们是电信行业的主力，并将其所有的产出结合成为一个超级粒子束。在欧盟为其长达18个月的试点项目投资50万欧元后，这些实验室使用64个光纤激光器顺利合并光束。如果欧盟下一个7年研究预算允许（目前尚未敲定），他们希望用成千上万个光纤扩展建成一个全尺寸的激光器。
循序渐进的尝试
物理学家不仅到达了国家预算的极限，同时也到了技术的极限。为了寻找新的物理现象，他们最终会加速轻子——比如电子和正电子——至超过5TeV（5万亿电子伏特）的能量。不过，若想使用今天的技术到达这一步，将耗费数百兆瓦（MW）的电力，相当于一个中型电站的所有输出。“没有技术可以为超过5TeV的轻子对撞机服务。”法国原子能委员会实验室的Roy Aleksan如是说。其难题在于，目前用于加速离子的无线电波无法提供足够大的动力，因此需要大量连续的微波腔以达到高能量。而这些微波腔并不能很有效地将插接电转化为电子束功率。
详情关注：谁来拯救玩不起的高能物理：光纤激光点亮未来粒子加速器
3、美国紧凑型激光武器获重大突破：碟片激光器已达武器标准
激光武器战场应用近在咫尺，军事应用实现了从悍马到太空平台的所有事物，现在正在将激光武器从科幻变成现实。
美国国防部“耐用电子激光”计划（RELI）致力于生产下一代轻量紧凑型激光武器。激光武器能够完成瞬时和精确的战场打击，由于激光自身特性，也免除了弹药耗尽的后顾之忧。外置激光器亦可校准从非致命打击到导弹发射等威胁的规模，这也是各大军火商对激光武器虎视眈眈的原因。
上周，波音公司宣布其“薄片激光器”（Thin Disk Laser）已经超过了国防部RELI项目要求，它是集成一系列商用固态激光器以发出高能量光束，该光束功率超过30千瓦，超过国防部标准30%，足够严重损害威胁目标。商用激光器不仅可降低成本，也可保证最少的支持和维护。
波音公司定向能系统副总裁兼项目总监迈克尔·林恩表示，他们的团队具备能力战场部署激光系统以发射功率、光束质量和效率均满足要求的激光。该演示是此系统首次同时实现高功率和高光束质量，这两者将有助于在较长时间内保持激光聚焦。
军用激光器有很多类型，RELI专注于所谓的“固态型”：固态晶体作为镭射媒介。激光发射是让光粒子足够兴奋而发出特定波长的过程，而激光器利用棱镜将受激的光子聚焦并引导成为光束。美军的联合高功率固体激光器（JHPSSL）计划已经利用固态激光器制造出世界上最大激光束，在这一领域取得了重大进展。
另一方面，波音公司同样在其他类型的军用激光武器研制方面也取得了进展。值得一提的是，该公司已获得美国海军合同研发自由电子激光武器系统，该系统为美国舰船提供超精密激光炮用来自我防御。同时，美国海军集成战术激光系统的25毫米舰炮（Mk38 Mod2 Machine Gun System ，MGS）已经在全球范围内部署，这属于固态高能激光武器的应用。
RELI计划中，诺·格公司也已经在高能固态激光器的研发取得相应突破。2001年，该公司为美国海军第一次成功试验了海上激光武器。凭借联合高能固体激光系统，诺·格在2009年使用固态激光器率先实现了100千瓦功率上阈。目前，诺·格公司正在参与联合技术办公室、空军研究实验室、陆军太空与导弹防御司令部和美国国防预先研究计划局共同发起的光纤激光器（RIFL）项目。
详情关注：美国紧凑型激光武器获重大突破：碟片激光器已达武器标准
4、英国科学家利用激光让钻石悬浮在半空中
据国外媒体报道，这是让人感到不可思议的一幕：科学家们运用激光让一颗微型钻石悬浮在半空之中。
在此之前科学家们便已经使用激光实现让单个原子悬浮的实验操作，但这次是第一次，科学家们能够运用这项技术让一颗纳米钻石悬浮起来。本次实验中被悬浮起来的纳米钻石直径大约100纳米(1纳米约为10亿分之一米)，比人类指甲的厚度小1000倍。
在这项最新的研究中，英国罗切斯特大学的物理学家们利用了这样一个原理，即激光束会产生一个力，尽管它非常小，一般感觉不到。
在该校公布的一份录像中，这项研究的参与者，物理学家尼克·瓦米瓦克斯（Nick Vamivakas)教授表示：“如果我们打开电灯或是打开门，我们能感受到太阳。我们能感受到光照，但是我们并无法感觉到光在我们身上施加的压力。”他说：“但如果你将光线聚集成光束照射到一个非常小的区域上，事实上它就可以对极其微小的物体产生一种推力。”
为了让这种显微物体悬浮起来，瓦米瓦克斯和他的同事们在一个洁净的真空管内相向布置两道激光，并使用气溶胶布撒器将纳米钻石撒入真空管。这些纳米钻石被吸引向激光束移动，其中一部分最终被稳定地悬浮在了半空中。
有时候这种悬浮能在数分钟内达成，有时候这种悬浮的达成则需要更长的多的时间。莱维·尼克奇(Levi Neukirch)是罗切斯特大学的一名研究生，他参与了这项实验。在一份声明中他表示：“有时候，我需要在这里等待超过半小时才会看到钻石被成功悬浮起来。而一旦钻石被成功悬浮，我们就能让它们在半空中稳定悬浮超过数小时。”
研究小组希望他们的这项成果将有助于量子计算，或者从理论上有益于对极微小尺度上摩擦力作用方式的研究。瓦米瓦克斯表示：“悬浮的钻石颗粒对其所处的受力环境非常敏感。这非常重要，因为随着试验的尺度越来越小，我们需要了解环境和实验体之间将会发生何种相互作用？”
详情关注：英国科学家利用激光让钻石悬浮在半空中
5、合成单分散量子点：激光把半导体材料“敲成”纳米大小
四年前实验室人员的一次“失误”，带来了在国际上具有突破性影响的新发现。四年来，天津大学科研人员不断进行科研攻关并“开花结果”。近日，天津大学材料学院量子点材料与器件研究组开发出环保高效的单分散量子点合成新工艺，成果发表在国际顶级科学期刊Nature Communications（自然通信）上，这是世界上首次报道物理方法合成单分散量子点。这项世界首创的新工艺将在太阳能电池、癌症检测等领域发光发热。
传统工艺最多粉碎到微米
天津大学材料学院杜希文教授向记者阐述了研究意义，当半导体材料直径在几纳米大小时，它可表现出许多独特的物理性质。如大家熟知的硅，正常体积下将太阳能转换电能的最高效率为33%，但是当硅的体积为4纳米左右时，它把太阳能转换为电能的效率可以提高到66%。有的材料则能发出红、蓝、绿等不同颜色的光，在肿瘤的抗体药物上携带纳米级别的发光材料，可以非常准确地标记出肿瘤的位置，为医生判断病情、寻找病灶提供帮助。正是因为这些量子点（又称为半导体纳米晶）具备这样神奇的能力，因此量子点目前是各国科研人员研发的热点。
但是，传统机械工艺最多能将半导体材料粉碎到微米的程度，体积是纳米级别的上千倍，因而要获得纳米大小的半导体材料并不容易。过去一直通过湿化学方法，利用集中化学物品之间的反应，制得量子点材料。但是这样的方法耗时长，少则几个小时多则几天的时间，还会产生大量的污染物，对环境造成了沉重的负担。
激光把材料“敲成”纳米大小
但是在四年前，杜教授实验室的一个学生做用激光将金属靶打碎成纳米级别的金属粒实验时，一般只需要用激光照射金属靶3分钟左右。但学生中途离开，任激光照射金属靶4个多小时。回来后发现，金属靶被打成了尺寸都为几纳米左右的金属粒子，这样的结果比以前要理想多了。这一阴差阳错导致的意外，反而引起了杜教授实验团队的浓厚兴趣。他们转而把这一“奇怪”现象作为一项研究重点，探索如何利用激光把半导体材料“敲成”纳米大小的均匀颗粒。
详情关注：合成单分散量子点：激光把半导体材料“敲成”纳米大小
6、激光照射：纳米钻石“温度计”成治癌新工具
据《自然》杂志网站近日报道，哈佛大学的研究人员利用纳米钻石的量子效应，将其变为“温度计”，测量出了人类胚胎干细胞内部的温度变化，精确度是现有技术的10倍。通过加入金纳米粒子，研究人员还能够利用激光对细胞的特定部分加热甚至杀死细胞，这有望提供一种新的治疗癌症而不损害健康组织的方法，以及研究细胞行为的新手段。
在这项最新研究中，研究人员使用纳米线将直径约100纳米的钻石晶体注入一个人类胚胎干细胞中，然后用绿色激光照射细胞，使氮杂质发出红色荧光。当细胞内局部温度出现变化时，红色荧光的强度会受到影响。通过测量荧光的强度，便可以计算出相应的纳米钻石的温度。由于钻石具有良好的导热性，就可以像温度计一样显示出其所处细胞内部环境的即时温度。
研究人员还将金纳米粒子注入细胞内，然后用激光来加热细胞的不同部位，加热点的选择和温度升高多少都可由纳米钻石“温度计”来精确控制。
目前也有一些其他测量细胞温度的方法，比如利用荧光蛋白或碳纳米管，但这些测量手段在敏感性和准确度方面都有欠缺，因为其中的一些成分会和细胞内的物质发生反应。而纳米钻石“温度计”的敏感度至少提高了10倍，能够检测出细微到0.05开尔文的温度波动。这一结果并非极致，之前的细胞体外温度测量实验就已经达到了0.0018开尔文的温差测量水平，科学家们期望利用该技术能在细胞内温度测量方面达到测量精度的最高水平。
分析人士指出，基础生物学涉及到的很多生物过程，从基因表达到细胞新陈代谢，都会受到温度的强烈影响，因此纳米钻石“温度计”将是一个有用的工具。这种基于纳米金刚石粒子的高精度温差测量技术在医学领域可以帮助医生们区别人体内的致癌细胞并及时做出医疗诊断，纳米金刚石材料的应用前景也因此更为广泛。
详情关注：激光照射：纳米钻石“温度计”成治癌新工具
7、欧洲激光专家正在搜寻外星人发来的激光信号
维也纳科技大学的激光科学家正在从遥远的宇宙部分寻找微弱但却不断重复的灯光信号，希望鉴定出外星人发送的那些信号。
研究人员称，即使外星人以极高的能量发送激光信号，到达地球时也会变得非常微弱。
由于激光能够通过遥远的距离传递信号，因此它一直都被认为是外星人用于联系的可能方式。虽然天文学家在过去搜索了成千上万颗星球的信号，但却未鉴定出任何生命信号。之前的这些研究都在试图截获那些明显的人造光照。相比之下，Walter Leeb和同事们使用的方法是为了搜寻那些相当微弱但却在一段时间内定期出现的激光信号。研究人员正在开发的技术，能够探测到每数十亿分之一秒出现的单一光子信号。
Leeb教授说道：“我们假设外星人使用最简单的方式来引起我们的注意，人们从古代就已经在航海业上使用，那就是定期的光脉冲。”像这样的灯光模式几乎不可能来自于自然光源，而且能够与那些脉冲星区分开，脉冲星是以较低的频率发送闪光。Leeb教授解释道，这种方法非常有意义，因为外星人最可能使用那些不易被误认为是星光的波长。他补充道：“即使以极高能量发送的激光，到达地球时也会因为远距离传输而变得模糊。我们正在设计一种探测系统，用于探测那些未知而且很可能非常微弱的光信号，这确实是一项艰难的任务。”
研究人员已经测试了他们的这种方法，他们模拟了500光年外外星人发送的1万次红外光线。Leeb教授强调称，事实上他的团队尚未接收到那种信号，但是技术将有机会证实我们并不孤独。德国麦克斯普兰喀天文机构的Felix Hormouth声称：“这项研究为我们提供了一种非常清晰、合理而且技术可行的搜索外星人信号的方法。这不是科幻小说，但是这种大胆的合理方式既让人着迷又非常现实。”
详情关注：欧洲激光专家正在搜寻外星人发来的激光信号
8、科学家利用大功率激光束探测引力波
据国外媒体报道，黑洞是宇宙中一种恐怖的天体，其具有强大的引力控制范围，如果两个黑洞发生碰撞会出现什么样的情形？毫无疑问，如此重量级的天体碰撞会形成强大的引力波释放，形成“时空涟漪”，该现象也可以在超新星爆发、天体撞击时产生，科学家试图通过探测引力波来揭开这些宇宙级天体碰撞的神秘面纱，于是，引力波天文学就逐渐成为一个重要的学科分支。
宇宙极端天体事件会形成强大的引力波，但是我们却几乎探测不到引力波，这是主要是因为引力波事件发生于遥远的宇宙空间，抵达地球时已经变得非常“微弱”
1916年，爱因斯坦发表的广义相对论中就预言了引力波的存在，但是现在我们依然没有真正意义上探测到引力波，上个月，大卫·布莱尔教授领导的一支由16位科学家组成的研究小组宣布在引力波测量上有了突破性的成果。
大卫·布莱尔教授认为引力波天文学将会成为一个全新的天文学前沿，彻底改变我们对宇宙的认识，引力波探测器可使我们“听”到大爆炸“余音”以及黑洞碰撞等极端事件的发生，也就是说我们可以探测到时间开始和结束的“端点”。位于美国路易斯安那州的激光干涉引力波天文台就是一处引力波探测站，科学家使用大功率激光束形成的干涉条纹来探测时空中的引力波事件，从总体上看，该探测器如同一台L形的真空系统，配备了反射镜面，如果引力波进入测量范围就会导致干涉条纹形成反馈信号。
此外，科学家认为一种被称为“量子压缩”的测量技术可以用于探测引力波，本项实验由大卫·布莱尔教授领导的小组进行，位于澳大利亚的重力研究中心，可消除很多量子波动产生的“噪音”，新的技术可以允许物理学家打破量子测量屏障，开启对引力波测量新旅程。此外，科学家还为此打造了有史以来最“完美”的镜面和世界上最强大的测量系统激光装置，在真空环境中具有极高的精确度。由于不确定性的存在，任何测量活动都会受到该定律的制约，只能将负效应降到最低。
详情关注：科学家利用大功率激光束探测引力波
9、科学家利用激光技术分析地心热流
地心附近的热是如何流动的一直都是理解地球进化的关键，近日研究人员表示它们的移动比预想的要缓慢的多。地球内部热量流动的方式可以帮助控制地球向内移动的方式，后者将进一步推动地球表面的重大事件——例如，大陆的漂移或者地心附近炙热熔岩巨大支柱的升起。然而，由于地心的深度，低地幔地区（660至2900千米）附近热流动的方式仍是未知数。地球是由固体核心组成，周围环绕着液体金属外核，上方是固体但流动的地幔组成，最外层被地球地壳覆盖。
为了推断地球低层地幔的行为方式，研究人员寻找了在那种温度和压力环境下的岩石，但这并非易事。在这项研究里，研究人员利用了一种新型的技术在发现这种岩石的极端环境下首次测量了这些岩石里的热流动方式。
“低层地幔位于地核上方，在那里压力大约是海平面压力的23万至130万倍，”美国华盛顿卡内基研究所的研究学者道格拉斯·达尔顿(Douglas Dalton)这样说道。“那里简直是地狱，温度大约是1500－3700摄氏度。”
研究人员对地幔的主要成分氧化镁进行了实验，他们利用铁砧挤压了两块钻石之间的样本。“我们在室温环境下产生了相当于大气压的60万倍的高压，” 卡内基研究所的物理学家亚历山大·高查偌夫(Alexander Goncharov )这样说道。
在过去，科学家只能够测试低压环境下矿物质的热传导，或者它们如何传递热量——在有限的范围内放置探测器以测试热传导性从而产生高压是非常困难的。为了克服这个障碍， 高查偌夫和他的同事利用激光扫描岩石样本的表面并测试它的反射性。研究人员还能利用这些数据推断样本的温度，从而避免了将样本材料放进紧密空间内的需要。
详情关注：科学家利用激光技术分析地心热流
10、美打造新平台制备阈值更低的有机激光器
更好地对有机分子发射出的光进行强化和操纵能促进有机发光二极管设备、生物成像、生物分子探测等多个技术领域的进步。现在，美国麻省理工学院（MIT）的研究人员创建了一个新平台，使人们得以精确操控有机分子发射出的光。研究发表在最新出版的美国《国家科学院院刊》上。
有机分子悬浮在一块精心设计的平板之上，平板上均匀分布着一些小洞，这就是所谓的光子晶体表面。受到该表面提供的快速且定向的发射管道的影响，悬浮在光子晶体表面上的溶液内的分子不再均匀地朝各个方向发射光，而是朝特定方向发射光。
该研究的领导者、MIT物理学教授马丁·索尔贾希克说：“大部分发荧光的分子就像微弱灯泡一样，会均匀地朝各个方向发射光。但科学家们一直希望能通过将有机发射器整合进通常由无机材料制成的空腔内，来增强发荧光的分子发射出的光。而此前问题在于，这两者并不能很好地兼容。”
有鉴于此，MIT的研究生郑博（音译）提出了一种简单而直接的方法将有机发光器整合进他们的结构中。通过在光子晶体表面上方引入一个微流体管道，溶液中的有机分子被递送到一些活跃的区域，在这些地方同光的相互作用也被增强。该研究的主要作者奥费尔·沙皮拉表示：“我们现在能让分子从像灯泡一样的简单发光体变身为亮度增强了数千倍的闪光灯，而且能朝一个方向发射光。”
这一发现有很多实际的用途。例如在血液检测中，细胞和蛋白质上都被贴上了抗体和荧光分子标签，使其能被识别出来。利用这套系统，科学家们可以更好地探测到这些抗体和荧光分子。而新平台也有望增强光同物质间的其他相互作用，比如拉曼散射等。
详情关注：美打造新平台制备阈值更低的有机激光器