美国防部斥资167亿资助激光频率梳等科学

2019-08-15 19:04:06 来源: 鸡西信息港

  4月14日,美国国防部宣布了未来五年在24个领域资助学术机构1.67亿美元的计划,以鼓励学术机构进行多学科基础研究。

  为加速研究进程,美国国防部多学科大学研究计划(MURI)支持从事多个传统科学和工程学科的团队开展研究工作。

  美国陆军研究办公室、空军科学研究办公室和海军研究办公室请求了24个对国防部和各军种都非常重要的领域。初,收集到 61项建议,然后选出88项进行详细规划。

  经过专家委员会的价值评审,资助终确定下来,该资助将以学术机构和国防部之间的成功协商为准。14日宣布的资助将根据拨款情况和研究进程而定,会持续五年时间。

  竞争激烈的MURI是对美国国防部基础研究的一个补充,将资助传统的、单学科大学。工业和部门实验室负责资金的拨付,该计划将认真选择具有重大研究潜力的研究领域,为多学科团队提供更大和更长期的资助。如单学科资助,该计划将为研究生在前沿研究方面提供教育和培训。基于2014财年竞争选择的提案,总共有64家学术机构有望参与这24个研究领域之中。

  美国国防部MURI计划运行25年来,为军事能力的提升做出重要贡献,并开创了一系列全新研究领域。这方面的例子包括频率梳,该技术已经成为精确导航和制导中频率控制的黄金标准。

  去年,美国国家标准技术研究所(NIST)就研究出来了一种通过工艺将石英棒加工成形抛光形成一个小而光滑的圆盘,使得光线能够在其中传播的技术。用户可以控制这一光学共振腔(或共振器)的尺寸和形状。其直径范围可以从1/5毫米至8毫米不等,还可以对厚度和曲率进行调整。其品质因数Q(用于衡量光在共振腔内传播而不泄漏的时间长度指标)等于或超过了其他类型的共振腔Q因数。

  完成石英棒的加工后,NIST科学家用一个小型的低功率器向其中泵浦光。高Q因数的主要优势就是仅需几毫瓦的激光功率即可生成频率梳。生成共振器只需一分钟,下一分钟就可以制作频率梳了。

  NIST的这一技术比传统微型加工工艺简单得多,成本也远远低于后者。用于该工艺的系统成本为1万美元,其中大部分是用于购买切割用的二氧化碳,远低于洁净室必须配备的耗资高达万美元的精密加工系统。

  要制作全尺寸的频率梳,需要使用大功率超快激光器。NIST在制造紧凑型频率梳方面已有多年经验,其通常利用大块融化的石英(极为低廉的玻璃材料)来制作共振腔。

  通过将光限制在狭窄的光学共振腔内,可以增强光密度和交互作用。光梳本身就是光,它初是由一种颜色或频率组成,通过光学工艺后会转化成一组额外的、边界清晰且等距的频谱渐变。典型的NIST微型梳可能包含 00个 梳齿 (或视作直尺上的刻度),每个齿的颜色均有轻微不同。微型梳的一项关键优势在于能够根据需要精调梳齿之间的间距,以用于校准天文仪器等应用。这一间距由共振器的尺寸决定;腔越小,梳齿之间的间距越大。

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