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我制成世界首個(gè)集成自由電子光源芯片

作者: 時(shí)間:2017-09-04 來源:科技日報(bào) 收藏

  從清華大學(xué)電子工程系獲悉,該系黃翊東教授團(tuán)隊(duì)成員劉仿副教授,帶領(lǐng)科研人員研制出了集成自由電子光源的,在國際上首次實(shí)現(xiàn)了無閾值切倫科夫輻射,是我國科學(xué)家率先實(shí)現(xiàn)的重大理論突破,加速了自由電子激光器小型化進(jìn)程。相關(guān)研究論文近期發(fā)布在國際權(quán)威期刊《自然·光子》上。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201709/363831.htm

  切倫科夫輻射現(xiàn)象1934年被發(fā)現(xiàn),在反質(zhì)子、中微子振蕩等基本粒子的發(fā)現(xiàn)過程中起到了關(guān)鍵作用,也是實(shí)現(xiàn)自由電子激光光源的有效途徑之一。而自由電子激光器由于波長短、功率大、效率高、波長可調(diào)節(jié)等特點(diǎn),可望用于研究凝聚態(tài)物理學(xué)、材料特征、反導(dǎo)彈激光武器、雷達(dá)、等離子體診斷等,在基礎(chǔ)物理、國防軍事、生物醫(yī)療、信息科學(xué)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。

  黃翊東在接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)打比方說:“若將材料中傳播的光子比作一列勻速前進(jìn)的高速火車,高能帶電粒子只有追上火車的尾巴,也就是達(dá)到材料中的光速(光的相速度),才能產(chǎn)生切倫科夫輻射。”目前,產(chǎn)生光波段切倫科夫輻射的最小電子能量最少需2萬電子伏特,只有大型電子加速裝置才能做到。

  此次,劉仿帶領(lǐng)博士生肖龍等人發(fā)現(xiàn),在人工雙曲超材料中,無論勻速運(yùn)動(dòng)的電子速度多慢都可以產(chǎn)生輻射,即可以實(shí)現(xiàn)無閾值的切倫科夫輻射。黃翊東解釋說:“超材料將產(chǎn)生輻射的電子能量條件完全反轉(zhuǎn)。加速電子所需能量下降幾個(gè)數(shù)量級(jí),離不開大型加速裝置的硬約束也解除了。”

  評價(jià)認(rèn)為,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顛覆了傳統(tǒng)自由電子光源需要大型電子加速器的固有范式,使得在上研究飛行電子與微納結(jié)構(gòu)的相互作用成為可能。



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