本文采用中心波長為(wei) 888nm的激光二極管作為(wei) 抽運源，減輕了Nd∶YVO4晶體(ti) 中的熱效應。通過合理的諧振腔設計，擴大激光晶體(ti) 處的基模尺寸和振蕩光在凹麵腔鏡處的入射角，減輕了激光晶體(ti) 內(nei) 部的熱效應和諧振腔像散，提高了激光器的輸出功率。采用四鏡環形腔選模的辦法，獲得穩定的高功率單頻激光輸出。在吸收的抽運功率為(wei) 67．5W時，實現了最高功率為(wei) 21．5W的532nm單頻激光輸出，其8h功率穩定性優(you) 於(yu) ±1％，光束質量犕2＜1．1，光光轉換效率為(wei) 31．9％。

　　1、引　　言

　　全固態高功率單頻綠光激光器可廣泛應用於(yu) 科學研究的各個(ge) 領域，比如抽運鈦寶石激光器或染料激光器，精確測量和高分辨率的激光光譜實驗。然而，在高功率抽運的條件下，激光增益介質中會(hui) 產(chan) 生嚴(yan) 重的熱效應，這就限製了激光功率和光束質量的進一步提高。因此，目前高功率固態激光器研究的熱點，主要是集中在研究激光晶體(ti) 熱效應特性和減輕激光晶體(ti) 中的熱效應上。減輕激光晶體(ti) 熱效應的方法包括采用複合增益介質，低摻雜晶體(ti) ，雙端抽運方式或者直接抽運的方式。

　　目前已有多種方法能使激光器達到單縱模運轉，例如用扭轉模腔、短腔諧振、標準具選模及雙折射濾光片選模等。但在設計高功率輸出內(nei) 腔倍頻激光器時，大多仍是利用環形諧振腔，消除空間燒孔效應進行選模。然而，由於(yu) 環形腔包含的腔內(nei) 元件太多，因而增加了激光器的內(nei) 腔損耗，不利於(yu) 高功率單頻激光器的獲得。關(guan) 於(yu) 高功率單頻激光器的研製，國外主要以美國的相幹公司為(wei) 代表，形成了VerdiV係列的單頻綠光光源，在采用中心波長為(wei) 808nm抽運源的情況下，其最高輸出功率為(wei) 18W；德國的ELS公司則采用薄片晶體(ti) ，實現了最高輸出功率為(wei) 15W的單頻綠光光源。在國內(nei) ，山西大學光電研究所長期從(cong) 事全固態單頻激光器的研究工作，但是受激光晶體(ti) 熱效應的影響，限製了激光器輸出功率的提高。

　　本文采用楔形Nd∶YVO4晶體(ti) 作為(wei) 增益介質改善了激光器的穩定性，在單端抽運情況下，使用環形諧振腔選模技術實現了高功率單頻綠光激光輸出。采用中心波長為(wei) 888nm的激光二極管（LD）作為(wei) 抽運源，減輕了激光晶體(ti) 的熱效應。通過合理的環形諧振腔設計，盡量保證在增益介質處獲得較大的基模尺寸並且縮小諧振腔腔鏡處振蕩光的入射角度，減輕了增益介質處的熱效應和環形腔的像散，提高單頻激光的輸出功率。在吸收的抽運功率為(wei) 67．5W時，單頻綠光的最大輸出功率達到了21．5W，犕2＜1．1，光光轉換效率為(wei) 31．9％，光斑的橢圓率優(you) 於(yu) 0．16，輸出綠光8h功率穩定性優(you) 於(yu) ±1％。

科學家們(men) 認為(wei) ，他們(men) 的“維生素激光器”最終有望用作生物傳(chuan) 感器來探測特定的疾病。美國塔夫斯大學的生物光子學專(zhuan) 家費奧倫(lun) 茨·奧門托教授認為(wei) ，盡管這種維生素激光器令人激動，但實際應用可能還需等幾年時間。

　　具有量子特性的海藻

　　奧地利維也納大學的研究人員正在研究簡單的水中生物，以便進行一項經典的物理學實驗——楊氏雙縫幹涉實驗。楊氏雙縫幹涉實驗被認為(wei) 是物理學史上最美麗(li) 的十大科學實驗之一，因為(wei) 其完美地展示了物理學中一個(ge) 令人驚奇的原理：粒子能像波一樣運動這一量子力學效應。

　　楊氏雙縫幹涉實驗表明，電子等很多粒子都具有這一效應。當粒子撞擊一塊有兩(liang) 個(ge) 開口的屏幕（雙縫）時，人們(men) 起初認為(wei) ，粒子會(hui) 通過其中的一條縫，在另外一邊的一塊屏幕上製造出兩(liang) 個(ge) 完全不同的頂點。但結果表明，這些粒子會(hui) 像波一樣同時通過雙縫，且當雙縫之間的間隙同粒子的波長差不多時，另一邊的屏幕上會(hui) 出現一種幹涉圖案。

　　科學家們(men) 驚奇地發現，如果雙縫足夠小而且探測方法足夠精確的話，比電子更大的粒子甚至分子也會(hui) 出現這種現象。

　　盡管人們(men) 需要昂貴的納米設備來製造足夠小且足夠精確的雙縫來進行這類實驗，但維也納大學的科學家們(men) 現在證明，透明雙肋藻的骨架上布滿了間距為(wei) 200納米的小孔，其可以很好地做到這一點。這樣，人們(men) 幾乎不費吹灰之力，就可以使用從(cong) 水中免費獲得的工具來展示量子屬性了。

　　混合太陽能技術

　　美國能源部下屬的能源高級研究計劃署（ARPA-E）表示，目前太陽能正變得越來越便宜，但其獨有的間歇性使其隻能在某些時段某些地方展“身手”，僅(jin) 占美國總能耗的5%。

　　有鑒於(yu) 此，ARPA-E將投入3000萬(wan) 美元，對幾個(ge) 讓光伏技術和太陽光熱技術“聯姻”的示範項目提供資助，這樣的“混合太陽能”技術有望在晚上和陰天都工作，相關(guan) 研究目前還處於(yu) 初始階段。

　　有些光熱電站需要將太陽光集中在細小且超高效的太陽能電池內(nei) ，但聚集的太陽光產(chan) 生的熱會(hui) 消散在大氣中。如果這些熱能被收集起來，它們(men) 就能被存儲(chu) 起來以供日後發電使用。不過做到這一點，需要比較高的溫度，而高溫會(hui) 破壞太陽能電池，研究人員正在研製耐高溫能力更強的太陽能電池。

　　另一種可行的辦法是將太陽光光譜分開。太陽能電池很擅長將某些光轉化為(wei) 電，但對另一些光波則無能為(wei) 力。人們(men) 可以讓無法被有效利用的光另謀出路，用其來加熱水並產(chan) 生蒸汽。據美國麻省理工學院《技術評論》雜誌報道，塔爾薩大學的機械工程學教授托德·奧塔尼卡正在踐行這一理念。他利用懸浮在透明液體(ti) 中的納米粒子來吸收太陽光光譜中波長較長的光以產(chan) 生熱並存儲(chu) 起來，而另外一部分波長較短的光則通過納米粒子到達一塊太陽能電池內(nei) 從(cong) 而變成電力。納米鑽石溫度計

　　科學家們(men) 目前已經擁有一整套顯微技術，可以方便地觀察到細胞內(nei) 部發生的事情，但他們(men) 卻沒有辦法精度地測量細胞內(nei) 的溫度變化，而這樣的測量結果或許有助於(yu) 加強我們(men) 對於(yu) 受溫度影響非常大的基因表達和細胞新陳代謝等生物機製的理解。

　　為(wei) 此，美國哈佛大學的科學家們(men) 用細小的鑽石晶體(ti) 製造出一種納米溫度計，因為(wei) 獨一無二的量子屬性，其在測量溫度變化時的精度高達百分之二攝氏度。

　　他們(men) 將這一鑽石溫度計同金納米粒子（金納米粒子被激光激發後，可以作為(wei) 發熱元件使用）一起注入活體(ti) 細胞內(nei) ，細胞內(nei) 部的溫度變化可以由納米鑽石發射出的熒光光譜標示出來。

　　這種納米鑽石溫度計除了可以為(wei) 科學家們(men) 提供細胞生物學的新信息外，還能幫助研究人員研發一些與(yu) 控製加熱有關(guan) 的療法，比如殺死惡性腫瘤等。