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前沿动态

2013-11-26

中国光学 2013年4期
关键词:光子

太阳能电池应用研究获新进展

近日,中科院过程工程研究所王丹研究员的研究团队在一维异质结及其在太阳能电池应用方面的研究取得进展。该研究发表在《能源与环境科学》上。

对电极是染料敏化太阳能电池的重要组成部分,目前通常采用贵金属Pt作为对电极。但是Pt储量稀少、价格高,极大限制了电池的大规模工业生产和商业化应用。因此寻找价格低、来源丰富的替代材料是亟待解决的关键问题之一。该论文以Cu1.94S-ZnS异质结构纳米晶为种子,在高温溶液中引入醋酸铟,最终合成了 CuInS2-ZnS异质结构纳米材料。通过调节醋酸铟的加入方式和铟离子的浓度等,可以分别得到火炬状和长棒状的CuInS2-ZnS异质结。以其为对电极的染料敏化太阳能电池,光电转换效率可达7.5%,超过了传统的Pt电极电池。为高效低成本对电极的研发开辟了新路径。

新技术改善光纤通讯质量

新一期的《自然—光子学》报道了一种新技术可改善光纤通讯系统中的数据传输速率和发射距离。该技术可减少光纤长距离连接传输中的光学数据信号失真损失量,进而改善在此基础上的全球网络和声音数据的传输质量。

与以往利用单个光束编码数据不同,Xiang Liu等人采用了两种特制的“相位共轭”光束,这两种光束能有效地起到相互镜像的作用。因为任何失真在这两束光中将表现出相反的形式,所以在光纤末端将这两束光合并将显著抵消信号的失真。这种方法可减少非线性失真——该失真可让长距离光学通讯连接的表现降低近10倍。该技术可让一条由八对这种双光束组成的传输速率为每秒400Gbit的“超级通道”实现12 800公里的远距离传输。

科学家研制出触控发光“壁纸”

如果你计划装修公寓,是否考虑过只要触摸就能点亮的壁纸呢?日前,研究人员演示了一种压敏、可发光的柔性聚合物。

他们首先安装了一组有机发光二极管,每一个发光二极管可以由其自身的微小晶体管控制开关,该晶体管位于一张灵活的透明塑料后面。然后研究人员将它们放在一层特别设计的橡胶上,这样随着压力增加,其导电性会增强。

当有电压施加于后面的橡胶层时,橡胶的高电阻可以阻止足够的电流通过而打开晶体管,这样所有的发光二极管都保持关闭。然而,如果按压塑料,压力会通过柔性屏幕对后面的橡胶产生挤压,以便允许更多的电流到达晶体管,并点亮发光二极管。

该研究团队将其发现在线发表在近期的《自然—材料》杂志上,他们现在计划将多个组件整合到触摸屏的电子皮肤中,以生产出像直接嵌在桌面上的电脑键盘或墙内电视的产品。

新程序可快速计算光子传播轨迹

近日,《天体物理学杂志》(补充刊)发表了中科院云南天文台杨晓林和王建成提出的快速计算Kerr时空中光子传播轨迹(测地线)方法及其开发的公开程序YNOGK。

该计算方法和程序能方便地计算致密天体(如黑洞、中子星、白矮星等)周围光子传播的广义相对论效应,如光线弯曲及会聚、引力红移、多普勒集束等,有助于研究致密天体的性质,周围物质的辐射、结构和运动特性等。

杨晓林、王建成利用椭圆函数和椭圆积分方法,第一次将测地线的所有坐标都表示成单个参数的半解析函数,根据这些函数,许多问题都可以转化成方程求根问题,使得计算和应用都非常方便,发展了光线追踪方法。

另外,他们推广了计算测地线运动常数的公式,很容易计算发射者和观测者处于任意的运动状态和距离的辐射成像。

一种能够识别与检测金属离子的芯片

光子晶体材料因其对光子传播的调控性能而被称为“光半导体”,其研究和应用受到广泛关注。在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下,中科院化学研究所绿色印刷院重点实验室的科研人员针对光子晶体的制备和应用开展了系统研究。

他们通过结构设计,制备了具有硬核-软壳结构的乳胶粒子,进而组装了具有特殊紧密堆积结构的高强度光子晶体。利用这种具有特殊乳胶粒子结构的光子晶体实现了在高灵敏度检测、光信息存储等方面的应用。通过对乳胶粒子形貌的控制,实现了对界面浸润性的调控,并基于界面性质的调制制备了高质量超窄带隙的光子晶体。进一步发展了通过打印制备光子晶体及器件的方法。

在以上研究基础上,他们利用基材浸润性的差异,设计制备了一种多带隙的光子晶体阵列芯片。该芯片能够选择性地增强不同通道的荧光检测信号,实现高效的多底物差别分析检测。这种光子晶体芯片只需要一种简单的检测分子8-羟基喹啉(8-hydroxy-quinoline,8-HQ),就可以实现对12种金属离子的识别和分析。这种简便的方法对于发展基于荧光检测的高效复杂体系多底物分析方法具有重要意义。该研究结果发表在《德国应用化学》上。

宇宙近红外背景辐射超出或源于第一代黑洞

中科院国家天文台岳斌、徐怡冬、陈学雷等研究人员与意大利比萨高等师范学校(SNS)Andrea Ferrara教授,以及意大利国家天体物理研究所(INAF/IASFMI)的Ruben Salvaterra博士在近日的一项合作研究中提出:宇宙近红外背景辐射(NIRB)的超出可能来源于宇宙中的第一代黑洞。这类黑洞通过直接坍缩的机制形成,是约为100万倍太阳质量的中等质量黑洞。该工作的论文已在MNRAS上发表,并得到了Science主编的推荐。比萨高师和INAF的网页上都对此进行了报道。

在红移约10至30之间的时候,中等质量的黑洞可以通过一种被称为“直接坍缩”的机制在未形成恒星的暗物质晕中产生。该工作指出,直接坍缩过程形成的黑洞,其电离辐射(少量高能X射线光子除外)被周围的物质大量吸收,但这些被吸收的能量最终将以较低能量的光子形式逃逸,经红移到今天成为近红外背景辐射的一部分。

近年来,观测到的近红外背景的涨落功率谱与理论预言相比有明显的超出,如何解释这一超出一直困扰着天文学家。此前,人们曾认为这些超出来自第一代恒星,但模型计算表明,第一代恒星和高红移星系的贡献比观测值低一到二个数量级。第一代黑洞模型可以给出与观测相符的近红外背景涨落功率谱,同时该工作还自然地预言近红外背景辐射应该与宇宙X射线背景辐射相关。最近Cappelluti等人观测到了近红外辐射与X-射线背景之间相关,证实了这一理论预言。

科学家成功研制出全球最薄光吸收剂

斯坦福大学科学家宣布已创造出世界上最薄并且最具效率的光吸收剂。科学家们指出,这一纳米结构的厚度只相当于普通纸张的数千分之一,不仅大幅削减成本,还可提升太阳能电池的转换效率。他们的研究成果已发表在最近一期的杂志《纳米快报》(Nano Letters)上。

斯坦福大学化学工程系教授Stacey Bent表示:“对于许多应用而言,以最少的材料实现可见光的吸收是可取的。我们的研究成果就已表明一个拥有极其薄层面的材料完全有可能吸收100%特定波长的可见光。

更薄的太阳能电池不仅耗材较少,而且成本较低。研究人员面临的挑战就是如何在不牺牲转化率的背景下降低电池的厚度。

在这样研究中,斯坦福团队创造出镶嵌了大量黄金颗粒的薄型硅片。每个黄金纳米点高约14 nm,宽约17 nm。

NASA将在太空站测试用于激光通讯科学的光学有效载荷

据美国NASA网站近日报道,NASA将使用国际太空站测试一种新的通信技术,这种技术可以极大地提高航天器通信,增强商业任务,加强科学数据的传播。

“用于激光通讯科学的光学有效载荷”(OPALS)是一项光学技术演示验证实验,可以将NASA未来航天器通信的数据率提高10倍至100倍。OPALS已经从加州喷气推进实验室(JPL)抵达佛罗里达州肯尼迪航天中心,将于2013年下半年搭乘SpaceX公司的“龙”(Dragon)货运飞船前往国际太空站。

喷气推进实验室OPALS项目经理称,OPALS将为激光通信发展奠定基础,国际太空站为这种实验提供了很好的平台;与现有通信系统相比,未来运行的激光通信系统能从航天器上传输更多数据到地面上,缓解重大瓶颈问题,用于科学研究和商业企业。

OPALS将安装在国际太空站外侧,与通设在加州洛杉矶附近的山区小镇赖特伍德地面通信。OPALS系统工程师说,这就好比在9 m之外,用激光指针连续两分钟瞄准头发上的某一点。

OPALS仪器由喷气推进实验室建造,该仪器安装在太空站上,将实施为期90天的任务。

科学家发现光合作用能量转化量子机制

英国科学家首次在室温下观察到光合作用中能量转化的量子机制——相干作用(一种状态相互叠加的量子效应),并证明,正是这一量子机制使光合作用能很好地面对环境干扰。出版在《科学》杂志的最新研究有助于科学家们研制出新一代转化效率更高的太阳能电池。

提高太阳光的有效转化率是科学家们孜孜以求的目标,他们希望借此降低人类对化石能源的依赖。光合生物和某些细菌已掌握了这一过程:在万亿分之一秒内,其内的光合天线蛋白会将吸收到的太阳光的95%输送至光合反应中心,从而驱动光合作用。

此前,已有多个研究团队证明,这一高效的能量输送过程与一个量子力学现象——相干作用相关。但迄今为止,还没有人在室温下直接观察到这一机制。现在,格拉斯哥大学的科学家做到了这一点。

为了观察到这种量子机制,该校光子科学研究所(ICFO)的尼克·范·胡思特领导的研究团队研发出一种极具开创性的实验技术,将超快的光谱学技术推到了单分子尺度,从而可以捕获发生在分子尺度的光合作用能源输送过程。在最新研究中,他们发送超快的飞秒(1 000万亿分之一秒)闪光以捕捉单个天线蛋白吸收光后状态的一系列“图片”,并利用这些“快照”厘清了太阳能在蛋白之间的输送过程。该研究的第一作者理查德·海德勒表示:“现在,使用前所未有的空间和时间分辨率,我们能观察能量如何通过光合作用系统,这是我们首次在室温下观察到这种量子效应的细枝末节。”

范·胡思特团队对拥有同样化学组成的不同天线蛋白的能量转运通路进行了评估,并且证明,每个蛋白使用一种独特的通路。最令人惊奇的发现是,不同蛋白内的输送通路可随时间和环境变化,从而获得最佳转化效率。范·胡思特表示:“这些结论表明,这种相干作用负责让生物系统保持高水平的输送效率,甚至让蛋白根据环境采用不同的能量输送通路。”最新研究有望使科学家们模拟这些量子相干作用来设计新一代太阳能电池,以获得更高的能量转化效率。

扭曲光束可提高光纤信息承载能力

美国的一个科研小组发表在近期《科学》杂志上的最新研究成果显示,通过不同形状的扭曲光束来编码信息,可以提高互联网“信息高速公路”的承载能力,从而有效地缓解网络拥堵。

互联网流量正在呈几何级数增长,研究人员也一直在设法提升光缆的通信容量。过去20年来使用的一个成功方法,基本上是依靠增加更多的“车道”,也就是用不同的颜色或波长来传输不同的信号。但就像在真正的高速公路上一样,“车道”虽然多了,每一条的宽度却变得更窄,因而数据流也只能混杂在一起。从前几年开始,就有多个研究团队在尝试通过光束的形状来为信息编码,以此缓解网络交通堵塞,该技术利用到了被称为轨道角动量的光属性。目前,网络信号是利用直向传播的光束来传送的,但特定的滤波器可以使光束在行进过程中发生不同程度的扭曲。不过,利用这种效应进行的实验效果不甚理想:不同形状的光束在前进不到1 m的距离后,往往就相互混杂了。

目前,美国波士顿大学和南加州大学的研究人员合作,找到了一种方法使不同形状的光束分开行进,传送距离达到了创纪录的1.1 km。

实验中,研究人员设计并建造了一条1.1 km长的玻璃光缆,其横截面有不同的折射率(用于衡量光线在特定介质中行进速度有多快)。然后,他们沿着光缆分别发送了曲折和直向光束。

该研究小组发现,光输出和输入能够相匹配,表明各种形状的光束并没有出现混杂。不同的折射率明显只影响某一种形状的光束,因此,这些不同形状的光束在电缆中是以不同的速度前进的。“这意味着我们可以让它们保持分离。”研究小组负责人、波士顿大学电气工程师赛达斯·拉玛钱德兰说。

研究人员利用沿顺时针和逆时针方向呈不同扭曲度的光束进行了多次测试,发现大约有10种不同形状的光束可被用来传递信息。这个结果令人振奋,因为每一个形状都可能预示着“信息高速公路”上的交通有望达到一个全新的水平。在此基础之上,再将数据流按照不同颜色进一步划分为狭窄的“车道”,从而能使流量最大化。

不过,要将实验室成果应用还需要时间,部分原因在于目前的互联网光缆只输送直向光束。拉马钱德兰说,一个更直接的目标,可能是在脸谱等一些大型网络公司所使用的服务器之间,安装能够短距离传送扭曲光束的光缆。扭曲光束可提高光纤信息承载能力,英国格拉斯哥大学物理学家迈尔斯·帕吉特看好这一技术的应用潜力,并认为“更多的带宽意味着有一天我们将可以在同一时间使用Skype进行网络通话。”

光子晶体:破坏性泄漏对消

在光子晶体的周期性结构内部,光子的运行状况与固态材料中的电子相似。在光子晶体与周围空气之间的接触面可发现局部光图案。正如来自美国麻省理工学院和哈佛大学的Marin Soljacˇic'与其同事在理论研究中揭示的:即使光有逸入空气的可能性,也会存在此表面态。他们证明在某种条件下,晶体表面的不同泄漏通道会发生破坏性干涉,因而彼此可完全抵销。这些研究结果应该有利于在传感和光谱等领域中应用的光子晶体结构设计,在这些应用领域中预计可获得局域性很强的光状态。详细信息刊载在《Light:Science and Applications》的最新一期。

莫尔条纹:高分辨率安全性

莫尔条纹是由大小略有不同的重叠式周期性结构形成的。产生的干涉图案可清楚地显示在两种原结构中均未显现的清晰特点。来自瑞士洛桑的瑞士联邦技术研究所的 Víctor J.Cadarso与其同事们现已采用此方法中的一种变型来创建分辨率接近于每英寸10000点数的缩微图像。通过将一个柱面微透镜阵列进行重叠,该图像便以摩尔条纹的形式显现。此高分辨率意味着使用标准台式扫描仪和打印机不能复制这些结构。此外,在微米尺度上进行复制产生的不精确性会使莫尔条纹发生变化,这种变化用肉眼清晰可见。这些特性使此方法在生成安全防伪特征方面极具吸引力。详细信息刊载在《Light:Science and Applications》的最新一期。

超材料:石墨烯开口环

由石墨烯制成的开口环超材料可在远红外线下产生强烈的磁共振效应。这是由Nikitas Papasimakis和来自英国南安普顿大学、西班牙马德里 IQFRCSIC(高等科學委員會)、西班牙巴塞罗那光子科学研究所(ICFO)和新加坡南洋理工大学(NTU)的同事们共同预测的。他们对单层和叠层结构的理论研究表明,直径仅为1 μm的石墨烯开口环可产生巨大的磁共振效应,并在波长约为110 μm处达到峰值。与金银等传统的贵金属相比,采用石墨烯可在环尺寸小得多的情况下提供大得多的磁场限制性。其他优势可能包括产生超薄几何形体的可能性和通过将电荷载体注入石墨烯来实现电调谐光学响应的能力。详细信息刊载在《Light:Science and Applications》的最新一期。

微腔:极化激射

新竹国立交通大学的Ying-Yu Lai与同事描述了氧化锌微腔在室温条件下支持极化效应的能力,并认为其主要来源于氧化锌的较大振子强度和激子结合能。他们详细论述了所取得的实质性进展,即在温度高达353 K时已实现极化激射。他们还描述了制备微腔的方法和产生激子弛豫与瓶颈的过程。作者建议应通过提高氧化锌层以及用于控制光的周围分布式布拉格反射镜的外延质量来对微腔进行进一步完善。详细信息刊载在《Light:Science and Applications》的最新一期。

光学镀膜:激光损伤探索

中国的研究人员已研究了光的电场分布如何影响镀膜的激光感应损伤。上海同济大学的Xinbin Cheng与同事们将1 064 nm Nd∶YAG激光器的激光脉冲发射至BK7玻璃基板的多层介质薄膜上,其发射持续时间为10 ns。为了模拟结节性缺陷(损伤前兆)发挥的作用,此团队在涂敷镀膜之前将0.3~1.9 μm二氧化硅微球注入玻璃基板。然后,他们采用有限差分时域模拟法模拟了不同结节点的电场分布,并采用显微镜法和聚焦离子束技术通过实验分析了激光感应损伤。这些结果将有助于薄膜的设计,从而提供极佳的抗激光损伤力。详细信息刊载在《Light:Science and Applications》的最新一期。

有机发光装置:效率研究

微腔在有机发光装置(OLED)输出中发挥的作用现已得到详细研究。来自美国佛罗里达大学和日本山形大学的Chaoyu Xiang与同事们研究了磷光绿、红色和蓝色微腔有机发光装置(OLED)的效率和光谱特性。他们的结论是这类装置的光输出受其半透明电极的反射性及其与有机材料的电致发光之间的光谱匹配性的强烈影响。他们通过镀有铟锡氧化物的分布式布拉格反射镜(由两个分离叠层的氧化钛和二氧化硅交替层构成)来制备装置电极。经优化的绿色微腔装置其光效值高达224 cd/A,而蓝色装置与红色装置获得的光效值较小。详细信息刊载在《Light:Science and Applications》的最新一期。

美国邦纳发布新一代光电传感器

美国邦纳公司近日发布了新一代高性能经济型S18-2系列光电传感器,该传感器是一款直径为18 mm的圆柱形光电传感器,采用先进的ASIC技术制造而成,具有优异的光学性能。可广泛用于工厂自动化的多种检测,能在复杂的环境中工作,检测距离较以往更长。S18-2采用全新模块化设计,具备优异的抗干扰性能,是追求高性能高性价比用户的首选传感器。

华为将在武汉投资1.55亿元生产光器件

华为将在武汉设立铟磷实验室,并于下月投入使用。据悉,华为铟磷实验室将研发全球领先的芯片及光接发器等。作为一种新型半导体材料,磷化铟具有速度高、耐辐射性能好、导热好的优点。

华为备案的环评信息显示,后期,还将在武汉未来科技城新建光接收器和光发射器生产线各一条,年产光接发器共24万件,项目总投资1.55亿元。

“到2016年,华为在武汉工作的员工将超过1万人。”郭平表示,华为武汉光电子基地的建设工作将在年内全面启动,预计2016年产值将达到60亿元。

“上世纪90年代,华为的发展中心置于北京、上海、深圳;现在,则转向武汉、成都、西安等中西部城市,尤其希望在武汉入驻更多项目。”郭平说,“华为给全国各地员工的工资是一样的。比起深圳,在武汉显然能有更高的生活水平。因此,很多武大、华科大的学生更愿意留武汉。这里广大的人才是最吸引华为的资源。”

中科院光电技术研究所研制出1亿像素的相机

中科院光电技术研究所7月9日发布一项研究成果,该所成功研制出像素高达1亿的相机“IOE3-Kanban”,该相机是目前国内单片CCD像素最高的数字相机。

该相机体积小、重量轻,机身最宽处仅19.3 cm,但其成像的画幅却达到了10 240×10 240像素,并能在-20~55℃温度下实现高清晰度成像。据介绍,该相机配置了光电所研制的大视场、高精度、低畸变光学系统、先进的相机控制系统与超大容量数据记录系统,成为“国家航空遥感系统”中基础遥感器的“大面阵CCD测绘相机系统”,可应用于航空测绘、城市规划、灾害监测、智能交通系统等十余种需要高清成像的领域。

“十五”期间,光电所就成功研制出8 100万像素大面阵CCD相机系统,达到了当时的国际先进水平。1亿像素相机的诞生,标志着我国大靶面高分辨率CCD数字相机的研制技术更为成熟。

佳明推出投影至汽车挡风玻璃的导航设备HUD

对很多驾车者来讲,智能设备作为导航工具就已经相当不错了。但某些国家在开车时是不允许使用智能手机的,如果说此刻没有智能仪表盘之类的设备,又该如何行事呢?目前,Garmin(佳明)公司发布了能与其StreetPilot和 Navigon智能手机导航应用匹配的产品:HUD,引入了一种新的导航方式。

HUD是Head-Up Display的简写,可将导航数据投影到驾驶员的视野内,也可以投影至汽车挡风玻璃的透明薄膜上,或是HUD设备仪器的反射镜片上。当然薄膜和反射镜片都包含在设备中了。

Garmin指出,HUD会自动调节投影的亮度,所以显示的内容无论是在晚上还是阳光直射的情况下都能保持清晰。设备由12 V充电数据线供电,内置的USB接口还可为智能手机充电。

那么手机和HUD如何配合使用呢?HUD的数据来自Garmin的导航应用Navigon或者StreetPilot,支持的设备类型包括了 Android、Windows Phone 8设备以及iPhone。HUD通过蓝牙与智能手机配对,并进行导航应用的数据通讯。

所提供的导航数据包括了离下一个转弯位置的距离、目前的行驶速度、限速信息等,HUD也能显示预计抵达目的地的时间,交通延迟、下一个监控摄像头的位置、超速警告等等。Garmin还表示“HUD能够提高驾车的安全性,减少驾车者注意力的分散”,因为数据的显示完全在司机的视野范围内。Garmin HUD的售价是129.99美元(约合人民币798元),但购买者需要为自己的智能手机事先购买售价29.99美元(约合人民币 184元)的 StreetPilot或Navigon应用。

科学家成功研制出由单光子控制的全光晶体管

近日消息,美国麻省理工学院(MIT)电子研究实验室(RLE)、哈佛大学以及奥地利维也纳技术大学的科学家们在最新一期《科学》杂志公布,研制出了一种由单个光子控制的全光开关,新的全光晶体管有望让传统计算机和量子计算机都能受益。

全光开关的核心部件是一对高反光镜。当打开开关时,光信号透过两面镜子,当关闭开关时,只有20%的光信号透过镜子。如此一来,这对镜子就构成了所谓的光学共振器。该研究的领导者、MIT物理学教授弗拉达·乌勒提解释道,如果根据光的波长精确地调整镜子间的距离,那么,对某些波长的光来说,镜子就是透明的,这就是默认的“开”状态。

在ERL的实验中,两面镜子间的空腔内充满了超冷铯原子气体。一般情况下,铯原子与穿过镜子的光“井水不犯河水”。但如果某个“门光子”以不同的角度射入两面镜子的中间,将一个原子的一个电子推入更高能态,它就会改变空腔的物理特性,使光无法再通过空腔,令开关关闭。

随着传统计算机芯片上晶体管的集成化,芯片的能耗不断加大,这款全光晶体管或许可以解决这两个问题。

这款设备可能对量子计算机来说更有益处。量子计算依靠量子机制内在的不确定性来处理信息,其信息处理速度远远快于传统机器。普通的信息比特只能代表0或者1,而量子比特以0和1的叠加状态存在,这种模糊性使几个量子比特可以被并行处理,因此可以一次执行多个运算。

科学家们已经使用激光捕获离子和核磁共振制造出了原始的量子计算机,但很难让量子比特保持叠加状态,光子更容易保持叠加状态,科学家们可据此制造出一系列处于叠加状态的光学电路。更重要的是,乌勒提表示,传统晶体管可以将电信号内的噪音过滤掉,而量子反馈则能将量子噪音抵消,因此,人们能制造出通过其他方法无法获得的量子状态。

这一开关也能用作目前还没有的光探测器:如果光子撞上了原子,光无法通过空腔,这意味该设备可以在不破坏光子的情况下探测其踪迹。

斯坦福大学电子工程学教授耶莱娜·乌克维斯则认为:“计算设备的能耗是一个大问题。新设备的美妙之处在于,它能真正在单光子状态下开关,因此,能量损失更小。应该可以在更容易整合进计算机芯片内的物理系统上重复该实验。”

英国开发出一部引力波探测光学观测仪器

据国外媒体报道,近日英国牵头开发出了一部引力波探测光学观测仪器系统。据悉,该仪器系统在英国进行关键试验顺利,对于探测引力波至关重要的太空技术已经为搭乘火箭进行空天超重试验做好了准备。

据介绍,这项新仪器技术指的是“激光干涉仪太空天线”(LISA),LISA航天器旨在验证未来用于观测引力波的必要关键技术。该光学装置由位于格拉斯哥大学的引力研究所(IGR)建造和试验,现已被运送到德国阿斯特里姆公司,与其他科学模块集成。

激光干涉仪太空天线(LISA)开创者能为对宇宙的全新观测铺平道路,补充人类对宇宙演化的认知。该任务旨在验证未来观测引力波所需的新技术,未来引力波观测可用于跟踪黑洞的形成、生长和合并的历程。

太空中的引力波由坍塌的双星系统及大质量黑洞产生,对太空中自由漂浮物体轨道的任何影响都是外部吸引力造成的结果,而开创者将验证测量此引力影响的超高精度技术。这些试验物体是两个金属立方体,将被安放进行引力的自动坠落。

激光干涉仪太空天线(LISA)开创者任务由欧洲航天局牵头,由英国、法国、德国、意大利、荷兰、西班牙、瑞士和的航天公司和研究所,以及 NASA参与。除这一系统上光具座部件的开发外,英国还提供了另外两个科学模块载荷,包括已经从伯明翰运送到阿斯特里姆公司进行组装的相位计,以及预定今年晚些时候从皇家学院交付的管理系统。英国参与科学载荷的活动由英国航天局投资。

据介绍,LISA项目由英国EADS阿斯特里姆公司制造,英国SciSys有限公司研发星载软件。该任务将于2015年发射。

美国开发出低温钻石薄膜

美国先进钻石技术公司专家开发出一种新方法,可以在较低温度下给电子设备涂上一层钻石薄膜,让更多电子设备未来都穿上超强品质的钻石“外衣”。相关论文发表在美国物理学会(AIP)期刊《应用物理快报》上。

钻石由于其硬度、光学透明度、光洁度、耐化学药品、辐射和电场等方面卓越性质,在工业和高科技装置上具有特殊价值。研究人员将钻石用在电子设备上时,把半导体硼引入钻石制造过程,通过“掺杂”使其能导电。但过去,利用掺杂钻石涂层或薄膜赋予电子设备钻石般的品质,还面临很大挑战,因为掺杂钻石涂层在应用时要求很高温度,而生物传感器、半导体、光子和光学设备等灵敏度较高的电子设备遇到高温会被破坏。

在论文中,美国伊利诺斯州先进钻石技术公司报道,他们造出了一种硼掺杂钻石薄膜,能在低温下(460℃到600℃)给许多电子设备穿上钻石“外衣”。

低温沉淀硼掺杂钻石薄膜的概念已不新鲜。但在实际应用中,尚未发现品质优良又能迅速制造用于商业化用途的钻石薄膜。研究小组通过降低温度,并调整通常工艺中甲烷和氢气的比例,改变了原来硼掺杂所需正常温度,也能生产出高质量薄膜,在导电性或光洁度方面跟高温生产的钻石薄膜没多大区别。

研究人员说,他们还需要更多数据进一步研究,以更好地掌握低温环境。利用进一步优化的方法,有望在低于400℃的温度下沉淀硼掺杂钻石薄膜。先进钻石技术公司的曾宏君(音译)说:“沉淀温度越低,就能在越多的电子设备上应用。在厚度、光洁度、导电性等方面也将进一步拓宽钻石涂层的生产种类。”

首尔半导体中功率封装产品光效突破180 lm/W

首尔半导体此次发布的升级版5630可达业界最高光效180 lm/W,而在全球第一个把5630应用在照明市场的也正是首尔半导体。5630推出当时,由于其光效比其他大功率产品(1 W 以上)更突出,所以在2011~2012年间,成为了全球照明用最畅销封装产品。首尔半导体凭借着业界最高光效的5630,快速抢占了日本、欧洲、美国等高效率LED灯泡、日光灯以及面板灯市场。

3030产品从LED芯片到封装材质均采用的是耐热型的,所以即便在中功率或者1 W以上的大功率条件下也能安全驱动。比起其它大功率封装产品,3030体积小、成本低且能实现1 W以上大功率产品的性能。

首尔半导体市场战略部副总MartenWillemsen先生表示,首尔半导体的5630和3030作为既重视高光效,也重视LED封装性价比(lm/$,lumenperdollar)的LED照明产品,在全球已经成功卖出了数十亿只。世界最高性能的这两种封装产品如果能合理使用的话,企业在市场的竞争力必将得到提升,而所有照明设计师烦恼的光效和成本问题也能被很好地解决。

美国发明能折叠的太阳能移动充电器

最近,美国亚利桑那州斯科茨代尔君主能源公司开发出一种能折叠的“莲花”太阳能移动充电系统。共有18块太阳能电池板,伸展开来酷似一朵“莲花”。安放在汽车顶上时,好像一个超大型的树冠或松软的帽子,十分引人注目。

这种新的太阳能移动充电系统十分轻巧,完全可以用小的车辆运送。君主能源公司首席执行官、亚利桑那州立大学教授约瑟夫·休伊说,他之所以选择这种设计,在于受到莲花的启示,激励自己把笨重固定的太阳能电池阵列变成轻巧便携的折叠式充电设备。

休伊力图把“莲花”太阳能移动充电器打造成一种理想的供电设施,可以携带到需要它的任何地方。它具有三大用途:给电动汽车、冰箱或其他电器充电,也可在外出野营时使用;作为防灾救灾的应急响应,给灾区送去光明;为全球不通电的贫困落后地区服务,提供电能。

“莲花”太阳能移动充电器是一个光伏太阳能电池阵列,为了“瘦身”而采用塑料和铝材。由于靠两个轴跟踪太阳,它比屋顶太阳能电池板获取的太阳能量高出30%。相对传统的光伏太阳能电池阵列“莲花”太阳能移动充电器的支撑结构造价明显减少。

为了使设计出的特别太阳能电池阵列既能获取太阳能又可以移动,休伊采用了与众不同的圆形阵列并取得成功。它使用起来非常方便,可以像“莲花”一样折叠和打开。

普瑞玛推出新型多轴精密激光加工系统795XLZ

近日,普瑞玛发布了新的795XLZ系统。据悉,这套系统拥有扩展的 Z轴,行程达1.83 m,X轴行程达2 m,Y轴行程达1 m,以及最新的 BeamDirector3(BD3)加工头,即可以旋转摆动来定位激光光束的加工头。

据了解,795 XLZ系统设计用来打孔、切割及焊接中等以上体积的三维工件,以最简化设置即可确保工件精度并减少加工周期。它拥有独特的移动光束运动系统并且包含LASERDYNE所有软硬件功能。

795XLZ系统设计多用于航空航天、涡轮发动机及合同制造公司,这样的公司激光加工时要求系统运动要灵活和加工误差要低。主要应用包括内燃烧筒、液压成形的排气装置、防热罩部件、涡轮导向叶片的打孔;离心浇铸部件的休整及路基和航空涡轮发动机部件的特形孔加工。新的795 XLZ系统,整合了值得信赖的LASERDYNE运动和过程控制功能。拥有更高速度和加速度情况下,第三代加工头BD3拥有独特的 LASERDYNE外形设计,C轴(旋转轴)行程为+240~ -660°,D 轴(摆动轴)行程为 +60~ -240°。

该激光系统也包括LASERDYNE的S94P控制系统,此控制系统包含所有标准的软硬件功能。其中包括焦点自动控制功能,其用于感应可电容式感应的工件;获得专利的光学焦点控制功能,其用于感应表面镀有隔热层的工件;激光焦点打孔;孔径补偿;用于特形孔编程的软件ShapeSoftTM;用于侦测孔是否穿透的穿孔侦测功能;使用最小脉冲数获得一致的孔;加工件外形轨迹扫描、气流测量及其他许多的软硬件功能。

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