北京大学物理学院颜学庆教授和卢海洋研究员领导的课题组提出了激光驱动光子对撞机的新方案，该方案每脉冲可以产生3亿个Breit-Wheeler事件，并且所产生的正负电子对发散角只有7度，具有非常好的准直性。同时，背景噪声可以得到有效抑制，信噪比高达1000:1。研究成果以 “Creation of electron-positron pairs in photon-photon collisions driven by 10-PW laser pulses”为题在线发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）。 根据爱因斯坦质能方程和量子电动力学理论，在一定条件下光子（能量）可以转化成物质，这对研究物质的起因有重要的作用。相关的理论研究始于上世纪30年代，直到1997年美国SLAC实验室才首次在实验中观测到多光子碰撞产生正负电子对的过程。然而，对于两个高能光子的互作用过程，也就是常说的光子对撞机，到目前为止还未能在实验中观测到。在光子对撞机中，光子的互作用的次数与光子数目和光子互作用截面成正比，与光子束的脉冲宽度、两束光子束的交叠面积成反比。在过去实验中不能观测到光子的互作用过程是因为已有伽马射线源的流强和亮度还达不到要求。 近年来，随着激光技术的发展，特别是10拍瓦(1拍瓦=1e15瓦)激光器的建成，激光光强将可以达到1e23W/cm3以上。当如此高强度的激光与物质相互作用时，大部分激光能量被吸收并转化成伽马射线辐射源，如果可以有效控制伽马射线的发散角，辐射的伽马射线将会达到前所未有的流强和亮度。 团队研究人员在前期的工作中对产生超高亮度伽马光源进行了深入的研究，首次从理论上系统阐明了微通道结构靶中，纵向电场主导了电子的加速过程，同时电子的横向加速可以得到有效的抑制，因此可以获得高准直性的电子束，当这些电子束在横向场中的相位发生反转时，电子就会在管道边界处产生强伽马辐射。由于电子的发散角决定了伽马辐射的发散角，因此可以获得准直性非常好的γ-ray辐射源。数值模拟中10PW激光所能获得的发散角小于3度，亮度比之前研究报道结果高出两个数量级的伽马辐射源。图1. 激光驱动光子对撞机产生正负电子对的方案设计图2. 本方案可以获得高出之前2-3量级的伽马光源亮度 本工作即基于以上研究成果，将该超高亮度的伽马射线应用于光子对撞机。理论计算结果表明，该方案可以获得超高信噪比（>1000:1）,且每一发正负电子对信号（>1e8）远高于现有测量技术的探测极限。因此，通过该方案可以在实验室中验证光子互作用过程中由能量到物质的转换过程，将提供激光驱动光子对撞机研究的新途径，也将极大的促进双光子BW物理的发展。未来有望依据本方案建设基于重频拍瓦飞秒激光的高亮度伽马源及其应用装置。 北京大学物理学院博士后余金清为论文第一作者。颜学庆教授和卢海洋研究员为通讯作者。论文合作者还包括北京大学的陈佳洱院士、马文君研究员，広岛大学的T. Takahashi教授，高能物理所的黄永盛研究员。该研究工作得到国家自然科学基金、科技部重点研发专项、挑战计划和中国博士后科学基金的联合资助。相关模拟工作得到北京大学高性能计算平台的支持。相关文章链接：Phys. Rev. Lett. 122, 014802 (2019) https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.014802Appl. Phys. Lett. 112, 204103 (2018) https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.5030942

高校科技成果尽在科转云

当前限制基于VCSEL的激光雷达系统发展的主要原因是大部分VCSEL的发射功率较低，导致系统可探测的距离较短。本项目提出开展基于垂直腔面发射半导体激光（VCSEL）光源模块的固态激光雷达研究的新思路。VCSEL的结构特点有利于并联形成二维面阵结构，一次性发射一整个面的激光光束，一次性获得的信息量远大于传统扫描式激光雷达。同时省去了机械扫描部分，结构更加自由紧凑，大幅度减小车载激光雷达的体积和成本。

研究团队以钇铝石榴石体系（YAG:Ce3+黄色荧光材料）和氮化物体系（CaAlSiN3:Eu2+红色荧光材料）为研究对象，率先开发出高导热YAG:Ce3+基复相黄色荧光陶瓷，其在50W∙mm-2的高光通量密度蓝光激光激发下，仍能保持优异的可靠性，该产品已与企业合作开发出汽车前照大灯。为了获得高显色指数的激光白光，通过考察晶粒择优取向、烧结助剂和组合烧结工艺等对材料致密化、微观结构的影响，首次制备得到致密的CaAlSiN3:Eu2+红色荧光陶瓷。

本发明公开一种全固态调Q倍频无衍射激光器,包括光学平台,连续式输出808nm波长光束的半导体激光器,聚焦透镜,平面镜一,能够吸收808nm波长泵浦光并输出1064nm波长光束的工作物质,适用于1064nm波段的调Q晶体,适用于1064nm波长倍频的倍频晶体,平面镜二和轴棱锥,上述半导体激光器,聚焦透镜,平面镜一,工作物质,调Q晶体,倍频晶体,平面镜二和轴棱锥依次支撑定位于光学平台上.采用上述方案后,本发明的全固态调Q倍频无衍射激光器,可以在获得达到较高的输出功率,拥有良好的无衍射光束质量的脉冲式Bessel光束的同时简化实验仪器,降低实验成本.

本测量仪器适用于对大型工件的各种形状位置误差（如直线度、同轴度等）进行测量，也同样适用于为大型装配与调整提供测量基准。测量原理为：角锥棱镜沿被测表面移动时，被测表面的直线度误差使角锥棱镜与激光光束之间产生相对移动，从而使光束照射到接收装置的位置发生变化，通过误差评定软件，得到直线度误差。采用光纤准直和移动靶镜无电缆连接是本测量仪的显著特点。

已有样品/n该项目采用自主设计装置和编写的软件，实现嵌入式控制，能够对超短脉冲的脉冲宽度和相位做出精确的测量：波长范围：400nm-2000nm，脉冲宽度15fs-20000fs，重复频率：同步测量-100MHz。目前国内相应的相应设备均需尽快美国和德国产品，单机价格在15万元左右，且计算程序运行电脑需要另配。该仪器与其他产品在性能相比接近的同时，实现直接的控制与显示。

可以量产/n波长范围905-1064nm、水平、垂直发散角<10度；直流输出功率>5W;窄脉冲输出功率>20W;光子晶体激光器模块窄脉冲输出功率>130W；并与传统半导体激光器工艺相兼容。此外还开展了808nm、980nm和1064nm等波段光子晶体激光器研究。“先进半导体光子晶体激光器技术研究”获得2013年度北京市科学技术奖二等奖，光子晶体高功率高亮度激光器被评为“2014中国光学重要成果”。市场预期：半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域，已成为当今光电子科学的核