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法國成功研制超長液體光纖

時間：2008-07-24 00:33:34

關(guān)鍵字：光纖激光光學(xué) 光器件

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[導(dǎo)讀] 法國國家科研中心成功研制出又長又薄的液體光纖。有關(guān)專家指出，這是在研制復(fù)雜微流控光功能器件和系統(tǒng)方面邁出的重要一步。近年來，微流控學(xué)出現(xiàn)了一個全新的研究方向：微流控光學(xué)。它是光學(xué)與微流控學(xué)的結(jié)合。光

法國國家科研中心成功研制出又長又薄的液體光纖。有關(guān)專家指出，這是在研制復(fù)雜微流控光功能器件和系統(tǒng)方面邁出的重要一步。

近年來，微流控學(xué)出現(xiàn)了一個全新的研究方向：微流控光學(xué)。它是光學(xué)與微流控學(xué)的結(jié)合。光在微流控裝置里不僅是觀測工具，同時可以直接參與激光的聚焦與偏離。微流控光器件在規(guī)模與速度方面都要比微流控器件具有更好的應(yīng)用前景。

微流控光學(xué)利用微流控學(xué)和光學(xué)、光電子學(xué)技術(shù)合成新穎的功能器件和系統(tǒng)，主要特點在于結(jié)構(gòu)的可調(diào)化、功能的集成化和系統(tǒng)的微型化。微流控光器件將能替代科研人員的工作，將液體從一個試管到進另外一個試管，并能夠?qū)Λ@得的混合物進行分析。

如果說，普通機器人的基本元件是“手+榔頭”的話，微流控光機器人的主要元件是動態(tài)液體光纖，即在光的作用下形成的薄液態(tài)柱。它能將光束傳輸?shù)剿枰牡胤健榱私档椭亓Φ淖饔?，通常使用兩種濃度不同、且不能混合的液體，濃度低的在濃度高的上層。如果用激光照射上層，將在光的作用下在一種液體內(nèi)形成另外一種液體柱。但遺憾的是，這樣的液體柱不能保持很長時間，當液體柱的高度超過周長時，由于表面張力的作用液體柱將快速分裂成不同的水滴。

長期以來，科研人員提出了各種穩(wěn)定液體光柱的方法，但該問題一直沒有解決，最成功的一次只是將液體柱的高度增加了一倍。最近，法國科研人員在近期出版的《物理學(xué)評論快報》雜志上宣布，利用穩(wěn)定激光束的方法，研究人員最少在幾分鐘內(nèi)建立了長度達100個光柱直徑的液體光纖。

研究人員用極窄的激光束自上而下照射液體。激光束的直徑只有幾個微米，強度小于1瓦特。激光束在濃度比較高的液體中形成了濃度較低液體的光柱，并沿該液體柱傳播。由于內(nèi)部全反射造成的壓力，這個長的液體柱得以保持。

根據(jù)實驗觀測，研究人員發(fā)現(xiàn)了一些有趣的現(xiàn)象：如果激光束足夠細，那么形成的液體光柱的直徑固定不變，既不隨時間變化，也不隨柱狀的高度變化。如果激光束較寬，液體光柱的直徑將發(fā)生變化，并開始出現(xiàn)在兩個數(shù)值之間發(fā)生跳躍的現(xiàn)象。研究人員通過建立理論模型認為，對于寬一些的激光束，存在許多負責不同厚度液體光柱的方程解，這符合光柱直徑大小在偶然振動作用下從一個值跳到另外一個值的現(xiàn)象。

有關(guān)專家指出，該科研成果為今后改進復(fù)雜微流控光器件提供了巨大理論與技術(shù)支持，為今后研制復(fù)雜形式的液體光柱，多液體光柱之間的相互作用，以及觀測液體光柱在橫向的表現(xiàn)具有重要意義。

編輯：荒原

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