【前沿资讯】科学家利用水流突破质子束加速技术难题
在医学、微电子等领域，质子束的应用前景广阔，但产生超快、高能质子束却面临诸多挑战。如今，科学家们开发出一种突破性方法，利用高重复率激光等离子加速器产生快速、明亮的质子束，且这一切的助力竟是一股水流。
质子束是高速带电粒子流，能将能量精准沉积在特定位置，精度远超X射线等其他来源，在治疗肿瘤、蚀刻微芯片和半导体特征等方面极具价值。然而，传统粒子加速器如同步加速器，依靠电磁铁加速、控制和聚焦粒子束，体积庞大限制了其在工业和临床的应用。激光等离子加速器（LPA）应运而生，它用高强度激光撞击目标产生带电粒子束，速度可媲美传统加速器，但距离仅为其一小部分，有望成为紧凑、经济高效的质子束生成方式。不过，技术挑战接踵而至：高强度激光每次脉冲后会摧毁目标，需更换新目标，效率低下；且LPA产生的质子束通常发散严重，像泛光灯般散开，难以保持狭窄焦点。
在STFC卢瑟福阿普尔顿实验室的中央激光设施中，研究人员测试了由SLAC研究人员开发的新靶，以解决更换靶的低效率问题。他们创新性地引入一层薄薄的水，形成自补充水膜靶。当激光照射到水面上时，产生预期的质子束。更令人惊喜的是，蒸发的水在靶周围形成蒸汽云，与质子束相互作用产生磁场，自然聚焦光束，使其更亮、更紧密对齐。与固体靶实验相比，水片将质子束发散度降低一个数量级，效率提高一百倍，且质子束在数百次激光发射中表现出非凡稳定性，以每秒五个脉冲的速度运行。
这一突破改变了LPA技术范式，研究人员不再完全依赖模拟，可从实验角度推动物理研究，测试不同激光强度、目标密度和环境压力等。质子束每次发射持续释放相当于40格雷的辐射剂量，是质子治疗中标准剂量，而在此重复率下运行的LPA从未达到过。此外，这些成果是使用低能激光系统实现的，标志着LPA在医学和工业实际应用方面取得重大进步。
这项发表在《自然通讯》上的研究，为相对论高功率激光器在医学、加速器研究和惯性聚变领域的新应用铺平了道路，有望推动相关技术迈向更广阔的应用前景。
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多基准轴透射式离轴光学系统高精度定心装调方法
星载光谱仪可获取空间连续分布的光谱数据，是陆地植被监测、海洋环境探测等领域的核心载荷。为校正分光系统引入的畸变，星载光谱仪成像透镜多采用离轴透射式设计，由此形成的多光轴结构存在大倾角、大偏心特征，超出了传统同轴系统定心装调方法的适用范围。本文提出一种多基准轴定心装调方法（Multi-referenceAxisAlignment,MAA），通过镜筒结构一体化加工预置各光轴的偏心与倾斜参数，结合光学平板实现基准轴的高精度引出，将复杂多光轴系统的装调拆解为多个单光轴子系统的独立装调，突破了传统定心仪的测量范围限制。针对某星载光谱仪3光轴离轴透射系统开展装调验证，实测结果表明，透镜最大偏心误差小于25.4μm，最大倾斜误差小于17.7″，系统实际畸变与理论值平均偏差小于0.32μm，全面满足设计指标要求。该方法为离轴折射类光学系统的高精度装调提供了可行的技术路径，拓展了透射式光学系统装调的适用边界。
2026-05-22
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平凸透镜朝向对光束会聚效果及像差特性的影响分析
平凸透镜是各类光学系统中应用最为广泛的基础折射元件之一，属于典型的无限共轭透镜，核心光学功能分为两类：一是将点光源出射的发散光束准直为平行光束，二是将入射的准直平行光束会聚至单点。在激光光学、显微成像、光电检测等领域的光路设计与装调中，平凸透镜的安装朝向是直接影响系统性能的核心参数，其选择直接决定了像差水平与最终会聚效果。
2026-05-21
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光机系统设计：镜头装配轴向预紧力计算（一）——通用设计原则与基础方法
本文基于光机系统设计领域的经典工程理论，系统阐述镜头装配中透镜面接触安装技术的核心原理，明确轴向预紧力在透镜固定、精度保持与环境适应性中的关键作用，详细介绍标称轴向预紧力的基础计算方法、参数定义与适用边界，同时解析轴向预载对透镜自动定心、抗径向偏心的力学效应，为光学镜头的装调设计提供标准化的工程参考。
2026-05-21
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高精度轴对称非球面反射镜面形轮廓非接触式测量方法
非球面光学元件是高端光学系统的核心器件，其面形轮廓的高精度、可溯源测量是保障加工质量与系统性能的关键。本文针对轴对称非球面反射镜的测量需求，建立了通用化的非球面扫描轨迹数学模型，提出一种基于独立计量回路的非接触式坐标扫描测量方法。该方法采用运动与计量分离的框架结构，有效隔离运动误差对测量结果的影响；测头采用集成阵列式波片的四象限干涉测量系统，实现1nm级测量分辨率；通过扫描执行机构与多路激光干涉系统共基准设计，实现测量值可溯源至“米”定义。试验验证表明，该方法测量误差小于0.2μm，重复性精度达70nm，整体测量精度达到亚微米级，为非球面测量的量值统一与溯源提供了成熟的技术方案。
2026-05-21
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麻省理工学院固态激光雷达硅光子芯片核心突破解读
麻省理工学院研究团队攻克了硅光子集成光学相控阵（OPA）固态激光雷达的长期核心瓶颈，通过创新的低串扰集成天线阵列设计，首次实现了宽视野扫描+低噪声高精度的无活动部件激光雷达芯片，为下一代紧凑、高耐用性固态激光雷达的落地奠定了技术基础。
2026-05-20
