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科学家用蜘蛛丝替代光纤制造传感器有助搜寻火星生命

欧洲空间局资助的一个科研团队用蜘蛛丝替代传统的光学纤维来制造光学传感器，这种光学传感器可用于搜寻生物过程产生的微量气体。这对于科学家寻找火星上可能存在的生命来说是个好消息，他们一直希望能有一种设备，可以检测出微生物代谢释放出的少量氨，同时又对火星大气中大量的二氧化碳不敏感。

团队负责人瑞士洛桑联邦理工学院的吕克·提万纳兹说，传统光纤是由石英玻璃制成的，其化学惰性使它们很难成为良好的化学传感器，而蜘蛛丝的光学性质可以通过化学物质进行改性。某些特定分子的存在会导致蛛丝分子中的氢键断裂，从而使通过的光束发生偏振变化，但这仅适用于极性分子（分子的电荷分布不对称），如氨；而非极性分子，如二氧化碳则不会引起反应。

提万纳兹和他的团队利用雌性棒络新妇蜘蛛的拖牵丝进行了测试。据美国《电气和电子工程师协会会刊》网站近日报道，他们发现，蛛丝光纤可以很好地传输包括可见光和红外光在内的光束，波长最长可达到大约1 400 nm。其中，900 nm波长红外光的传输最佳，光纤损耗为4 dB/cm，虽然比二氧化硅光纤损耗高出许多，但这一数值可被降低至0.2 dB/cm，足以应用于感应测量领域。

提万纳兹表示，这种蛛丝传感器还有更实际的应用，比如可用于监视工业过程或用作汽车传感器，因为它们不像那些依靠不可逆化学过程的传感器一样需要定期更换。他希望建立一个测量数据库，将光束发生的变化与相关化学物质一一对应。他认为，可以通过使用人造丝或者在蛛丝中掺杂其他化学物质，来提高传感器的灵敏度。

三菱电机研发新型激光显示器：改善70%色域

日本媒体报道，三菱电机公司日前开发出一种新型激光显示器，其色域的广泛程度比该公司现有产品提高了约70%。

除此以外，日本电子高新科技博览会也展出了该公司用于显示的激光背光技术。使用该技术，98%BT.2020的色域（用于8k的视频标准）有望得到覆盖。

过去，三菱电机开发了使用红色激光二极管作为光源的背光单元，并展出了安装了该背光单元的液晶显示器。这次该公司展示了不仅为红色光源，同时也是蓝色和绿色光源的激光二极管。

此外，该公司通过设计一个属性适合于RGB（红，绿和蓝）激光光源滤色器来实现宽色域。

在一般情况下，激光沿直线传播。如果要将其用于LCD面板背光，光源则需要在一个平面方向发散。因此，三菱电机开发出包含散射光材料的棒状导光板，从而解决了该问题。

然而，激光二极管的高价格对新型激光显示的商业化来说是一个挑战。三菱电机表示，其成本比一般液晶电视的LED背光单元要高得多。因此，该公司并不考虑在消费应用中投入这种新型显示器，而是将其定位在商业用途显示，如展示8K宽色域视频的电视台等。

科学家使用3D打印技术开发新型金属材料

近日，美国密苏里科技大学（Missouri University of Science and Technology）的科学家们使用3D打印技术创造了一种全新的材料。Frank Liou博士和Jagannanthan Sarangapani博士，这两位分别是该校产品创新、创造以及电气和计算机工程方面的特聘教授。他们一直致力于使用数字化的增材制造技术来创造新的金属材料，这些材料与现有金属材料相比具有较强和较轻的性能。而制造这些金属的工艺涉及到了增材制造成型、传感器网络，以及整个过程的无缝整合。

据了解，Liou博士和Sarangapani博士一直在开发一种结构非晶态金属（SAMs），他们采用直接激光熔融技术，即使用高能激光逐层熔融金属粉末，并以此构建出3D对象。目前研究者一直在努力寻找合适的冷却速度，以使金属材料非晶态，也就是说在一些小的单元水平（cellular level）上实现随机构造，而不是普通的晶体结构。

而制备非晶态金属的意义也正是来自于这种细小单元的随机构造。也就是说，这种材料是由像沙粒那样众多微小的碎片组成的，与普通的金属相比，它通常更强、更硬，更不容易断裂。而带有常规晶体结构的金属往往会沿着其微小单元结构的排列方向断裂，而非晶态金属没有固定的结构可以打破。Liou博士解释说，“颗粒越小，结构非晶态金属强度越高。”

科学家们希望通过这项研究，最终创造出比传统金属强度高10倍的新材料，这样在很多领域都会降低制造对象的材料用量，以及制造成本。

除此之外，Liou也一直在进行梯度功能材料（FGMs）的研究，这种材料通常结合了两种不容易相融的金属，比如不锈钢和钛、铜和钢等。

将不同类型的金属材料结合起来，往往会产生一种新型的金属，这种金属材料往往会兼具两种原有材料的特性。而为了实现这种结合，比如铜和钛，还需要加入第三种材料以在两者之间起到介质作用。最初产生的新材料将具有铜和钛的性质，可以在构建诸如飞机或飞船的零部件中发挥作用。

Liou解释说，与结构非晶态金属（SAM）的开发类似，FGM也面临着找到合适的冷却速度问题。他说，“这是一个关于冷却速度的竞赛。如果你能比微型结构形成速度或者化学反应的速度更快，你就能将两种金属轻松结合起来。”

新型无隔离器2μm激光器

近日，瑞士科学家成功获得2μm波长的掺铥光纤激光器，此类型激光器通过简单而且廉价的结构，便消除了对昂贵的隔离器和放大器的依赖。通过设计简洁新奇的THETA谐振腔结构，使得光在光纤内能够错向传输，实现激光单向传输。此种方法不仅价格便宜，而且能够获得比同类激光器更高的输出功率。

2μm波长的激光器是其投入应用的关键技术。水中O—H键的第一振荡频率的吸收波长在1.92～1.94μm范围，这使得2μm波长技术能够用于“无血”的激光手术，其中水分子在组织分血液中能够缩小切口且快速凝固。大气中H2O、CO2以及NO2的多重吸收线也位于这个区域，给气象学、环境科学以及农业科技带来巨大的潜力。除此之外，在自由空间通信、材料加工以及光谱测量也有一定的应用。

目前，2μm波长区域的其他光纤激光器昂贵且笨重，需要光隔离器才能实现光的单向传输。而瑞典洛桑联邦理工学院的光子系统实验室的电气工程教授Camille-Sophie Brès及其博士生Svyatoslav Kharitonov，利用一个环形纤维空腔THETA谐振腔，在一个S形的反馈中引入了不可逆的损失。隔离器通常采用笨重的法拉第旋转和一个45°正交偏振器来抑制光的后向传输，而THETA谐振腔通过间接地结构变实现了这种功能。

该设计在空腔中还包括了一个非线性放大镜保证了发射光谱的窄线宽，在1 900～2 050 nm波段范围内，产生的激光束能维持子瓦级的输出，同时线宽只有0.2 nm。研究人员表示将继续优化激光器以实现高质量且稳定的激光输出。

我国超大容量光传输基础研究再创新纪录

近日，从武汉邮科院获悉，我国超高速超大容量超长距离光传输基础研究再创新纪录，实现200 Tb/s超大容量波分复用与模分复用的光传输，相当于24.02亿对人在一根光纤上同时通话。

据业内权威预测，到2030年，全球网络数据流量、人均网络数据流量都将比2010年增长1 000倍。作为互联网和通信网基础的光传输网络将不断面临承载海量数据的压力，网络扩容已经势在必行。由武汉邮科院光纤通信技术和网络国家重点实验室与烽火通信、光迅科技联合开展的这项基础研究，采用具有自主知识产权的PCVD方法设计和制备了支持3个模式传输的少模光纤，采用了DFTSOFDM 32QAM调制方式。实验系统还采用了6×6多进多出（MIMO）数字信号处理算法，有效克服了3个模式及两个偏振间的串扰影响，对各模式间的信号进行了恢复。

2014年9月20日曾经报道了由武汉邮电科学研究院牵头承担，华中科技大学、复旦大学、北京邮电大学、西安电子科技大学共同参与的国家973项目“超高速超大容量超长距离光传输基础研究”，首次实现一根普通单模光纤在传输总容量达100.23 Tb/s（相当于12.01亿对人在一根光纤上同时通话）时传输距离突破80 km的消息。这一新闻入选两院院士评出的2014年国内十大科技进展新闻。这是在去年研究的基础上容量指标又一重要突破。

美国超级迷你导弹：步枪手持发射激光制导

近日，美国雷声（Raytheon）公司推出了一款新型导弹，其特点就是：非常非常小！这种导弹名叫“矛头”（pike），口径为40 mm，可以从M320 GLM之类的榴弹发射器中发射，射程达2 100 m。“矛头”导弹只有成年人小臂那么长。

雷声公司是美国各类导弹与精确制导弹药的主要生产商，该公司的技术实力雄厚。而美军自从越南战争中使用M79榴弹发射器以来，一直装备有各类榴弹发射器。据报道，雷声公司在德克萨斯的测试场地试射了2发“矛头”导弹，使用的就是常规的榴弹发射器。

该导弹的制导方式是半主动激光制导，重量低于2磅（约1 kg），长度42.6 cm。雷声公司先进地面战争系统主管J·R·史密斯表示：“‘矛头’使用数字化、半主动激光制导引导头，用来攻击固定或慢速运动的中距离目标。这种新型制导弹药给士兵提供前所未有的精确、远程攻击武器，而且这种武器是可以单兵手持的。

NASA正在测试基于CubeSat微卫星平台的激光通信系统

据外媒报道，美国国家航空航天局（NASA）已与埃尔塞贡多市的The Aerospace Corporation公司合作测试新的基于Cube Sat微卫星平台的激光通信系统。

该系统被称为光通信和传感器演示（OCSD），目前卫星已成功进入轨道。这是一颗由宇航公司研制的立方体技术演示卫星，将会在轨测试一种能增加小卫星任务中数据下行量的小型激光通信系统。

与现有安装在国际空间站的OPALS系统等空间激光解决方案的最大区别在于，基于CubeSat微卫星平台的OCSD系统将安装在宇宙飞船上。该激光通信系统将比现有的解决方案更加紧凑。

该测试将准确地指向微卫星的目标，然后用高达200 Mb/s的速度传输数据。不幸的是，研究报告称CubeSat微卫星姿态控制系统测试中存在一些问题，The Aerospace Corporation公司目前正在与NASA合作努力解决这一问题。

据悉，在未来几个月，NASA与The Aerospace Corporation公司将合作完成6个基于CubeSat微卫星平台的技术演示任务。这些任务将帮助确定卫星在通讯系统、新的坞站解决方案等方面的新用途。NASA相关人士Steve Jurczyk表示，“类似OCSD的技术演示任务将推动探索进程，通过提高小型飞船的通信能力来支持数据密集型的科学任务。”

第二个测试任务计划于2016年2月1日推出。

ResearchMoz：预计2019年LED照明市场规模将达420亿美元

近日，市场分析公司ResearchMoz发表了一篇题为《2014～2020年全球LED照明市场份额、策略及预测》的最新报告。报告称，由于LED照明具有更加节能、使用寿命长、营运成本低等优点，下一代照明中LED灯将完全取代白炽灯。

由于受到中国产能过剩的影响，市场领导者飞利浦（Philips）LED利润率将降低。随着经济规模扩大，产品价格优势已不复存在。总体竞争压力大大影响了该市场。为此，飞利浦将出售其照明业务。据悉，荷兰电子集团飞利浦已经吸引了多家私人股本集团投标其照明器件业务的主要部分，一旦有高利润即可出售。

台湾LED生产商晶元光电（Epistar）正在研发200 mm工艺技术。飞利浦、欧司朗和三星都在积极探索硅基氮化镓技术。市场转变为新的竞争者提供了进入市场的切入点。他们为其他的市场参与者创造了巨大的机遇，以迅速提高市场份额。随着供应商不断向产业链上游转移，市场份额预计将有所改变，投资回报也会有所增加。

因此，供应商将提供更多的LED灯。他们希望用这种方式来控制利润。基于产品性能以及光效、光照质量、增加的流明输出量、可靠性等，LED照明供应商之间将发生激烈的竞争。产品成本以及可接受范围内的产品质量永远是竞争焦点。

此外，LED供应商不断寻求低成本、高品质的LED照明产品。而销售需要广泛的产品范围。因此，拥有广泛产品系列的供应商有机会获得强劲的零售渠道。渠道策略进一步受到OEM关系的影响。差异化的产品设计方法、专有技术和对照明应用深刻的理解将有助于提高供应商在LED照明市场的竞争力。

美国超声速喷气机高能激光武器研发接近成功

美国洛马公司的专家正在针对超声速喷气机机载高能激光武器开展相关的研发，并且已经接近成功。

超声速喷气机载高能激光武器面临的主要问题包括补偿大气湍流扰动，确保激光器能在快速移动的平台上从任意角度精确打击目标。洛马公司称，如果不能补偿大气扰动，在接近声速的平台上安装的高能激光武器只能打击正前方的目标。这将严重影响激光武器在对抗有人或无人飞机、导弹时的作战效能，这些目标可能从任何角度发动攻击。

洛马公司空间系统分部已经完成了近60次飞行测试，测试了其“航空自适应航空光束控制系统”（ABC）炮座，该系统是在DARPA的支持下研发的。

ABC炮座可为安装在近声速飞行的战机上的高能激光武器系统提供360°的视野，试验时，洛马公司利用一家民用喷气机模拟处于超声速环境下的作战飞机。

2013年早期，洛马公司启动了ABC激光炮台的研发，并与美国国防先进研究局（DARPA）签订了价值950万美元的ABC项目第三阶段研发合同，提升机载激光武器在对抗战机后部的敌方目标时的作战效能。相关研发工作由洛马公司空间系统分部承担。

ABC激光炮台通过发射一束低功率激光束测量并验证激光器向各方向发射的性能。这一设计采用了空气动力学和流体控制技术，将大气湍流对激光束的影响降至最低。这些试验还得到了美国DARPA、空军研究实验室等支持。