虚拟激光实验室“femtoPro”全球首演

在日常生活中，激光有许多应用，如激光打印机或超市扫描仪。在工业上，激光用于切割、钻孔和打标的材料加工，以及用于医学诊断和治疗。激光光谱学在科学研究中也不可或缺。

光学理论教育在高校和企业等多地建立，然而，光学设备和实验的正确处理的“教学”又与传统教学不同，极具挑战性。由于成本高，设备较有限，教学人员也缺乏。此外，激光辐射危险，因此必须遵守严格的眼睛安全规程。

虚拟实验室展示

虚拟现实中的教学新方法

现在，维尔茨堡大学(Julius-Maximilians-University,JMU)的科学家们已经开发出了新颖的虚拟现实激光实验室——“femtoPro”。在femtoPro中，用户戴着虚拟现实护目镜，在虚拟现实激光台上操纵光学元件。通过这种方式，可以直观地改变透镜、光圈或其他设备的配置，并像在真实实验室中一样聚焦细节。这些配置对激光束性质等的影响可根据物理定律实时计算和显示的。

femtoPro的开发者之一、JMU物理化学系主任、专门研究超短激光脉冲的Tobias Brixner教授解释道: “飞行模拟已经成为飞行员实践训练不可或缺的工具。我们现在在全球范围内首次将模拟这一概念应用于短脉冲激光器。”

虽然复杂，但成本低

VR的挑战在于，与大家的普遍看法相反，激光束不仅仅是“线形的”，而且具有“高斯横截面”，其直径随着传播而进行变化。此外，光与物质的相互作用非常复杂，比如那些大家广为人知的现象——光在玻璃上的折射，以及导致频率转换(即颜色变化)的非线性光学。因此，精确的模拟通常非常耗时。

合作伙伴Sebastian von Mammen教授解释说：“为了在虚拟现实中实现这种光学系统的交互式学习实验室，我们必须加速必要的计算，以便它们在商业化VR平台上实时运行。虚拟实验室的采购成本只有几百欧元，而真正的短脉冲激光实验室需要几十万欧元的投资。

可行的教学和培训数字化在当代是一个重要的问题，也很必要！新冠肺炎对中小学和大学的限制尤其清楚地表明了这一点。化学工业基金会(FCI)宣布为该项目提供财政支持。未来，femtoPro不仅将用于维尔茨堡的教学，还将提供给其他大学或学校。

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