圖1.(a)具有周期性開槽結(jié)構(gòu)的可調(diào)諧單模激光器示意圖;(b) 開槽通道的橫截面?zhèn)纫晥D。

近日，在一項(xiàng)新的研究中，日本大阪大學(xué)的研究人員研制出了世界上首個(gè)緊湊型、可調(diào)波長(zhǎng)的藍(lán)光半導(dǎo)體激光器，這一突破性進(jìn)展為遠(yuǎn)紫外光技術(shù)鋪平了道路，并為病毒滅活和細(xì)菌消毒等領(lǐng)域的應(yīng)用帶來(lái)了巨大潛力。該研究成果已發(fā)表在《應(yīng)用物理學(xué)快報(bào)》(Applied Physics Express)期刊上。

日本大阪大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)此前已經(jīng)證明了使用鋁氮化物制成的橫向準(zhǔn)相位匹配裝置以及包含SrB4O7非線性光學(xué)晶體的垂直微腔波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，可以在230 nm以下波長(zhǎng)產(chǎn)生遠(yuǎn)紫外二次諧波(SHG)。

通常，這些先進(jìn)的裝置需要大型、昂貴的超短脈沖激光作為激發(fā)源。然而，實(shí)現(xiàn)實(shí)用的遠(yuǎn)紫外光源需要一個(gè)波長(zhǎng)約為460 nm的藍(lán)光半導(dǎo)體激光器。

藍(lán)色氮化物半導(dǎo)體激光器最初是為藍(lán)光技術(shù)設(shè)計(jì)的，現(xiàn)已擴(kuò)展到銅和金等金屬材料的加工，有望在下一代激光顯示技術(shù)中得到應(yīng)用。然而，這些藍(lán)光激光器的的振蕩波長(zhǎng)通常是多重的。

高效波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件具有非常窄的波長(zhǎng)接收帶寬，使單波長(zhǎng)激光器成為理想的激發(fā)源。此外，精確的波長(zhǎng)控制和可調(diào)性也是必不可少的。盡管已經(jīng)報(bào)道了幾種具有粗周期性結(jié)構(gòu)的單波長(zhǎng)藍(lán)光激光器，但沒有一種能實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧波長(zhǎng)控制。

圖2.制造過(guò)程。(a) p電極和蝕刻掩模的形成。(b) 有源通道和開槽通道的形成。(c) 開槽通道的 SEM 圖像。(d) 絕緣層的沉積和光刻膠開孔。(e) 絕緣體層開口。(f) 金屬化和刻面涂層。

該研究團(tuán)隊(duì)的首席作者Kusui Taisei解釋道：“我們的可調(diào)諧波長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體激光器在405 nm波段振蕩，但其結(jié)構(gòu)也可以輕松調(diào)整至460 nm，結(jié)合我們新的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，這款激光器能夠創(chuàng)造出一個(gè)緊湊、實(shí)用的遠(yuǎn)紫外光源，適合在室內(nèi)環(huán)境中持續(xù)使用，有效地進(jìn)行滅菌和消毒。”

憑借其緊湊的設(shè)計(jì)和更長(zhǎng)的使用壽命，這項(xiàng)技術(shù)可無(wú)縫集成到冰箱、空調(diào)等家用電器中，為家庭環(huán)境提供更加健康和安全的生活條件，并為公共衛(wèi)生帶來(lái)廣泛的益處。

審核編輯 黃宇