日本研制出世界首個可調(diào)諧波長藍光半導(dǎo)體激光器

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

日本大阪大學(xué)的研究團隊此前已經(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轉(zhuǎn)換裝置，可以在230 nm以下波長產(chǎn)生遠紫外二次諧波（SHG）。

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。

通常，這些先進的裝置需要大型、昂貴的超短脈沖激光作為激發(fā)源。然而，實現(xiàn)實用的遠紫外光源需要一個波長約為460 nm的藍光半導(dǎo)體激光器。

藍色氮化物半導(dǎo)體激光器最初是為藍光技術(shù)設(shè)計的，現(xiàn)已擴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，這些藍光激光器的的振蕩波長通常是多重的。

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

圖2.制造過程。(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。

該研究團隊的首席作者Kusui Taisei解釋道：“我們的可調(diào)諧波長氮化物半導(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)合我們新的波長轉(zhuǎn)換裝置，這款激光器能夠創(chuàng)造出一個緊湊、實用的遠紫外光源，適合在室內(nèi)環(huán)境中持續(xù)使用，有效地進行滅菌和消毒�！�

憑借其緊湊的設(shè)計和更長的使用壽命，這項技術(shù)可無縫集成到冰箱、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)生帶來廣泛的益處。

相關(guān)鏈接：https://phys.org/news/2024-11-team-world-tunable-wavelength-blue.html

論文鏈接：https://dx.doi.org/10.35848/1882-0786/ad66ab