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50年激光紫外来袭中国开启深紫时代

发布时间:2019-08-15 18:35:08

  今年年初,厦门大学物理与机电工程学院康俊勇教授课题组自主研发的新型宽带隙半导体材料为深紫外光子学的发展提供了新的思路和方向。它的 秘诀 在于材料纯度和结构质量高,通过其中激子和光子的相互转化特性可以轻松实现深紫外光的发射,从而大大提升件的发光能效。

  所谓深紫外光,是指波长短于280纳米的紫外线。这种光源波长短、频率高,可在水及空气净化、疾病治疗、信息技术等领域发挥独特作用。传统的深紫外光通常由高压汞灯产生,体积大、电压高、毒性大,而用氮化铝基宽带隙半导体来产生深紫外光,一般体积不足米粒大、只要数伏特、无毒无害,且寿命长数百倍。

  器波长拓展应用已历经半个多世纪的漫长探索,从最初诞生时的 无用 至今天应用领域的 无尽 。尽管目前无法实现人类任何想要的波长,现今技术的日新月异,也给人类创造了一个色彩斑斓的激光世界,以及较以往更为丰富多彩的物质生活。自1960年诞生世界上第一台(代)激光器红宝石激光器,此后输出可见红光的氦氖激光器在科研和测量领域中成 为了标准激光器。

  随后虽有覆盖波长从红外到紫外区域的激光器问世,但没有得到普及。直至1996年问世,激光跨入了光谱的蓝光波段。今天,蓝光半导体激光器属于标准产品,但绿光半导体激光器一直很难实现产业化。2010年photonics west 2010会议上,一家名为startup kaai公司报告称已经开发出了52 nm的ingan半导体激光器,填补了半导体激光器输出光谱中的空缺。

  今天的提供了丰富的波长,非线性光学提供了产生新的波长的强大工具,高功率飞秒脉冲的高次谐波可以产生极紫外波段的相干光。

  和其它类型的激光器一样,也有一定适用范围。由于具有其它激光器:如远红外、CO2没有的 冷光源 ,光斑极小,功率密度高,高效率,高品质等优势,成为高要求客户的首选,当然目前市场上价格也不菲。提及适用范围,其实是还没有别的激光器普及。提及应用领域,目前虽然主要应用于先进研究、开发和工业制造装备,但是已广泛用于生物技术和医疗设备、需要紫外光线辐射的消毒设备,以及逐步进入微加工领域,如印刷电路板和消费。

  紫外激光器分类

  除器外,各种激光器的基本工作原理均相同。我们所说的紫外激光器是按照输出波段的范围来分类,主要与和可见激光做比较,红外激光和可见光通常靠局部的加热使物质熔化或者气化的方式来加工,但是这种加热会使物质周围遭到破坏因而限制了边缘强度和产生小精细特征的能力。紫外激光直接破坏连接物质原子组分的化学键,这种被称为 冷 过程的方式不产生对外围的加热而是直接将物质分离成原子,而且紫外激光技术正成为新的研究和应用热点。

  紫外激光器主要有三种。第一种是固态、调Q Nd:;其中特殊的晶体被用来把红外1064 nm波长的光转变成紫外 5 nm波长的光。光束形状是高斯型,所以光斑是圆形的,能量从中心到边缘逐渐下降。由于短波长和光束质量限制,光束可以聚焦的大小在10 m量级。大体上,像全固化激光器一样,紫外激光器对温度变化是很敏感的,在冷启动后,需要长达 0分钟来达到足够的稳定性。因此,这些激光器通常有特殊的待机条件,这样所有关键的元件保持在工作温度。高重复频率和小的聚焦光斑,开始应用在小尺寸、高质量的加工范围。

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