2020年12月26日消息，查爾默斯理工大學的研究人員與(yu) 柏林工業(ye) 大學的合作夥(huo) 伴，展示了迄今為(wei) 止報道的波長最短的垂直腔麵發射激光器(VCSEL)。這為(wei) 未來在消毒和醫療等方麵的應用鋪平了道路。該研究結果最近發表在科學雜誌ACS Photonics上。

“雖然仍有許多工作要做,尤其是使電動設備,本文提供了一個(ge) 重要的構建模塊的實現實際VCSELs覆蓋主要的紫外光譜範圍的一部分,”菲利普Hjort說,博士生在光子學實驗室MC2和這篇文章的第一作者。

光泵浦紫外B (UVB)垂直腔麵發射激光器(VCSEL)的藝術圖示。來源:NanoArt

垂直腔麵發射激光器(VCSEL)是一種緊湊的半導體(ti) 激光器，廣泛應用於(yu) 智能手機的人臉識別和數據中心的光通信等領域。到目前為(wei) 止，這些激光器的商用波長僅(jin) 為(wei) 紅色和紅外，但其他可見發射VCSELs可以應用於(yu) 汽車的自適應前大燈或投影顯示器，很快就會(hui) 商業(ye) 化。

“如果將波長範圍進一步擴大到紫外線(UV)， VCSELs將有更廣泛的用途。UV光可以用於(yu) 消毒、材料固化、熒光激發和醫療，而UV發射VCSEL，例如，可以用於(yu) 緊湊的水、空氣和表麵消毒係統，以及治療皮膚病，”Filip Hjort說。

為(wei) 了實現紫外線B (280- 320nm)和紫外線C (200- 280nm)的紫外發射波長，這些應用大多都需要這種波長，激光介質必須由海藻製成。MC2光子學實驗室的Asa Haglund教授的研究小組之前已經與(yu) 他們(men) 在柏林理工大學的合作者一起演示了一種電化學蝕刻方法，該方法可用於(yu) 選擇性蝕刻特定的AlGaN層。在他們(men) 目前的工作中，這兩(liang) 個(ge) 研究小組使用這種方法創造了世界上第一個(ge) 光泵浦的uvb發射VCSEL。

“通過使用電化學蝕刻技術去除基底並製造光滑的藻類膜，我們(men) 解決(jue) 了UV VCSELs長期存在的問題。VCSELs需要兩(liang) 個(ge) 反射率超過99%的鏡麵，可以使用外延生長或介質材料製作。然而，使用外延生長並沒有達到在UVB或UVC中如此高的反射率，而且用於(yu) 在藍色發射VCSELs中沉積第二介質鏡的典型襯底去除方法並不適合AlGaN，”Hjort解釋道。“通過電化學蝕刻，我們(men) 能夠製造出夾在兩(liang) 個(ge) 高度反射介質鏡之間的海藻膜。通過這種方式，我們(men) 形成了一個(ge) 在光泵浦下發出激光的垂直腔體(ti) 。”

新的演示是有史以來報道的波長最短的VCSEL，電化學蝕刻技術也可擴展到UVC波長，這是滅菌應用所需要的，例如，對抗未來的流行病和提供清潔飲用水。