激光發明至今超過半世紀,然而礙於(yu) 技術問題,始終難以製造出白色激光光束,如今終於(yu) 有了新突破!據國際期刊《Nature Nanotechnology》最新刊載內(nei) 容,美國研究員成功發明了白光激光裝置,涵蓋可見光波長範圍的所有光。白光激光未來可用於(yu) 顯示器、固態照明、可見光通訊等重要領域。激光在過去50多年來已發展出各種顏色,唯獨白色例外。這類激光隻能放射特定波長的光並呈現單一色彩,無法合成白光激光。要達成這個(ge) 目標,必須製造出能同時放射紅、綠、藍三原色光的單一結構,但要成功生長異質結構、互相不匹配又緊鄰彼此的晶體(ti) 相當困難,很容易導致所有材料產(chan) 生嚴(yan) 重缺陷。
納米薄片半導體(ti) 合金奏效,同時激發三原色組成白光
現在這個(ge) 關(guan) 鍵問題總算出現解方。美國亞(ya) 利桑那州立大學(Arizona State University)研究員發明納米厚度的半導體(ti) 合金“ZnCdSSe”,由鋅、鎘、硫和硒所構成。研究員在其生長階段會(hui) 隨時調整溫度和相關(guan) 條件,並掌控所有材料在各個(ge) 階段中的相互作用,以確保晶體(ti) 能夠並存。
異質結構納米薄片之生長過程示意圖(圖片來源:《Nature Nanotechnology》)
該納米薄片分成三部分,經光脈衝(chong) 激發時會(hui) 分別產(chan) 生紅、綠、藍等色,繼而組成白色。研究員能針對個(ge) 別分部使用與(yu) 調整光脈衝(chong) ,控製各分部的發光強度。白光激光技術所涵蓋的色彩,比起一般光源多了七成。
納米薄片各部分所放射出的色彩合成效果(圖片來源:《Nature Nanotechnology》)
白光激光將成替代性光源,效能優(you) 於(yu) LED
激光技術可望取代發光二極體(ti) (LED)成為(wei) 主流光源,相較於(yu) LED 照明每瓦150 流明的發光效率來說,激光可達每瓦400 流明,比LED 更光亮也更節能。而白光激光技術也可用於(yu) 顯示器,呈現更精確鮮明的色彩。此外,可見光通訊也是另一項重要應用。當前主要以LED 發展Li-Fi 技術,其數據傳(chuan) 輸速度比Wi-Fi 快十倍。隨著白光激光出現,也有望進一步發展Li-Fi 技術,估計其傳(chuan) 輸速度甚至還要比LED 快上十倍到一百倍。
目前科學家尚在研究激發激光的方法,希望未來能以電力取代光脈衝(chong) 。
盡管白光激光技術還沒辦法在短期內(nei) 實現商業(ye) 化應用,總是為(wei) 相關(guan) 技術發展跨越了一大步,相信在不久的將來便能逐一落實應用。
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