研究人员首次制造出中红外超级反射镜

来自奥地利、美国和瑞士的一个国际研究小组在中红外范围内创造了第一个超级反射镜。这些反射镜是许多应用的关键技术，例如温室气体的光谱或用于切割和焊接的工业激光器。研究结果最近发表在《自然·通讯》上。

在高性能反射镜领域，每个人都在追逐不可能的东西：具有完美反射率的涂层。在可见光波长范围内（波长在380nm和700nm之间），先进的金属反射镜实现了高达99%的反射率，这意味着每99个反射光子就损失一个光子。这看起来可能很多，但在近红外范围（约780nm至2.5μm）内，专用反射镜涂层的反射率已经达到99.9997%。这意味着在100万个反射光子中，只有三个丢失。

用于超级反射镜的直径为25mm的硅衬底。

长期以来，人们一直希望将这种超反射镜技术扩展到中红外（波长从2.5μm到10μm及以上）。这将使许多领域取得重大进展，例如，在测量与气候变化有关的微量气体时，以及在分析生物燃料时。此外，许多工业和医疗应用也可以改进，例如切割激光器和激光手术刀。然而，到目前为止，最好的中红外反射镜损失了万分之一的光子，大约是近红外超反射镜的33倍。

在最近发表的这项研究中，一个国际科学家团队现在创造了第一个中红外超反射镜。在维也纳大学基督教多普勒中红外光谱和半导体光学实验室（CDL-Mid-IR）和工业合作伙伴Thorlabs Crystally Solutions（加利福尼亚州圣巴巴拉）的领导下，研究人员能够制造出只损失一百万分之八光子的反射镜。这意味着这些超级反射镜的反射率达到99.99923%。为了实现这一记录，研究人员必须对材料、反射镜设计和制造过程进行精确分析和控制。

高反射性晶体半导体结构。这些首先生长在10厘米砷化镓晶片上，并被分成更小的圆形反射镜。然后将这些圆盘中的每一个结合到准备好的基底上，以形成最终的超级反射镜。