日本研制出世界首个可调谐波长蓝光半导体激光器

近日，在一项新的研究中，日本大阪大学的研究人员研制出了世界上首个紧凑型、可调波长的蓝光半导体激光器，这一突破性进展为远紫外光技术铺平了道路，并为病毒灭活和细菌消毒等领域的应用带来了巨大潜力。该研究成果已发表在《应用物理学快报》（Applied Physics Express）期刊上。

日本大阪大学的研究团队此前已经证明了使用铝氮化物制成的横向准相位匹配装置以及包含SrB4O7非线性光学晶体的垂直微腔波长转换装置，可以在230 nm以下波长产生远紫外二次谐波（SHG）。

图1.（a）具有周期性开槽结构的可调谐单模激光器示意图；(b) 开槽通道的横截面侧视图。

通常，这些先进的装置需要大型、昂贵的超短脉冲激光作为激发源。然而，实现实用的远紫外光源需要一个波长约为460 nm的蓝光半导体激光器。

蓝色氮化物半导体激光器最初是为蓝光技术设计的，现已扩展到铜和金等金属材料的加工，有望在下一代激光显示技术中得到应用。然而，这些蓝光激光器的的振荡波长通常是多重的。

高效波长转换器件具有非常窄的波长接收带宽，使单波长激光器成为理想的激发源。此外，精确的波长控制和可调性也是必不可少的。尽管已经报道了几种具有粗周期性结构的单波长蓝光激光器，但没有一种能实现可调谐波长控制。

图2.制造过程。(a) p电极和蚀刻掩模的形成。(b) 有源通道和开槽通道的形成。(c) 开槽通道的 SEM 图像。(d) 绝缘层的沉积和光刻胶开孔。(e) 绝缘体层开口。(f) 金属化和刻面涂层。

该研究团队的首席作者Kusui Taisei解释道：“我们的可调谐波长氮化物半导体激光器在405 nm波段振荡，但其结构也可以轻松调整至460 nm，结合我们新的波长转换装置，这款激光器能够创造出一个紧凑、实用的远紫外光源，适合在室内环境中持续使用，有效地进行灭菌和消毒。”

凭借其紧凑的设计和更长的使用寿命，这项技术可无缝集成到冰箱、空调等家用电器中，为家庭环境提供更加健康和安全的生活条件，并为公共卫生带来广泛的益处。

相关链接：https://phys.org/news/2024-11-team-world-tunable-wavelength-blue.html

论文链接：https://dx.doi.org/10.35848/1882-0786/ad66ab