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製造紫外線光束的聰明方法

現有的同調紫外光源是隻吃能源的怪獸,龐大且昂貴。密西根大學的研究者已發現一種更好的方法來製造密實的、低耗能的紫外光源,那能改善資訊儲存、顯微術以及化學分析。

一篇對針對這項研究的報告已發表在 Optics Express 上。這項研究由 Mona Jarrahi 與 Tal Carmon 所領導,二位都是電機工程與電腦科學系助理教授。實驗由 Jeremy Moore 與 Matthew Tomes 完成,二位都是該系畢業生。

這些研究者將某種光學共振器最佳化,以便從相對便宜的電信相容雷射(telecommunication-compatible lasers)獲得紅外線訊號,並利用一種低功率、非線性程序將之提升到高能紫外線光束。

他們的光學共振器是一種毫米級的碟狀物,具有精確製造的形狀與打磨平滑的表面,當輸入光束在共振器內流動時,促使其功率增益(gain)。

“我們將結構最佳化以便在廣泛的光波長範圍上達到高增益," Jarrahi 表示。"這允許我們利用低功率的紅外線製造低成本、波長可調的紫外線源。"

研究者們利用他們的共振器產生起始紅外光束的第四諧波(fourth harmonic)。

如同你把大聲公的音量調大(crank up)時,你從新聲音頻率所獲得的諧波失真(harmonic distortions),工程師能藉由使用正確材料產生光的諧波。迫使光束通過某種非線性媒介,他們藉此能誘哄出分支光束(offshoot beams),其頻率為輸入光束雙倍,或在此例中為四倍,同時波長只有原本波長的四分之一。

當工程師試圖縮短波長時,雷射會愈來愈難產生且變得更沒效率,研究者表示。

“當我們由綠轉藍時,雷射的效率變低。要達到 UV 雷射則更加困難," Jarrahi 表示。"此原理由愛因斯坦率先提出,而這也是為何綠雷射筆並非真的包含某種綠雷射的原因。那實際上是一種紅雷射,且其波長被一分為二以變成綠光。"

紫外光源在化學偵測、更清晰的(crisper)醫學成像以及為更精密 IC 所用的、更細緻的微影術還有容量更大的電腦記憶體中都有其應用。

資料來源:PHYSORG:A smarter way to make ultraviolet light beams[November 29, 2011]

轉載自only-perception

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