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展示了世界上垂直腔表面发射激光器最短的波长

查尔默斯工业大学的研究人员与柏林工业大学的合作者展示了垂直腔表面发射激光器(VCSEL)所报道的最短波长。这可以为将来在消毒和医疗中的使用铺平道路。该结果最近发表在科学杂志ACS Photonics上。

Filip Hjort博士说:“尽管还有很多工作要做,特别是要使电动设备成为现实,但该演示为实现覆盖大部分紫外光谱范围的实用VCSEL提供了重要的基础。” 该课程的第一作者,是MC2的光子学实验室的学生。

垂直腔面发射激光器(VCSEL)是紧凑型半导体激光器,并且已广泛应用于例如智能手机中的面部识别以及数据中心中的光通信中。到目前为止,这些激光器仅在市场上可以买到具有红色和红外波长的激光器,还有其他可见光发射的VCSEL,可以在汽车或投影显示器的自适应大灯中找到应用,将很快实现商业化。

“如果可以将波长范围进一步推向紫外线(UV),则VCSEL可以找到更广泛的用途。紫外线可以用于消毒,材料固化,荧光激发和医疗,而发出紫外线的VCSEL可以,例如,可用于紧凑型水,空气和表面消毒系统以及皮肤疾病的治疗。” Filip Hjort说。

为了实现大多数这些应用所需的紫外线B(280-320 nm)和紫外线C(200-280 nm)中的紫外线发射波长,激光介质必须由AlGaN制成。MC2的光子学实验室教授ÅsaHaglund的研究小组先前与柏林工业大学的合作者一起展示了一种电化学蚀刻方法,该方法可用于选择性蚀刻特定的AlGaN层。这两个研究小组在当前的工作中使用这种方法创建了世界上第一个光泵浦的发射UVB的VCSEL。

“通过使用电化学蚀刻技术去除衬底并创建光滑的AlGaN膜,我们解决了紫外线VCSEL的长期存在的问题。VCSEL需要两个反射率超过99%的反射镜,这些反射镜可以采用外延生长或介电材料制成。但是,使用外延生长并不能实现高UVB或UVC的反射率,并且用于在发蓝光VCSEL中沉积第二介电镜的典型衬底去除方法不适用于AlGaN。” “通过采用电化学蚀刻,我们能够制造出可以夹在两个高反射率介电镜之间的AlGaN膜。这样,我们形成了一个垂直腔,该腔在光泵浦下激射。”

新的演示是有史以来报告的最短波长的VCSEL,电化学蚀刻技术也可以扩展到杀菌应用所需的UVC波长,例如,与未来的大流行作斗争并提供清洁的饮用水。

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