Only Perception: 製造紫外線光束的聰明方法

2011-12-02

製造紫外線光束的聰明方法

A smarter way to make ultraviolet light beams
http://www.physorg.com/news/2011-11-smarter-ultraviolet.html

November 29, 2011

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。

※ 相關報導：

＊ Continuous-wave ultraviolet emission through fourth-harmonic generation in a whispering-gallery resonator
http://www.opticsinfobase.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-19-24-24139