Tłumienie defektów umożliwia ciągłe laserowanie głębokim promieniowaniem UV w temperaturze pokojowej

Naukowcom udało się stworzyć pierwszą diodę laserową głębokiego UV pracującą w temperaturze pokojowej, wykorzystującą materiały półprzewodnikowe o szerokim paśmie wzbronionym. Urządzenie może znaleźć zastosowanie w nowatorskich systemach sterylizacji oraz do bardziej precyzyjnej obróbki laserowej.

Diody laserowe, wynalezione w latach 1960. XX wieku, działają obecnie w zakresie długości fal od podczerwieni do niebiesko-fioletowego, w zastosowaniach takich jak optyczne urządzenia komunikacyjne i dyski Blu-ray. Do tej pory jednak nie działały one w głębokiej części widma elektromagnetycznego UV.

Zespół kierowany przez laureata Nagrody Nobla Hiroshi Amano w Instytucie Materiałów i Systemów na rzecz Zrównoważonego Rozwoju Uniwersytetu w Nagoi (IMaSS) rozpoczęła opracowywanie diod laserowych głębokiego UV w 2017 r. dzięki współpracy z Asahi Kasei, firma, która wyprodukowała pierwsze 2-calowe podłoża z azotku aluminium. Materiały te są idealne do hodowli folii z azotku glinu i galu (AlGaN) do urządzeń emitujących światło UV.

Pierwsze urządzenia wykonane przez zespół wymagały mocy wejściowej 5.2 W, która była zbyt wysoka dla lasera z falą ciągłą, ponieważ zbyt szybko nagrzewała diodę i zatrzymywała ją.

W swojej nowej pracy Amano i współpracownicy pokonali ten problem. Udoskonalając konstrukcję konstrukcji urządzenia, mogli tłumić ciepło wytwarzane podczas pracy. W szczególności wyeliminowali defekty krystaliczne, które występują na pasku lasera w AlGaN i pogarszają ścieżki, przez które rozchodzi się prąd. Osiągnęli to, dopasowując boczne ściany paska laserowego w taki sposób, aby prąd mógł skutecznie przepływać do aktywnego obszaru diody laserowej. W ten sposób mogli zmniejszyć wymaganą moc roboczą diod laserowych 274 nm do zaledwie 1.1 W w temperaturze pokojowej.

Niebieski roztwór

„W porównaniu z konwencjonalnymi laserami głębokiego ultrafioletu nasz laser jest bardziej kompaktowy i może osiągnąć wyższą wydajność”, mówi Amano. „Urządzenie może znaleźć zastosowanie w praktycznych zastosowaniach w służbie zdrowia, w tym w wykrywaniu wirusów. Mówiąc szerzej, może być używany do wykrywania cząstek stałych, w analizie gazów i obróbce laserowej o wysokiej rozdzielczości”.

„Jego zastosowanie w technologii sterylizacji może być przełomowe” — dodaje członek zespołu, Zhang Ziyi. „W przeciwieństwie do obecnych metod sterylizacji LED, które są nieefektywne czasowo, lasery mogą dezynfekować duże obszary w krótkim czasie i na duże odległości”.

Zespół Nagoya planuje teraz ulepszyć charakterystykę operacyjną swojej diody laserowej do praktycznego zastosowania. „Mamy również nadzieję, że uda nam się stworzyć diodę laserową o krótszej długości fali” — mówi Amano Świat Fizyki.

Badanie jest szczegółowo opisane w Stosowane litery fizyki.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/defect-suppression-enables-continuous-wave-deep-uv-lasing-at-room-temperature/