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[國(guó)外新聞] 新型中紅外激光二極管轉(zhuǎn)換效率超50%

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兌水 發(fā)表于 2010-1-20 07:32:30 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
美國(guó)西北大學(xué)的研究人員研制出了一種小型中紅外激光二極管,其轉(zhuǎn)換效率超過(guò)50%。有關(guān)報(bào)道稱這一成果是量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL)研究的重大突破,使量子級(jí)聯(lián)激光器向多個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用,包括對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品的遠(yuǎn)程探測(cè),邁出了重要一步。相關(guān)研究成果刊發(fā)在最近的《自然·光子學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上。

  量子級(jí)聯(lián)激光器是一種發(fā)光機(jī)制異于傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器的新型二極管激光器,根據(jù)量子力學(xué)原理設(shè)計(jì),其發(fā)光波長(zhǎng)可覆蓋中紅外區(qū)域。與傳統(tǒng)的二極管激光器不同,量子級(jí)聯(lián)激光器是單極器件,僅需電子即可運(yùn)作,利用電子在一維量子化的導(dǎo)帶間的躍遷來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)光。經(jīng)過(guò)多年的研究和工業(yè)化開(kāi)發(fā),現(xiàn)代近紅外(波長(zhǎng)在1微米左右)激光二極管的轉(zhuǎn)換效率已接近極值,而中紅外(波長(zhǎng)大于3微米)激光二極管卻很難達(dá)到效率極值。先前的報(bào)道認(rèn)為,即使冷卻到低溫狀態(tài),高效量子級(jí)聯(lián)激光器的轉(zhuǎn)換效率也不會(huì)高于40%。
  美國(guó)西北大學(xué)量子器件研究中心(CQD)的研究人員通過(guò)優(yōu)化激光器設(shè)備的材料質(zhì)量,在量子級(jí)聯(lián)激光器效率方面取得了突破性進(jìn)展。他們剔除了在低溫條件下激光器操作中非必要的設(shè)計(jì)元素,研制出的新型激光器在溫度冷卻到40開(kāi)爾文時(shí),4.85微米波長(zhǎng)光的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了53%。
  該研究小組的領(lǐng)導(dǎo)者、美國(guó)西北大學(xué)麥考密克工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授瑪尼杰·拉澤吉認(rèn)為,這種高效激光器的問(wèn)世是一個(gè)重大突破,這是科學(xué)家們首次使激光器發(fā)出的光能超過(guò)熱能。她強(qiáng)調(diào),激光器的轉(zhuǎn)換效率突破50%這個(gè)門(mén)檻,是一個(gè)里程碑式的成就。
  報(bào)道稱,提高轉(zhuǎn)換效率依然是目前激光器研究的首要目標(biāo)。而新型設(shè)備所展現(xiàn)的高效率,可大大擴(kuò)展量子級(jí)聯(lián)激光器的功率標(biāo)定范圍。最近的研究表明,伴隨著量子級(jí)聯(lián)激光器的廣泛發(fā)展,單體脈沖激光器的輸出功率已高達(dá)120瓦特,而在一年前,只有34瓦特。
  該研究得到了美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局高效中紅外激光器(EMIL)項(xiàng)目和美國(guó)海軍研究所的共同資助。


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