核心内容摘要
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半导体激光器具备在室温条件下连续作业的能力这一特性为紧凑型医疗、生物技术以及制造设备的发展开启了崭新的大门。
在医疗、生物技术和精密制造等领域紫外 - BUV - B半导体激光器备受瞩目然而在此之前UV - B激光二极管仅能以脉冲工作模式运行或者需要低温冷却故而无法达成室温下的连续运转。
日本研究人员公布了全球首例可在室温下运行的连续波紫外B半导体激光二极管此二极管采用了低成本的蓝宝石衬底。
这一具有突破性的成果于2026年1月12日发表在《应用物理快报》期刊上它将有力推动紧凑、节能的紫外光源的发展有望在全球医疗、工业和科研领域取代体积庞大的气体激光器。
紫外线在皮肤疾病的医疗光疗、杀菌消毒、DNA分析以及高精度制造等诸多领域有着广泛的应用。
尽管其重要性不言而喻但实用的紫外B激光光源依旧极为匮乏。
当前大多数现有系统依赖于气体激光器或复杂的光学装置这些装置不仅体积庞大、成本高昂而且难以集成到紧凑、可扩展的设备之中。
半导体激光二极管提供了一种极具吸引力的替代方案。
然而将半导体激光技术拓展至紫外B波段已被证实困难重重。
要产生紫外B光所必需的高铝含量氮化物半导体存在晶体缺陷、光学限制性能欠佳以及散热问题严重等诸多难题。
因此以往的紫外B激光二极管仅能局限于脉冲工作模式或者需要低温冷却才能稳定运行。
日本名城大学材料科学与工程系的岩谷元明Motoaki Iwaya及其团队成功克服了这些长期存在的难题。
研究人员研发出一种新型的AlGaN激光二极管结构该结构生长于蓝宝石衬底之上。
采用蓝宝石意义重大因为它能够实现低成本、大规模的制造使紫外B激光二极管更趋近于实际应用和广泛推广。
为解决AlGaN与蓝宝石晶体结构不匹配的问题该团队采用了一种弛豫型AlGaN模板这种模板在大幅减少缺陷的同时还保持了卓越的光学品质。
这一方法提升了器件的良率和可靠性而这两点对于实现规模化生产和实际应用至关重要。
他们还设计了一种基于折射率引导的脊形波导用以高效地限制光并采用了高反射率介质镜来增强激光反馈。
岩谷元明表示“这些设计创新使我们能够同时实现强劲的光学限制和高效的热管理。
在室温下实现连续波运行一直是紫外B半导体激光器的一个长期目标而这一成果证明这一目标如今已可达成。
”永霖光电-UVSIS-UVLED紫外线应用专家-独家发布