由美國賓夕法尼亞大學化學係教授約翰·巴丁領導的科研小組,首次研製出具有硒化鋅內核的光纖。這種光纖能更加自如高效(xiào)地控製(zhì)光,激光雷達技術的(de)應用因此更加廣泛,比如可改良醫學激光(guāng)器,優化軍事上使用的對抗激光器,改進環境感測激光器。相關研究(jiū)成果將發表(biǎo)在最新出版的(de)《先(xiān)進材料》雜誌上。
“光纖是信息時代的基礎,這已成為人(rén)們的共識(shí)。”巴丁(dīng)說,“光纖(xiān)技術目前使用的是玻(bō)璃內核,它的發展也因此受到限製,因為玻璃的原子排列雜亂無序。而像硒化鋅這種結(jié)晶質化合物的(de)原子排列卻是非常整齊,硒化鋅的這種排(pái)列方式可以傳送波長更長的光,特別是中紅外線。”
據介紹(shào),這一新技術的關鍵就是將硒(xī)化鋅這種化合物嵌入光纖結構中,這也是以前沒有人做過的。巴丁領導的科研小組使用高(gāo)壓化學澱積技術,在二氧化矽玻璃毛細管內澱積出硒化鋅波導(dǎo)核,最終研製成了新型光纖。這種高壓澱積法對在有限(xiàn)空間內製成如此細長的(de)硒化鋅核起著不(bú)可替(tì)代的作用。
硒化鋅光纖有兩大用途。首(shǒu)先是可以更加高效地(dì)變換光(guāng)的顏色。“傳統光纖無法實現(xiàn)你(nǐ)想要的每一種顏色,而新型光纖通過非線性頻率轉換(huàn)就能更(gèng)加自(zì)如(rú)地變(biàn)換顏色。”巴丁說。其次,硒化鋅光纖(xiān)不僅在可見(jiàn)光領域應用廣(guǎng)泛,而且在波長更長的(de)紅外(wài)線領域(yù)也可以得到廣泛應用。傳統光纖傳(chuán)送紅外線的效(xiào)率比較低,硒化鋅光纖能(néng)更高效地傳送紅外(wài)線,這一特點的開發利用是令人欣喜的,表明將(jiāng)光纖用作紅外激光(guāng)器的技術前進了一步。
巴丁解釋說:“目前軍隊使用的激(jī)光雷(léi)達技術能控製(zhì)波長為(wéi)2微米到2.5微米範圍的近紅外線,能控製大於5微米範圍的中紅外線(xiàn)就需要更加精密的設備了。而硒化鋅光纖卻可以傳送波長為15微米的光。”
新的光纖技(jì)術還能用來檢測汙染(rǎn)物和(hé)環境(jìng)中的毒素。據介紹,不同(tóng)物質能吸收不同波(bō)長的光,水分子能吸收波長為2.6微米的光,某些汙染物和有毒物質的分子則能吸收波長更長的光。“如果將(jiāng)長波光傳送到大氣層(céng)中,我們就能更清晰地看到其中存在的物質了。”硒化鋅(xīn)光纖還可(kě)能開辟新的研究領域(yù),改進諸如眼(yǎn)睛矯正(zhèng)手術等激光輔助的外科手術技術。