光子晶體光纖照亮低功率拉曼轉換器前景

 中空光纖(holey fiber)又名光子晶體光纖(photonic crystal fiber)，是一種新興的光導系統。英國研究人員以填充氫氣的中空光纖制造出一種低功率的拉曼轉換器(Raman converter)，能將普通激光二極管所發(fā)出的激光輕易地轉換至其它波段。這項成果可望實(shí)現體積小、價(jià)格更便宜的紫外光源，應用在諸如腫瘤檢測等生醫或其它領(lǐng)域上。

　　激光筆及收款機掃描儀中常見(jiàn)的二極管激光器，是一種既便宜又耐用的光源，不過(guò)它能提供的波長(cháng)只限于橘光到紅外光。其它波長(cháng)范圍的激光器若非價(jià)格昂貴，就是體積龐大，因此科學(xué)家一直希望能將二極管激光轉換至其它波段。辦法之一是讓二極管發(fā)出的光穿過(guò)如氫氣之類(lèi)的拉曼氣體(Raman gas)，這類(lèi)氣體能通過(guò)振動(dòng)或轉動(dòng)能階吸收激發(fā)光子，然后發(fā)出波長(cháng)較長(cháng)的光子。新發(fā)出的頻移(frequency-shifted)光子在另一個(gè)激發(fā)光子的協(xié)助下，能在另一顆分子上引發(fā)拉曼效應，使其發(fā)出電場(chǎng)與第一個(gè)頻移光子同步的光子；這兩個(gè)光子按此方式繼續制造其它光子，最后便能產(chǎn)生新的光束。如果拉曼氣體不吸收而是貢獻光子，則可產(chǎn)生波長(cháng)較短的光。

　　二極管通常無(wú)法產(chǎn)生足夠的光子來(lái)進(jìn)行上述的雙光子碰撞 (two-photon collision)，不過(guò)巴斯(Bath)大學(xué)Philip Russell領(lǐng)導的研究小組提出一種制作低功率轉換器的新原理，他們讓光穿過(guò)寬50微米、長(cháng)35公尺的中空光纖，該光纖的孔洞按蜂巢晶格排列，中心孔洞直徑為7微米，孔洞中充滿(mǎn)氫氣。呈蜂巢狀排列的孔洞形成二維的光子晶體，能透過(guò)干涉效應將一定波長(cháng)的光束局限在光纖中，使其只能沿著(zhù)中心孔洞傳遞。

　　研究人員發(fā)現相較于傳統上統需要白萬(wàn)瓦的激發(fā)功率才能產(chǎn)生可觀(guān)的拉曼頻移光束，中空光纖只需4瓦就夠了，這是由于激發(fā)激光始終在狹窄范圍內保持聚焦，因此并不需要大量的光子，再加上光纖長(cháng)度夠長(cháng)，每個(gè)光子都有較多的機會(huì )與氣體分子作用。

摘自 光纖新聞網(wǎng)