光子晶體光纖照亮低功率拉曼轉(zhuǎn)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(dǎo)系統(tǒng)。英國(guó)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(zhuǎn)換器(Raman converter)，能將普通激光二極管所發(fā)出的激光輕易地轉(zhuǎn)換至其它波段。這項(xiàng)成果可望實(shí)現(xiàn)體積小、價(jià)格更便宜的紫外光源，應(yīng)用在諸如腫瘤檢測(cè)等生醫(yī)或其它領(lǐng)域上。

　　激光筆及收款機(jī)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(zhǎng)只限于橘光到紅外光。其它波長(zhǎng)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(zhuǎn)換至其它波段。辦法之一是讓二極管發(fā)出的光穿過(guò)如氫氣之類的拉曼氣體(Raman gas)，這類氣體能通過(guò)振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)能階吸收激發(fā)光子，然后發(fā)出波長(zhǎng)較長(zhǎng)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(yīng)，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(xù)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(xiàn)光子，則可產(chǎn)生波長(zhǎng)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(dǎo)的研究小組提出一種制作低功率轉(zhuǎn)換器的新原理，他們讓光穿過(guò)寬50微米、長(zhǎng)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(yīng)將一定波長(zhǎng)的光束局限在光纖中，使其只能沿著中心孔洞傳遞。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)相較于傳統(tǒng)上統(tǒng)需要白萬(wàn)瓦的激發(fā)功率才能產(chǎn)生可觀的拉曼頻移光束，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(nèi)保持聚焦，因此并不需要大量的光子，再加上光纖長(zhǎng)度夠長(zhǎng)，每個(gè)光子都有較多的機(jī)會(huì)與氣體分子作用。

摘自 光纖新聞網(wǎng)