美國研究人員開發出一種微型光泵浦雷射器

2021-02-19 光行天下

美國研究人員開發出一種微型光泵浦雷射器，可以在活組織內運行而不會對組織造成傷害。研究人員稱，這一新型設備拓寬了相干納米級光的應用範圍，有望在生物成像領域大顯身手。相關論文刊登在近日的《自然·材料》雜誌上。

小型化的光泵浦雷射器具有很好的應用前景，可為量子光子學研究、體內細胞成像等應用生成相干光。但目前的納米級光泵浦雷射器不僅效率低，且大都需要短波如紫外線來激勵，而一些非常規環境，如人體組織，非常容易受到紫外線和低效操作所產生的多餘熱量的傷害，因而無法使用此類雷射器。


此次，由美國西北大學和哥倫比亞大學研究人員合作開發的等離激元—納米陣列上轉換雷射器，有效克服了上述問題。該雷射器利用光子上轉換機制，可以用較長波長的光激發，將低能量的「生物友好型」紅外光子上轉換為可見的雷射束。除可用較長波光激發外，該雷射器的閾值也極低，比任何現有雷射器都要小一個數量級。

新型雷射器的厚度只有50—150納米，大約是人類頭髮直徑的千分之一，可以在極為狹窄的空間，如量子電路和微處理器中運行。由於其主要是由具有生物兼容性的玻璃製成，所以可被安裝在活組織內並能正常工作，而不會對組織造成損害。這使其有望在生物成像領域大顯身手，幫助醫生感知疾病生物標誌物或治療癲癇等神經系統疾病。

研究人員指出，微型雷射器具有廣闊的應用前景，但囿於穩定性等問題而受到限制，而他們開發的光泵浦雷射器能在近紅外頻段下提供超穩定的定向輸出，拓寬了相干納米級光的應用範圍，從而有望讓一些以前無法實現的應用成為現實。

相關連結：https://www.nature.com/articles/s41563-019-0482-5

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