由美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)化學(xué)系教授約翰·巴丁領(lǐng)導(dǎo)的科研小組，首次研制出具有硒化鋅內(nèi)核的光纖。這種光纖能更加自如高效地控制光，激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用因此更加廣泛，比如可改良醫(yī)學(xué)激光器，優(yōu)化軍事上使用的對(duì)抗激光器，改進(jìn)環(huán)境感測(cè)激光器。相關(guān)研究成果將發(fā)表在最新出版的《先進(jìn)材料》雜志上。
“光纖是信息時(shí)代的基礎(chǔ)，這已成為人們的共識(shí)。”巴丁說(shuō)，“光纖技術(shù)目前使用的是玻璃內(nèi)核，它的發(fā)展也因此受到限制，因?yàn)椴ＡУ脑优帕须s亂無(wú)序。而像硒化鋅這種結(jié)晶質(zhì)化合物的原子排列卻是非常整齊，硒化鋅的這種排列方式可以傳送波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光，特別是中紅外線。”
據(jù)介紹，這一新技術(shù)的關(guān)鍵就是將硒化鋅這種化合物嵌入光纖結(jié)構(gòu)中，這也是以前沒(méi)有人做過(guò)的。巴丁領(lǐng)導(dǎo)的科研小組使用高壓化學(xué)淀積技術(shù)，在二氧化硅玻璃毛細(xì)管內(nèi)淀積出硒化鋅波導(dǎo)核，最終研制成了新型光纖。這種高壓淀積法對(duì)在有限空間內(nèi)制成如此細(xì)長(zhǎng)的硒化鋅核起著不可替代的作用。
硒化鋅光纖有兩大用途。首先是可以更加高效地變換光的顏色。“傳統(tǒng)光纖無(wú)法實(shí)現(xiàn)你想要的每一種顏色，而新型光纖通過(guò)非線性頻率轉(zhuǎn)換就能更加自如地變換顏色。”巴丁說(shuō)。其次，硒化鋅光纖不僅在可見(jiàn)光領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，而且在波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅外線領(lǐng)域也可以得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)光纖傳送紅外線的效率比較低，硒化鋅光纖能更高效地傳送紅外線，這一特點(diǎn)的開(kāi)發(fā)利用是令人欣喜的，表明將光纖用作紅外激光器的技術(shù)前進(jìn)了一步。
巴丁解釋說(shuō)：“目前軍隊(duì)使用的激光雷達(dá)技術(shù)能控制波長(zhǎng)為2微米到2.5微米范圍的近紅外線，能控制大于5微米范圍的中紅外線就需要更加精密的設(shè)備了。而硒化鋅光纖卻可以傳送波長(zhǎng)為15微米的光。”
新的光纖技術(shù)還能用來(lái)檢測(cè)污染物和環(huán)境中的毒素。據(jù)介紹，不同物質(zhì)能吸收不同波長(zhǎng)的光，水分子能吸收波長(zhǎng)為2.6微米的光，某些污染物和有毒物質(zhì)的分子則能吸收波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光。“如果將長(zhǎng)波光傳送到大氣層中，我們就能更清晰地看到其中存在的物質(zhì)了。”硒化鋅光纖還可能開(kāi)辟新的研究領(lǐng)域，改進(jìn)諸如眼睛矯正手術(shù)等激光輔助的外科手術(shù)技術(shù)。
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