硒化锌光纤在美首次研制成功

2011-3-01 09:02 来源: 中国科学院
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  由美国宾夕法尼亚大学化学系教授约翰·巴丁领导的科研小组,首次研制出具有硒化锌内核的光纤。这种光纤能更加自如高效地控制光,激光雷达技术的应用因此更加广泛,比如可改良医学激光器,优化军事上使用的对抗激光器,改进环境感测激光器。相关研究成果将发表在最新出版的《先进材料》杂志上。

  “光纤是信息时代的基础,这已成为人们的共识。”巴丁说,“光纤技术目前使用的是玻璃内核,它的发展也因此受到限制,因为玻璃的原子排列杂乱无序。而像硒化锌这种结晶质化合物的原子排列却是非常整齐,硒化锌的这种排列方式可以传送波长更长的光,特别是中红外线。”

  据介绍,这一新技术的关键就是将硒化锌这种化合物嵌入光纤结构中,这也是以前没有人做过的。巴丁领导的科研小组使用高压化学淀积技术,在二氧化硅玻璃毛细管内淀积出硒化锌波导核,最终研制成了新型光纤。这种高压淀积法对在有限空间内制成如此细长的硒化锌核起着不可替代的作用。

  硒化锌光纤有两大用途。首先是可以更加高效地变换光的颜色。“传统光纤无法实现你想要的每一种颜色,而新型光纤通过非线性频率转换就能更加自如地变换颜色。”巴丁说。其次,硒化锌光纤不仅在可见光领域应用广泛,而且在波长更长的红外线领域也可以得到广泛应用。传统光纤传送红外线的效率比较低,硒化锌光纤能更高效地传送红外线,这一特点的开发利用是令人欣喜的,表明将光纤用作红外激光器的技术前进了一步。

  巴丁解释说:“目前军队使用的激光雷达技术能控制波长为2微米到2.5微米范围的近红外线,能控制大于5微米范围的中红外线就需要更加精密的设备了。而硒化锌光纤却可以传送波长为15微米的光。”

  新的光纤技术还能用来检测污染物和环境中的毒素。据介绍,不同物质能吸收不同波长的光,水分子能吸收波长为2.6微米的光,某些污染物和有毒物质的分子则能吸收波长更长的光。“如果将长波光传送到大气层中,我们就能更清晰地看到其中存在的物质了。”硒化锌光纤还可能开辟新的研究领域,改进诸如眼睛矫正手术等激光辅助的外科手术技术。