由美國賓夕(xī)法尼亞大學化學係教授約(yuē)翰·巴丁領導的(de)科研小組,首次研製出具有(yǒu)硒化鋅內核的光纖。這種光纖能更加自如高效地控製光,激光(guāng)雷(léi)達技術的應用因(yīn)此更加廣泛,比如可改良醫學激光器,優化軍事上使用的對抗激光器,改進環境感(gǎn)測激光器。相關研究成(chéng)果將發(fā)表在最新出版的《先進材料》雜誌上。
“光纖是信息時代的基礎(chǔ),這已成為人們的共識。”巴丁(dīng)說,“光纖技術(shù)目前使用的是玻璃內核,它的發展(zhǎn)也因此受到限(xiàn)製(zhì),因為玻(bō)璃(lí)的原子排列雜亂無序。而像硒化鋅這(zhè)種結晶質(zhì)化合物的原子排列卻是非常(cháng)整(zhěng)齊,硒(xī)化鋅的(de)這種排列方(fāng)式(shì)可以傳送波長更長的光,特(tè)別是中紅(hóng)外線。”
據(jù)介紹,這一新技術的關鍵就是將硒化鋅這種化合物嵌(qiàn)入光纖結構中,這也是以前沒有(yǒu)人做過的(de)。巴丁領導的科研小組使用高壓化學澱積技術,在二氧化矽玻璃毛細管(guǎn)內澱(diàn)積出硒化(huà)鋅波導核,最終研製成了新型光纖。這種高壓澱積法對在有限空間內製成(chéng)如此細長(zhǎng)的硒化鋅核起著(zhe)不可替(tì)代(dài)的作用。
硒化鋅光(guāng)纖(xiān)有兩大用途。首先是可以更加高效地變換光的顏色。“傳統光纖無法實現你想要的每一種顏(yán)色,而(ér)新型光纖通過非線性頻率轉換就能更加自如地變換(huàn)顏色。”巴丁說。其次(cì),硒化鋅光纖不僅在(zài)可見光領域應用廣泛,而且在波長更長的紅外線領域也可以得(dé)到廣泛(fàn)應用。傳統光纖傳(chuán)送紅外線的效率比(bǐ)較低,硒化鋅(xīn)光纖能更高效地傳(chuán)送紅外(wài)線,這一特點(diǎn)的開發利用是令人欣喜的,表明將光纖用作紅外激光器的技術前進了一步。
巴丁解釋說:“目前軍隊使用的激光雷達技術能控製波長為2微米到2.5微(wēi)米範圍的(de)近紅外線,能控製大於5微米範圍的中紅外線就需要更加精密的設備了。而硒化鋅光纖卻可以傳送波(bō)長為15微米的光。”
新的光纖技(jì)術還能用來檢測汙染物和環境中(zhōng)的毒素。據(jù)介(jiè)紹,不同物質能(néng)吸收不同波長的光,水分子能吸收波長為2.6微米的光,某些汙染物(wù)和有毒物(wù)質的分(fèn)子則(zé)能吸收波長更長(zhǎng)的光(guāng)。“如果將長波光(guāng)傳送到大氣層(céng)中,我們就能更清晰地看到其中存在的物質了。”硒化鋅光纖還可能開辟新的研究領域,改進諸如眼睛矯正手術(shù)等激光輔助的外科手術技術。