由美國賓夕法尼亞大學化學係(xì)教授約翰·巴丁領導的科(kē)研小組,首次研製出具有硒化鋅(xīn)內核的光纖。這(zhè)種光纖能更加自如高效地控製光,激光雷達技術的應用因此更加廣泛,比(bǐ)如(rú)可改良醫學激(jī)光器,優化軍事(shì)上使用的對抗激光器(qì),改進環境感測激光器。相關研(yán)究成果將發表在最新出(chū)版的《先進材(cái)料》雜誌上。
“光(guāng)纖是信息時(shí)代(dài)的基礎(chǔ),這已成為人們的共識。”巴丁說,“光(guāng)纖技術目(mù)前(qián)使用的是玻璃內核,它的發展也因此受到限製(zhì),因為玻(bō)璃的原子排列雜亂無序。而(ér)像硒化(huà)鋅(xīn)這種結晶質化合物的原子排列卻是非常整齊,硒(xī)化鋅的這種排列(liè)方式可以(yǐ)傳送波長更長的光,特別是中紅外線。”
據介紹,這一新技術的關鍵就是將硒化鋅這種化合物嵌入光纖結構中(zhōng),這也是以前(qián)沒有人做過的。巴丁領導的科研小組使用高壓化(huà)學澱積技術,在二氧化(huà)矽(guī)玻璃毛細管內澱積出硒化鋅(xīn)波導核,最(zuì)終研製成了新型光纖(xiān)。這(zhè)種高壓澱積法對在有限空間內製成如此細長的(de)硒(xī)化鋅(xīn)核起著不(bú)可替代的作用。
硒化鋅光(guāng)纖有兩大用途。首先是可(kě)以更(gèng)加高效地變換(huàn)光(guāng)的顏色。“傳統光纖無法實現你想要(yào)的每一種顏色(sè),而新型光纖通過非線性頻率轉(zhuǎn)換就能更加自如地變換顏色。”巴丁說。其次,硒化鋅光纖不僅在可見光領域應用廣泛,而且在(zài)波長更(gèng)長的紅外線領域也可以得到廣泛應(yīng)用。傳統光纖傳送紅外線的(de)效率比較低,硒化鋅光纖能更(gèng)高效地傳送紅外線(xiàn),這(zhè)一特點的開發利用(yòng)是令人欣喜的,表明將光纖用作紅外激光器的技(jì)術前進了一步。
巴(bā)丁解釋說:“目(mù)前(qián)軍隊使用的激光雷達(dá)技術能控製波長為2微米到2.5微米範圍的近紅外線,能控製大於5微米範圍的中紅外線就(jiù)需(xū)要更加精密的設(shè)備了。而(ér)硒化鋅光纖卻可(kě)以傳送波長為15微米的光(guāng)。”
新的光纖技術還能用來檢測汙(wū)染(rǎn)物和環境中的毒(dú)素。據介紹,不同(tóng)物質(zhì)能吸收不同(tóng)波長的光,水分子(zǐ)能吸收波(bō)長為(wéi)2.6微米的光(guāng),某些汙染物和有毒物質的(de)分(fèn)子則能吸收波長更長的光(guāng)。“如果將長(zhǎng)波光傳送到大氣層中,我們就(jiù)能(néng)更清晰地看到其中存在的物質了。”硒化(huà)鋅光纖還可(kě)能開辟新的(de)研究領域,改進諸如眼睛矯正手術等激光輔助的外科(kē)手術(shù)技術。