白光激光器是世界各國科學(xué)家的重點研究開發(fā)對象。它不僅可以拓展激光應(yīng)用的新領(lǐng)域,而且是新技術(shù)的基礎(chǔ)。非線性晶體的研究是白光激光器研究和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。然而,在研發(fā)過程中,人們往往忽略了輸出白光應(yīng)有的激光特性,并沒有真正達(dá)到“激光進(jìn)、激光出”的效果。因此,白光激光器失去了許多優(yōu)良的特性,阻礙了它的應(yīng)用和發(fā)展。
目前,白激光已經(jīng)在一些領(lǐng)域得到了應(yīng)用,產(chǎn)生白激光的方法很多。如何理解現(xiàn)在誕生的白色激光?白激光的定義是什么?真的能制造出白色激光嗎?
i)白光激光器由于其傳統(tǒng)激光器所不具備的優(yōu)點,在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。產(chǎn)生白光的方法有很多。許多科學(xué)家對白光技術(shù)的研究很感興趣。
激光作為一種人工光源,一直以紅、綠、藍(lán)三原色的形式存在。由于其獨特的“三好一高”(良好的單色性、良好的相干性、良好的指向性和高亮度),在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
由于激光生產(chǎn)的局限性,激光具有良好的單色性,但也成為激光應(yīng)用領(lǐng)域的短板;激光不能產(chǎn)生任何波長的激光,也不能產(chǎn)生超連續(xù)、超寬帶激光。在激光應(yīng)用領(lǐng)域,人們對激光的頻率(或波長)有不同的要求,因此需要非線性晶體的幫助。但許多波長的激光無法產(chǎn)生。
目前,非線性晶體只能產(chǎn)生有限波長的激光。與超寬光譜白光激光器相比,窄波長范圍的白光激光器所能攜帶的能量和信息要少得多。因此,全相干、超連續(xù)、超寬帶、覆蓋太陽光譜的白光激光器成為世界各國科學(xué)家的重點研究對象。白激光的研究和發(fā)展將給激光的應(yīng)用領(lǐng)域帶來革命性的變革和顛覆。
在現(xiàn)實生活中,人們對白色激光最直觀的理解是激光顯示技術(shù)和照明技術(shù)。他們都需要使用覆蓋可見光譜所有波長的白色激光。此外,根據(jù)激光光子攜帶能量和信息的特點,白光激光比波長范圍窄的單色激光具有更多的優(yōu)勢,可以作為光通信和大功率切割的替代光源。
2014年,在諾貝爾獎頒獎典禮上,藍(lán)光之父、諾貝爾獎獲得者中村秀爾說:“未來5-10年,激光照明將取代LED照明?!睘榇?,2016年12月,“中村秀爾激光照明實驗室”在深圳成立。LED照明的創(chuàng)始人中村弘史(Hiroshi Nakamura)現(xiàn)在想顛覆自己的LED照明帝國。
激光顯示作為下一代顯示技術(shù),也受到科技界和企業(yè)界的關(guān)注。與傳統(tǒng)顯示技術(shù)相比,激光顯示在高亮度、清晰度、色域、色彩飽和度、使用壽命等方面具有領(lǐng)先優(yōu)勢,具有巨大的產(chǎn)業(yè)化前景;許多中國企業(yè)掀起了激光電視熱,相關(guān)產(chǎn)品上市。
從根本上講,白光源的研發(fā)和獲取是白光源應(yīng)用的基本前提。
早在2004年,南京大學(xué)的研究團隊就將雙波長激光技術(shù)與光學(xué)超晶格變頻技術(shù)相結(jié)合,首次獲得530mw的白激光輸出。然而,收購方案是復(fù)雜的。基本波源為雙波長輸出激光器,非線性晶體為級聯(lián)光學(xué)超晶格。紅綠藍(lán)三色光是通過兩條基波紅外線的倍頻和三倍頻獲得的,三色光之間的功率比通過調(diào)節(jié)晶體溫度等參數(shù)來調(diào)節(jié),從而獲得白光激光輸出。但白激光不僅難以獲得,而且極不穩(wěn)定。
巧合的是,2011年,美國桑迪亞國家實驗室利用四個獨立的大激光器生產(chǎn)出高質(zhì)量的白色激光器。然而,這些分立的大激光器不適合實際應(yīng)用,如照明或顯示設(shè)備。研究小組還通過研究半導(dǎo)體材料實現(xiàn)了可見光激光器的可調(diào)諧輸出,并通過調(diào)整紅光、紅光和紅光的功率比,實現(xiàn)了白光激光器的復(fù)合。
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