向日常使用的深层紫外线光源杀菌消毒迈进一步

大阪大学工程研究生院和量子信息与量子生物学中心的研究人员推出了一种新的固态二次谐波产生(SHG)装置，可以将红外辐射转换为蓝光。本工作为研制一种实用的日常使用的深紫外光源提供了依据。

近年来，深紫外(DUV)光源在杀菌消毒方面受到了广泛的关注。为了在保证用户安全的同时实现杀菌效果，波长范围为220-230 nm是可取的。但是在这个波长范围内，既耐用又高效的DUV光源还没有开发出来。虽然波长转换器件是很有前途的候选器件，但传统的铁电波长转换材料由于吸收边缘的原因不能应用于DUV器件。

由于氮化镓和氮化铝等氮化物半导体具有较高的光学非线性，因此可以应用于波长转换器件。由于其透明度高达210 nm，氮化铝特别适合用于DUV波长转换器件。然而，实现周期性极性反转的结构，如传统的铁电波长转换器件，已被证明是相当困难的。

研究人员提出了一种新型的单片微腔波长转换装置，没有极性反转结构。采用两个分布式布拉格反射器(DBR)后，基波在微腔中得到显著增强，并从一侧有效地相位发射出对传播的二次谐波。作为实现实用DUV光源的第一步，采用微加工技术制备了氮化镓微腔器件，包括垂直和光滑DBR侧壁干刻蚀和各向异性湿刻蚀。通过获得蓝色SH波，成功地证明了所提概念的有效性。

“我们的设备可以适应使用更广泛的材料。它们可以应用于深紫外光发射，甚至宽带光子对的产生，”资深作者Masahiro Uemukai说。研究人员希望，由于这种方法不依赖于材料或周期性反转结构，它将使未来的非线性光学器件更容易构建。