跨越光和物質(zhì)世界的極化不穩(wěn)定粒子，密歇根大學(xué)研究人員驗(yàn)證了一種新型、實(shí)用、更有效地制造相干激光束的方法。

　　他們制造了第一臺(tái)由電流而不是光供電的極化激光器，并且可以在室溫條件下工作，而不是零攝氏度以下。

　　這些特性使曾經(jīng)少數(shù)開(kāi)發(fā)的激光器設(shè)備進(jìn)入現(xiàn)實(shí)生活，他代表了自1960年最普通半導(dǎo)體二極管激光器誕生以來(lái)的又一里程碑，這一技術(shù)的獨(dú)特之處在于使用電作為燃料而不是光。

　　這項(xiàng)工作可以推動(dòng)激光器應(yīng)用計(jì)算機(jī)芯片替代導(dǎo)線連接，制作更小、功能更強(qiáng)大電子產(chǎn)品。也可以拓寬醫(yī)療設(shè)備和治療方法及更多方面的應(yīng)用。

　　圖1 美國(guó)密歇根大學(xué)研究人員展示了第一臺(tái)實(shí)用極化激光器，制造激光束比傳統(tǒng)激光器更為有效，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，他們提出了一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)，包括從設(shè)備的頂部和底部移動(dòng)所需的反射鏡到邊緣。鏡子由灰色條表示，黃色是研究者激發(fā)激光的電極，紫色是氮化鎵半導(dǎo)體，能夠維持極化的理想條件

　　研究人員并沒(méi)有考慮開(kāi)發(fā)該設(shè)備的具體應(yīng)用，他們指出當(dāng)人們創(chuàng)造出傳統(tǒng)激光器的時(shí)候，并沒(méi)有想到激光器如今變得無(wú)處不在，如今激光器應(yīng)用于光纖通信、互聯(lián)網(wǎng)、有線電視、DVD播放機(jī)、眼科手術(shù)、機(jī)器人傳感和國(guó)防技術(shù)，等等。

　　發(fā)生極化一部分是光一部分是物質(zhì)，極化激光器利用這些粒子來(lái)發(fā)光，預(yù)計(jì)比傳統(tǒng)激光器更為節(jié)能，采用同樣材料制成的新型樣機(jī)運(yùn)行所需電力比傳統(tǒng)激光器少1000倍。

　　這一數(shù)字是很巨大的，在過(guò)去五十年里，我們一直依賴(lài)激光器產(chǎn)生相干光，如今我們依據(jù)全新理論也可以產(chǎn)生相干光。

　　巴塔查里亞的系統(tǒng)技術(shù)上不是激光器，這一術(shù)語(yǔ)最初是受激輻射光放大的首字母縮略詞，極化激光器不是受激輻射發(fā)射，而是激發(fā)極化散射。

　　典型激光器由光泵浦增益介質(zhì)材料放大信號(hào)，在泵浦之前，增益介質(zhì)中的大多數(shù)電子處于最低能量態(tài)，即基態(tài)。一旦受光或電流沖擊，電子吸收能量轉(zhuǎn)移到更高能級(jí)態(tài)，積累一段時(shí)間，高能級(jí)電子比低能級(jí)電子多，設(shè)備達(dá)到了“粒子束反轉(zhuǎn)”狀態(tài)。一旦有光或電流對(duì)激發(fā)電子起相反效果，這些電子又回到基態(tài)并釋放光。

　　而偏振激光器并不依賴(lài)這種“粒子束反轉(zhuǎn)”，所以它不需要很多的啟動(dòng)能量來(lái)激發(fā)電子，然后再逼其釋放光子，閾值電流非常小，這是一個(gè)非常有吸引力的特征。

　　該研究小組采用合適的材料，包括堅(jiān)硬、透明的半導(dǎo)體氮化鎵，并配以獨(dú)特的設(shè)計(jì)來(lái)維持受控鼓勵(lì)極化形成然后發(fā)光。

極化是通過(guò)光子或光粒子與激子(電子-空穴對(duì))結(jié)合產(chǎn)生作用機(jī)理。電子帶負(fù)電荷，而空穴是技術(shù)上不存在的電子，但是其行為好像帶正電。激子只有在恰到好處的條件下才與光粒子融合，光或電流太強(qiáng)會(huì)過(guò)早打破激子，只有剛剛好才能形成極化，然后在系統(tǒng)周?chē)鷱椞钡侥芰肯幕氐侥芰炕鶓B(tài)。在極化衰減及此過(guò)程中釋放出單一色光束。

　　研究小組演示的光束是功率非常低(1W的百萬(wàn)分之一)的紫外線，對(duì)比之下，CD播放機(jī)里面的激光器的功率是千分之一瓦。

　　研究人員認(rèn)為這是第一個(gè)可以實(shí)際使用在芯片上的極化激元激光器。