科学家将红外线转换成蓝光用于杀菌

　　2021年6月25日，日本大阪——一种将红外（IR）辐射转换为蓝光的微腔装置可以安全地日常使用深紫外（DUV）灯进行消毒和灭菌。

　　该设备是由大阪大学的一个搜索小组开发的，它的结构没有极性倒置。由于缺乏对双折射或周期性偏振反转结构的依赖，扩大了器件结构和材料选择的柔韧性，从而使研究人员在选择波长转换为DUV光的结构和材料时具有更大的灵活性。

　　如果要安全地将DUV光用作消毒剂，则需要220至230 nm的DUV波长范围。虽然波长转换为实现这一尚未实现的波长提供了一种可能的解决方案，但由于吸收边缘，传统铁电波长转换材料无法使用。

　　为了实现用于杀菌的DUV光，研究人员利用低双折射顺电材料和介电材料构建了单片、微腔、二次谐波产生（SHG）装置。他们使用了两个高反射率分布式布拉格反射器（DBR），将进入设备的阳光频率提高了一倍。DBRs增强了微腔中基波的强度。在相干长度边缘的极短区域内，有效地产生了反向传播的倍频波。

　　作为应用该方法的第一步，研究人员利用微加工技术构建了氮化镓（GaN）微腔器件，包括干刻蚀和各向异性湿刻蚀，用于垂直和光滑的DBR侧壁。一旦他们证明了GaN微腔中的波长转换，他们在没有极性反转结构的情况下观察到了428 nm的蓝色SHG波。

　　氮化物半导体，如氮化镓和氮化铝（AlN）具有较高的光学非线性，适合用于波长转换器件；AlN由于其高达210 nm的透明度，特别适用于DUV波长转换设备。然而，与传统铁电波长转换器件中的结构一样，利用这些材料实现周期性反转极性结构已被证明是困难的。

　　研究人员希望他们灵活的波长转换方法将使未来的非线性光学器件更容易构建。