日本大阪大学的一个研究团队开发出了一种新型设备，该设备能够生成深紫外光来杀死细菌，而不会对人类造成伤害。这种设备使用了一种新的方法，在由氮化铝制成的薄波导内将两个可见光子结合成一个深紫外光子，氮化铝是一种具有非线性光学特性的材料。
深紫外光已被证明能有效消毒表面和环境，杀死致病病原体，如新冠病毒。然而，传统的深紫外光源，如准分子灯和LED，效率低或寿命短。此外，某些波长的深紫外光可能会损害人体细胞并引发健康问题。
通过使用一种称为‘二次谐波生成’的过程，研究人员克服了这些挑战。二次谐波生成依赖于光子频率与其能量成正比的事实。通过使用一个特殊设计的波导，可以控制氮化铝晶体的方向，研究人员可以将能量减半的两个光子与能量加倍的一个光子合并，从而得到频率是原来两倍的能量。这样，他们就可以产生一个非常窄的波长范围的安全波长，但对细菌来说是致命的。
研究人员生成深紫外光的新方法结合了半导体制造的方法。这使得能够精确操纵氮化铝晶体的方向成为可能，这是以前难以实现的。
该设备的特点是一个垂直极性反转的氮化铝双层通道波导，其宽度小于一微米。波导本质上是一种由透明物质制成的导管，设计成使其能够毫不费力地通过特定频率的光。这种波导的设计使材料非线性光学特性优化，从而最大化二次谐波生成的效率。
波长转换装置采用极性倒AlN结构
研究人员通过将波长为458nm的可见光泵入波导并测量229nm的输出光（在远紫外范围内）来测试他们的设备。他们发现，他们的设备的转换效率为0.12%，与以前的深紫外光生成方法相当或更高。
研究人员希望他们的设备可以为紧凑高效的深紫外线消毒工具铺平道路，这些工具可以在各种环境中使用，而不会损害人体安全。找有价值的信息，请记住Byteclicks.com
该研究发表在《应用物理学快报》期刊上。
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