光子晶体光纤照亮低功率拉曼转换器前景

 中空光纤(holey fiber)又名光子晶体光纤(photonic crystal fiber)，是一种新兴的光导系统。英国研究人员以填充氢气的中空光纤制造出一种低功率的拉曼转换器(Raman converter)，能将普通激光二极管所发出的激光轻易地转换至其它波段。这项成果可望实现体积小、价格更便宜的紫外光源，应用在诸如肿瘤检测等生医或其它领域上。

　　激光笔及收款机扫描仪中常见的二极管激光器，是一种既便宜又耐用的光源，不过它能提供的波长只限于橘光到红外光。其它波长范围的激光器若非价格昂贵，就是体积庞大，因此科学家一直希望能将二极管激光转换至其它波段。办法之一是让二极管发出的光穿过如氢气之类的拉曼气体(Raman gas)，这类气体能通过振动或转动能阶吸收激发光子，然后发出波长较长的光子。新发出的频移(frequency-shifted)光子在另一个激发光子的协助下，能在另一颗分子上引发拉曼效应，使其发出电场与第一个频移光子同步的光子；这两个光子按此方式继续制造其它光子，最后便能产生新的光束。如果拉曼气体不吸收而是贡献光子，则可产生波长较短的光。

　　二极管通常无法产生足够的光子来进行上述的双光子碰撞 (two-photon collision)，不过巴斯(Bath)大学Philip Russell领导的研究小组提出一种制作低功率转换器的新原理，他们让光穿过宽50微米、长35公尺的中空光纤，该光纤的孔洞按蜂巢晶格排列，中心孔洞直径为7微米，孔洞中充满氢气。呈蜂巢状排列的孔洞形成二维的光子晶体，能透过干涉效应将一定波长的光束局限在光纤中，使其只能沿着中心孔洞传递。

　　研究人员发现相较于传统上统需要白万瓦的激发功率才能产生可观的拉曼频移光束，中空光纤只需4瓦就够了，这是由于激发激光始终在狭窄范围内保持聚焦，因此并不需要大量的光子，再加上光纤长度够长，每个光子都有较多的机会与气体分子作用。

摘自 光纤新闻网