日用深紫外光源消毒更近一步

日本研究人员用高反射率分布布拉格反射器构造GaN光学微腔，使入射光的频率增加一倍

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型固态二次谐波发生 (SHG) 器件，可将红外辐射转换为蓝光。这项工作可能会产生一种实用的日用深紫外光源进行杀菌消毒。

近年来，深紫外（DUV）光源在杀菌消毒方面备受关注。为了在确保使用者安全的同时实现杀菌效果，220-230nm的波长范围是可取的。但尚未开发出该波长范围内既耐用又高效的 DUV 光源。尽管波长转换器件是有希望的候选者，但由于吸收边缘，常规铁电波长转换材料不能应用于深紫外器件。

由于GaN和AlN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。由于它的透明度为 210 nm，AlN 特别适用于 DUV 波长转换器件。然而，实现像传统铁电波长转换器件那样具有周期性反转极性的结构已被证明是相当困难的。

研究人员提出了一种没有极性反转结构的新型单片微腔波长转换器件。基波在具有两个分布式布拉格反射器 (DBR) 的微腔中得到显著增强，并且反向传播的二次谐波从一侧有效地同相发射。作为迈向实用 DUV 光源的第一步，通过微加工技术制造了 GaN 微腔器件，包括用于垂直和光滑 DBR 侧壁的干法蚀刻和各向异性湿法蚀刻。通过获得蓝色 SH 波，成功证明了所提出概念的有效性。

“我们的器件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倒置结构，这将使未来的非线性光学器件更容易构建。

参考资料

'Monolithic microcavity second harmonic generation device using low birefringence paraelectric material without polarity-inverted structure' by Tomoaki Nambu et al; Applied Physics Express, Volume 14, Number 6 (2021)