摘要 近日,来自英国斯特拉斯克莱德大学的一个科研团队利用金刚石的特性研制出了一种新型高性能多功能拉曼激光,这种激光能产生更高能量的光束,比现有的拉曼激光具有更大范围的颜色。该技术或将开启...
近日,来自英国斯特拉斯克莱德大学的一个科研团队利用人造金刚石的特性研制出了一种新型高性能多功能拉曼激光,这种激光能产生更高能量的光束,比现有的拉曼激光具有更大范围的颜色。该技术或将开启新的应用领域,用于皮肤病变的治疗、糖尿病引发的眼疾治疗和空气污染检测以及航空工程等。该科研项目由英国工程和物理科学研究理事会(EPSRC)赞助支持。
特点一:首例可调谐的金刚石拉曼激光。该激光的光束颜色可以根据实际需要进行调整,例如血管病变就需要这种激光提供高能量的黄色、橙色光束对病变区进行治疗同时还不会对周围组织造成伤害,而一般的拉曼激光则达不到这种技术水准。支撑该技术的重要因素则在于金刚石优越的光学性能使得激光能够产生一系列的颜色,而这一系列的颜色又是传统激光所望尘莫及的。
特点二:连续不断的金刚石拉曼激光。只能产生短脉冲光束的激光是不适合医学治疗和其他应用领域的(例如短脉冲激光会伤害眼部的微组织);而这种新型的金刚石拉曼激光在对高度敏感的病变区进行治疗时会产生相应的声干扰。
领导监管该项目的Martin Dawson教授说,研发出的这一新型激光可以产生从电磁频谱中的紫外线区到可见光区,一直到红外区的光线。这意味着以往激光应用中的很多技术空白或将得到补充和完善。
传统拉曼激光在改变光束颜色时采用的是硅材料,而由于硅材料本身性能的局限,激光的能量和颜色范围都很小;例如硅材料有限的导热性能就大大限制了激光输出,而性能一般的光学特性又不能有效的产生有用光束。相比之下,金刚石优越的导热性能、硬度、光学特性都使其成为理想的激光材料。
该项目首席研究员Alan Kemp说,将金刚石单晶应用到激光领域,可以说是打开了技术应用的一扇新的大门。一个最关键的收益就是很小的一块金刚石单晶即可产生足够能量的激光。过去,传统拉曼激光需要3-6厘米长的材料;而现在,新型激光只需2-6毫米的金刚石单晶就可以产生同样能量的光束。这一突破使得激光在空间有限的技术领域得到更广泛的应用,例如航空技术和医学这些高能量激光需求大而空间又有限的领域。
该团队与元素六公司一直保持密切合作关系,后者则是人造金刚石制造的世界领导者。相比于天然钻石,人造金刚石价格实惠,且更适用于激光技术领域,因为人造金刚石在制作工艺中可以提供更为精密的光学性能,这是天然钻石所无法媲美的。(编译自” Diamonds Are a Laser Scientist's New Best Friend”)