半导体激光器的应用与新波长的实例

半导体激光器的应用与新波长的实例：

     据目前，半导体激光器已经开发出了多种新的输出波长，以满足更多应用需求。其中405 ～ 440nm 的波长范围是人们比较感兴趣的一个波段，目前其应用主要是低功率应用，405nm波长在蓝光光盘中的应用就是一个很好的例子。如果人们能够实现更大的氮化镓（GaN）晶圆，例如宽10mm、谐振长度1mm，那么由这个芯片上的多个发射器实现的功率则可以达到几瓦级（～ 4W）。波长在405 ～ 440nm范围内、输出功率可达几瓦的高功率半导体激光器可用于以下领域：
　　● 丝网印刷中的环氧树脂固化
　　● 印刷与半导体行业中的光刻
　　● 掺镨（Pr）晶体和光纤的光学泵浦

　　然而，随着蓝光半导体激光器的问世，最近几年人们似乎对绿光半导体激光器的研发放慢了脚步。当然，最近也出现了一些有关波长515nm的低功率半导体激光器的报道。预计在今后几年内，高功率绿光半导体激光器产品将会相继出现。

　　在可见光谱中，另一个引人关注的波段是630 ～ 690nm。该波段范围内的低功率产品通常用于指示器和DVD 应用中。基于砷化镓（GaAs）晶圆上的铟镓铝磷（InGaAlP）结构的半导体激光器巴条，能够实现高功率半导体激光器，其在630nm 的输出功率可达几瓦，在680nm 的输出功率最高约达20W。

　　这些波长可用于光动力治疗（PDT）、泵浦Cr3+:LiCAF/Cr3+:LiSAF固体激光器以产生超短脉冲、照明、全息以及显示等诸多领域。在显示应用中，通常是将绿光和蓝光混合使用，以获得白光效果。

　　光动力治疗与光敏剂一起工作，光敏剂被注射人体用于治疗人体病变组织。经过很短的一段时间（通常在一小时之内）后，光敏剂会在人体的特殊部位（如肿瘤部位）聚集积累。不同的光敏剂对波长有不同的选择性。通过使用高强度光，光敏剂分子被激活，并且一旦其恢复到基态，可以产生具有高度活性的氧自由基，从而能够破坏周围的细胞组织（如肿瘤细胞）。

　　808 ～ 976nm 这一波段通常被认为是高功率半导体激光器的标准输出波长范围。人们对这个波段的开发研究最久，目前半导体激光器已经能够输出多种波长，用于固体激光器材料的泵浦（见表2）。
目前，人们还在针对表2 中列出的波长进行功率方面的发展与优化，使其更具可用性。这些波长几乎能够适合各种不同晶体（如Nd:YAG）中的激活离子（在大多数情况下是稀土离子）的各种吸收谱线。

　　除了泵浦固态激光材料外，在过去的几年中人们还为这些波长开辟出了一些新的应用领域。首先是碱性气体的光泵浦，以便为核磁共振成像（MRI）中的医疗诊断产生自旋极化稀有气体。在这种应用中，铷和氙同位素（Xe127） 的混合气体， 被放入位于高压磁场中的光学单元中。用794.8nm 的圆偏振光均匀地照射该单元，铷被激活，然后通过碰撞将其自旋传送到氙同位素的内核。随后，自旋极化的氙同位素可以被冻结，保存自旋极化状态。这个过程被用于MRI中，以显示心脏或肺部的活动情况。为了获得必需的波长，半导体激光器只采用了温度调节功能，气态转变所需要的小线宽，可以利用一个布拉格光栅（VBG）使半导体激光器的线宽窄化来实现。

　　在铷和氙同位素中所产生的现象，也可以在其他碱性气体（如铯）和其他惰性气体（如He3）中产生。碱性气体只是用来产生自旋极化的稀有气体，这是唯一引入到病人体内的元素，在诊断治疗结束后，其对人体不会产生任何负面影响。

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