光子晶體光纖照亮低功率拉曼轉換器前景

 中空光纖(holey fiber)又名光子晶體光纖(photonic crystal fiber)，是一種新興的光導系統。英國研究人員以填充氫氣的中空光纖制造出一種低功率的拉曼轉換器(Raman converter)，能將普通激光二極管所發出的激光輕易地轉換至其它波段。這項成果可望實現體積小、價格更便宜的紫外光源，應用在諸如腫瘤檢測等生醫或其它領域上。

　　激光筆及收款機掃描儀中常見的二極管激光器，是一種既便宜又耐用的光源，不過它能提供的波長只限于橘光到紅外光。其它波長范圍的激光器若非價格昂貴，就是體積龐大，因此科學家一直希望能將二極管激光轉換至其它波段。辦法之一是讓二極管發出的光穿過如氫氣之類的拉曼氣體(Raman gas)，這類氣體能通過振動或轉動能階吸收激發光子，然后發出波長較長的光子。新發出的頻移(frequency-shifted)光子在另一個激發光子的協助下，能在另一顆分子上引發拉曼效應，使其發出電場與第一個頻移光子同步的光子；這兩個光子按此方式繼續制造其它光子，最后便能產生新的光束。如果拉曼氣體不吸收而是貢獻光子，則可產生波長較短的光。

　　二極管通常無法產生足夠的光子來進行上述的雙光子碰撞 (two-photon collision)，不過巴斯(Bath)大學Philip Russell領導的研究小組提出一種制作低功率轉換器的新原理，他們讓光穿過寬50微米、長35公尺的中空光纖，該光纖的孔洞按蜂巢晶格排列，中心孔洞直徑為7微米，孔洞中充滿氫氣。呈蜂巢狀排列的孔洞形成二維的光子晶體，能透過干涉效應將一定波長的光束局限在光纖中，使其只能沿著中心孔洞傳遞。

　　研究人員發現相較于傳統上統需要白萬瓦的激發功率才能產生可觀的拉曼頻移光束，中空光纖只需4瓦就夠了，這是由于激發激光始終在狹窄范圍內保持聚焦，因此并不需要大量的光子，再加上光纖長度夠長，每個光子都有較多的機會與氣體分子作用。

摘自 光纖新聞網