突破微米级扫描仪分辨率限制,光学天线帮助QC激光器执行亚微米级扫描

2007-11-07 08:41:58来源: 电子工程专辑

采用了微型半导体量子级联(QC)激光器的频谱扫描仪,可望用于手持设备,使其可以读出几乎任何样品的化学成分。不幸的是,QC激光器的波长处于微米级,把扫描仪的分辨率限制在了微米级。现在,QC激光器的共同发明人——哈佛大学的Federico Capasso教授,设计出了一种光学天线,通过以纳米级的精度对激光点聚焦,可以使QC激光器执行亚微米级的扫描。

在QC激光器上安装光学天线,可以把它的分辨率提高到其光线波长的100分之一,也就是说,对于7微米的激光,分辨率可达70纳米。使用这种更加聚焦的QC激光的频谱-光子扫描仪,能够实时地对从半导体到医疗样本的各种表面的亚微米级化学成分进行成像。Capasso已申请美国专利,他认为这是一种新型光电扫描设备。

Capasso的光学天线由两根金棒构成,金棒长度为1.2微米,之间的间距为100纳米,集成在QC激光器的上方。通常情况下,7微米激光最小只能聚焦成7微米的激光点。但利用光学天线来聚焦,则可以使激光点小于100纳米。

Capasso与他在贝尔实验室的小组于1994年发明了QC激光器。这是一种半导体激光器,小于体块晶体激光器或者气体激光器。QC激光器是把半导体材料轮换层堆叠在彼此的上面——改变其厚度可以调出特定的波长。

目前正在对QC激光器进行定制,以用于各种不同的应用,从用于半导体测量的频谱扫描仪、污染监控、化学传感和医疗诊断到国土安全。

关键字:聚焦  频谱  纳米  成像

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