一种制造杀菌光的新方法

大阪大学研究小组开发出了通过二次谐波产生过程将可见光转换为深紫外光的氮化铝装置。这项工作可能会导致实用设备的发展，可以在使用更少的能量的情况下使用紫外线辐射对表面进行消毒。

　　

虽然人们早就知道紫外线(UV)可以帮助杀死致病病原体，但COVID-19大流行使人们关注到这些技术如何消除环境中的细菌。然而，准分子灯和led可以直接发出所需的深紫外波长的光，通常效率低或寿命短。此外，错误波长的紫外线实际上可能对人体细胞有害。

现在，由大阪大学的研究人员领导的一个团队已经展示了如何使用氮化铝制成的光学装置来产生深紫外光，其方法与以前的方法完全不同。该团队利用了一种称为“二次谐波产生”的过程，该过程依赖于光子或光粒子的频率与其能量成正比的事实。

大多数透明材料对光的响应被认为是“线性的”，即光子不能相互作用。然而，在某些“非线性”材料中，两个光子可以结合成一个光子，具有两倍的能量，因此频率是两倍。在这种情况下，两个可见光子可以合并成一个深紫外光子在一个氮化铝波导不到一微米宽。波导是一种透明材料的通道，其物理尺寸是选定的，因此所需频率的光可以很容易地传播。波导有助于利用材料的非线性光学特性，因此可以以最高的效率产生二次谐波。“我们产生深紫外光的新制造方法借鉴了半导体加工技术，可以精确控制氮化铝晶体的方向。这在过去是很难实现的，”主要作者Hiroto Honda解释道。

原型装置产生的紫外线波长在一个非常窄的范围内，有足够的能量杀死细菌，但对人体基本无害。

通讯作者Ryuji Katayama说:“我们项目的结果有助于表明，在不牺牲人体安全的情况下，深度紫外线消毒工具的紧凑性和效率是可能的。”研究人员希望改进这种方法，以生产比以前的选择消耗更少能量的商用设备。

229 nm far-ultraviolet second harmonic generation in a vertical polarity inverted AlN bilayer channel waveguide,” was published in Applied Physics Express