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    Hacia una fuente de luz ultravioleta profunda de uso diario para esterilización y desinfección

    Fig. 1 Esquema del dispositivo de generación de segundo armónico (SHG) de microcavidad monolítica de GaN en una estructura de pedestal de Si. Crédito:Universidad de Osaka

    Investigadores de la Escuela de Graduados de Ingeniería y el Centro de Información Cuántica y Biología Cuántica de la Universidad de Osaka dieron a conocer un nuevo dispositivo de estado sólido de segunda generación de armónicos (SHG) que convierte la radiación infrarroja en luz azul. Este trabajo puede conducir a una fuente de luz ultravioleta profunda práctica de uso diario para esterilización y desinfección.

    Recientemente, Las fuentes de luz ultravioleta profunda (DUV) han atraído mucha atención en la esterilización y desinfección. Para lograr un efecto bactericida garantizando al mismo tiempo la seguridad del usuario, es deseable un rango de longitud de onda de 220-230 nm. Pero aún no se han desarrollado fuentes de luz DUV en este rango de longitud de onda que sean duraderas y altamente eficientes. Aunque los dispositivos de conversión de longitud de onda son candidatos prometedores, Los materiales ferroeléctricos convencionales de conversión de longitud de onda no se pueden aplicar a dispositivos DUV debido al borde de absorción.

    Dado que los semiconductores de nitruro como el nitruro de galio y el nitruro de aluminio tienen una no linealidad óptica relativamente alta, se pueden aplicar a dispositivos de conversión de longitud de onda. Debido a su transparencia a 210 nm, El nitruro de aluminio es particularmente adecuado para dispositivos de conversión de longitud de onda DUV. Sin embargo, La realización de estructuras con polaridad periódicamente invertida, como los dispositivos ferroeléctricos convencionales de conversión de longitud de onda, ha resultado bastante difícil.

    Los investigadores propusieron un nuevo dispositivo de conversión de longitud de onda de microcavidad monolítica sin una estructura de polaridad invertida. Una onda fundamental se mejora significativamente en la microcavidad con dos reflectores Bragg distribuidos (DBR), y las ondas del segundo armónico contrapropagadoras se emiten eficientemente en fase desde un lado. Como primer paso hacia una fuente de luz DUV práctica, se fabricó un dispositivo de microcavidad de nitruro de galio mediante tecnología de microfabricación, incluido el grabado en seco y el grabado en húmedo anisotrópico para paredes laterales DBR verticales y lisas. Al obtener una onda SH azul, se demostró con éxito la eficacia del concepto propuesto.

    Fig. 2 Imágenes SEM del dispositivo SHG. (a) y (b) dispositivo SHG de microcavidad monolítica de GaN en una estructura de pedestal de Si, (c) Vista de la pared lateral de GaN del dispositivo SHG. Crédito:Universidad de Osaka

    "Nuestro dispositivo se puede adaptar para utilizar una gama más amplia de materiales. Se pueden aplicar a la emisión de luz ultravioleta profunda o incluso a la generación de pares de fotones de banda ancha, ", dice el autor principal Masahiro Uemukai. Los investigadores esperan que debido a que este enfoque no se basa en materiales o estructuras invertidas periódicamente, hará que los dispositivos ópticos no lineales del futuro sean más fáciles de construir.

    Fig. 3 Imagen de la cámara digital de la emisión de luz azul del segundo armónico con una longitud de onda de 428 nm utilizando un filtro de corte de infrarrojos. Crédito:Universidad de Osaka




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