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耶鲁大学新型电泵浦半导体激光器让成像更清晰
录入时间:2015/3/6 13:23:09

耶鲁大学开发的一种新型半导体激光器有望显著提高下一代高科技显微镜、激光投影仪、光刻、全息摄影和生物医学成像的图像质量。

基于混沌空腔激光技术,该技术结合了传统激光器的高亮度优点和发光二极管(LEDs)的低图像损毁性优点。近年来,寻求高速、全景成像应用所需的更好光源,已经成为该研究领域的热点。

来自耶鲁大学应用物理学、电子工程和生物医学工程院系以及耶鲁大学医学院放射诊断学方面的科学家在2月3日出版的《美国国家科学院院刊》对这种新型激光器进行了报道(PNAS, 2015, 112, 5, 1304-01309, DOI: 10.1073/pnas.1419672112)。

研究论文的共同作者、应用物理学与物理学教授A. Douglas Stone说道:“许多基础研究最终都发展为有社会价值的重大发明,混沌空腔激光技术就是其中一个。此前,所有基础工作主要是为了了解尚未投入应用的激光类别——随机激光和混沌激光。最终,通过相关学科知识的综合运用,我们发现这些激光正好可以解决成像和显微镜方面的很多问题。”

在这些问题中有一个被称为“散斑”(speckle),是一种随机的、粒状的图案,由较高的空间相干性(high spatial coherence)引起。在传统激光器中,较高的空间相干性会严重影响成像效果。一种避免散斑的方法是使用LED光源,但对于高速成像来说,LED光源的亮度不够。

这种新型的电泵浦半导体激光器提供了一种不同的解决方案,在产生强烈光发射的同时,具有很低的空间相干性。

“对于全景成像,散斑的对比度应该低于4%,这样才能避免对人们的观察产生干扰。”该论文的通讯作者、应用物理学教授Hui Cao说道,“正如我们文章中展示的那样,标准边射型激光器产生的散斑对比度高达50%,而我们的激光器的散斑对比度只有3%左右。所以这种新型激光器完全消除了全景成像中所遇到的问题。”

该论文的共同作者、放射诊断和生理医学助理教授Michael A. Choma说:“激光散斑是将激光应用于临床诊断的最主要的障碍,我们开发这种无散斑的激光器是极有意义的,而考虑将这一技术应用到临床诊断,开发出一种新的临床诊断方法也是很令人兴奋的。”


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