紫外研究又获新进展,UVC紫外随机激光、高功率密度UV集成光源


河北大学物理科学与技术学院UVC紫外随机激光研究取得新进展

近期,河北大学物理科学与技术学院发光与显示研究组杨艳民教授团队与昆明理工大学等校外机构合作,在UVC紫外随机激光研究方面取得新进展。

据了解, 紫外固态光源,特别是短波紫外波段,在高密度光学数据存储、生物医学研究以及水和空气净化和消毒等方面的潜在应用引起了人们的极大关注。上转换技术作为产生固态短波长激光器的手段之一,可以将低能光子转化为高能光子。这种方法结构简单,而且不需要严格的相位匹配条件。然而由于多光子吸收过程中较高的无辐射跃迁几率,短波上转换紫外激光仍然难以实现。


紫外研究又获新进展,UVC紫外随机激光、高功率密度UV集成光源


杨艳民团队利用450 nm蓝色激光激发,通过双光子吸收成功地从 Pr3+掺杂的YPO4 晶中获得了UVC 随机激光,其中波长范围为230-250 nm的UVC随机激光也是目前上转换激光发射的最短波长。


瓦级深紫外LED集成光源获得新研究进展,最高输出功率达到1.88W


近日,广东省松山湖材料实验室第三代半导体团队和北京大学王新强教授团队合作,采用COB集成技术设计开发了275nm、265nm及255nm三种波长的瓦级输出功率的深紫外LED集成光源,其最高输出功率达到1.88W。光源采用密集排布的芯片阵列,195颗芯片以15串13并的方式接入电路,发光区域仅为3.4 cm×3.4cm,出光均匀。通过采用AlN高导热陶瓷基板,并配备铜散热板和散热风扇,有效地提高了集成光源的散热性能。


紫外研究又获新进展,UVC紫外随机激光、高功率密度UV集成光源

图1. 深紫外LED集成光源的(a)光输出功率与电流关系曲线,插图为其实物图;(b)电压与电流关系曲线;(c)电光转换效率与电流关系曲线;(d)归一化光谱。

由于其极高的输出功率,深紫外LED集成光源展示了优异的杀菌效果。对于表面杀菌场景,1秒内即实现了对距离5cm处的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌及白色念珠菌等多种代表性致病菌的99.9%以上的杀灭。对于空气杀菌场景,通过将其与L型铝制风管(带有鼓风风扇)结合制备而成的空气杀菌模组,30分钟内实现了对20m³空间内空气中的白色葡萄球菌超过97%的杀灭。

紫外研究又获新进展,UVC紫外随机激光、高功率密度UV集成光源

图2. 深紫外LED集成光源的表面杀菌效果图。(a)金黄色葡萄球菌,杀菌前;(b)大肠杆菌,杀菌前;(c)白色念珠菌,杀菌前;(d)金黄色葡萄球菌,杀菌后;(e)大肠杆菌,杀菌后;(f)白色念珠菌,杀菌后。

同时,采用三种不同波长的深紫外LED集成光源进行了最佳杀菌波长的探索,结果表明,在相同辐照剂量下,对于金黄色葡萄球菌,265nm和255nm紫外线的杀灭率相当,均大于275nm紫外线的杀灭率,说明其最佳杀菌波长可能在260nm左右,与DNA的吸收峰相吻合。该工作展示了高功率深紫外LED集成光源的优异杀菌效果,以及未来在杀菌消毒领域应用中的巨大潜力。后续,该团队将继续基于新开发的高电光效率(WPE>5%)、多发光波长(255~325 nm)的UVC/UVB-LED芯片,进行更高功率的紫外LED集成光源的开发及应用场景探索。

资料来源:河北大学物理科学与技术学院、半导体学报

论文链接:http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/7/072301

发表评论
留言与评论(共有 0 条评论) “”
   
验证码:

相关文章

推荐文章