一种在空气中坚固且可通过风力调谐的液体激光器
发布时间：2023-02-13 09:52:36 阅读数： 23
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来自筑波大学的筑波能源材料科学研究中心的科学家们展示了一种简单的方法来生产离子液体微滴，这些微滴可以作为灵活、持久和可气动调节的激光器使用。与现有的不能在大气中运行的 "液滴激光器 "不同，这项新的发展可能会使激光器能够在日常环境中使用。
莲花植物因其美丽而受到推崇，并具有显著的自清洁特性。水滴不会在荷叶表面变平，而是形成近乎完美的球体并滚落，带走灰尘。这种 "荷花效应 "是由荷叶上的微观凸起引起的。现在，筑波大学的一个研究小组已经利用人工荷花效应创造出可以像激光一样行动的液滴，同时保持稳定达一个月之久。目前可用的 "液滴激光器 "不能在环境条件下使用，因为它们会简单地蒸发，除非被封闭在一个容器内。
在这项新的研究中，一种名为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（EMIBF4）的离子液体与一种染料混合，使其成为一种激光。选择这种液体是因为它的蒸发速度非常慢，并且具有相对较大的表面张力。然后，在石英基底上涂上微小的氟化硅纳米颗粒，使其表面排斥液体。当EMIBF4从一个吸管沉积在上面时，微小的液滴几乎完全保持球形。研究人员表明，该液滴至少可以保持30天的稳定性。
"第一作者Hiroshi Yamagishi教授说："通过数学计算预测，即使暴露在气体对流中，液滴的理想形态和光学特性仍然存在。
形状和对蒸发的稳定性使液滴在用激光泵浦源激发时能够保持光学共振。吹氮气可以通过轻微变形液滴的形状使激光峰值在645至662纳米范围内移动。
"山岸教授说："据我们所知，这是第一个可以通过气体对流进行可逆调谐的液体激光振荡器。
激光液滴还可以用作非常敏感的湿度传感器或气流检测器。研究人员随后采用了一种商业喷墨打印设备，该设备配备了一个可以与粘性液体一起工作的打印头。打印出来的激光液滴阵列无需进一步处理就能工作。
这项研究的结果表明，这种生产方式具有高度的可扩展性，并且易于执行，因此可以很容易地应用于制造廉价的传感器或光通信设备。这项研究可能会带来新的气流检测器或更便宜的光纤通信。
该研究发表在《Laser & Photonics Reviews》杂志上。
更多信息：Hiroshi Yamagishi et al, Pneumatically Tunable Droplet Microlaser, Laser & Photonics Reviews (2023). DOI: 10.1002/lpor.202200874
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