美國(guó)研究人員開發(fā)出一種微型光泵浦激光器，可以在活組織內(nèi)運(yùn)行而不會(huì)對(duì)組織造成傷害。研究人員稱，這一新型設(shè)備拓寬了相干納米級(jí)光的應(yīng)用范圍，有望在生物成像領(lǐng)域大顯身手。相關(guān)論文刊登在近日的《自然·材料》雜志上。

小型化的光泵浦激光器具有很好的應(yīng)用前景，可為量子光子學(xué)研究、體內(nèi)細(xì)胞成像等應(yīng)用生成相干光。但目前的納米級(jí)光泵浦激光器不僅效率低，且大都需要短波如紫外線來(lái)激勵(lì)，而一些非常規(guī)環(huán)境，如人體組織，非常容易受到紫外線和低效操作所產(chǎn)生的多余熱量的傷害，因而無(wú)法使用此類激光器。

此次，由美國(guó)西北大學(xué)和哥倫比亞大學(xué)研究人員合作開發(fā)的等離激元—納米陣列上轉(zhuǎn)換激光器，有效克服了上述問題。該激光器利用光子上轉(zhuǎn)換機(jī)制，可以用較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光激發(fā)，將低能量的“生物友好型”紅外光子上轉(zhuǎn)換為可見的激光束。除可用較長(zhǎng)波光激發(fā)外，該激光器的閾值也極低，比任何現(xiàn)有激光器都要小一個(gè)數(shù)量級(jí)。

新型激光器的厚度只有50—150納米，大約是人類頭發(fā)直徑的千分之一，可以在極為狹窄的空間，如量子電路和微處理器中運(yùn)行。由于其主要是由具有生物兼容性的玻璃制成，所以可被安裝在活組織內(nèi)并能正常工作，而不會(huì)對(duì)組織造成損害。這使其有望在生物成像領(lǐng)域大顯身手，幫助醫(yī)生感知疾病生物標(biāo)志物或治療癲癇等神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

研究人員指出，微型激光器具有廣闊的應(yīng)用前景，但囿于穩(wěn)定性等問題而受到限制，而他們開發(fā)的光泵浦激光器能在近紅外頻段下提供超穩(wěn)定的定向輸出，大大拓寬了相干納米級(jí)光的應(yīng)用范圍，從而有望讓一些以前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。