雷射發明至今超過半世紀，然而礙於技術問題，始終難以製造出白色雷射光束，如今終於有了新突破！據國際期刊《Nature Nanotechnology》最新刊載內容，美國研究員成功發明了白光雷射裝置，涵蓋可見光波長範圍的所有光。白光雷射未來可用於顯示器、固態照明、可見光通訊等重要領域。 雷射在過去 50 多年來已發展出各種顏色，唯獨白色例外。這類雷射只能放射特定波長的光並呈現單一色彩，無法合成白光雷射。要達成這個目標，必須製造出能同時放射紅、綠、藍三原色光的單一結構，但要成功生長異質結構、互相不匹配又緊鄰彼此的晶體相當困難，很容易導致所有材料產生嚴重缺陷。

奈米薄片半導體合金奏效，同時激發三原色組成白光

現在這個關鍵問題總算出現解方。美國亞利桑那州立大學（Arizona State University）研究員發明奈米厚度的半導體合金「ZnCdSSe」，由鋅（Zinc）、鎘（Cadmium）、硫（Sulfur）和硒（Selenium）所構成。研究員在其生長階段會隨時調整溫度和相關條件，並掌控所有材料在各個階段中的相互作用，以確保晶體能夠並存。

▲ 異質結構奈米薄片之生長過程示意圖 （圖片來源：《Nature Nanotechnology》）

該奈米薄片分成三部分，經光脈衝激發時會分別產生紅、綠、藍等色，繼而組成白色。研究員能針對個別分部使用與調整光脈衝，控制各分部的發光強度。白光雷射技術所涵蓋的色彩，比起一般光源多了七成。

▲ 奈米薄片各部分所放射出的色彩合成效果 （圖片來源：《Nature Nanotechnology》）

白光雷射將成替代性光源，效能優於 LED

雷射技術可望取代發光二極體（LED）成為主流光源，相較於 LED 照明每瓦 150 流明的發光效率來說，雷射可達每瓦 400 流明，比 LED 更光亮也更節能。而白光雷射技術也可用於顯示器，呈現更精確鮮明的色彩。 此外，可見光通訊也是另一項重要應用。當前主要以 LED 發展 Li-Fi 技術，其數據傳輸速度比 Wi-Fi 快十倍。隨著白光雷射出現，也有望進一步發展 Li-Fi 技術，估計其傳輸速度甚至還要比 LED 快上十倍到一百倍。

目前科學家尚在研究激發雷射光的方法，希望未來能以電力取代光脈衝。

儘管白光雷射技術還沒辦法在短期內實現商業化應用，總是為相關技術發展跨越了一大步，相信在不久的將來便能逐一落實應用。

題圖來源：

• The First White Laser
• ASU researchers demonstrate the world’s first white lasers
• Engineers create world’s first white laser beam
• A monolithic white laser

延伸閱讀：

• Wi-Fi 閃開，光速的 Li-Fi 要來了

（來源：科技新報）