激光发明至今超过半世纪，然而碍于技术问题，始终难以制造出白色激光光束，如今终于有了新突破！据国际期刊《Nature Nanotechnology》最新刊载内容，美国研究员成功发明了白光激光装置，涵盖可见光波长范围的所有光。白光激光未来可用于显示器、固态照明、可见光通讯等重要领域。
激光在过去 50 多年来已发展出各种颜色，唯独白色例外。这类激光只能放射特定波长的光并呈现单一色彩，无法合成白光激光。要达成这个目标，必须制造出能同时放射红、绿、蓝三原色光的单一结构，但要成功生长异质结构、互相不匹配又紧邻彼此的晶体相当困难，很容易导致所有材料产生严重缺陷。
奈米薄片半导体合金奏效，同时激发三原色组成白光
现在这个关键问题总算出现解方。美国亚利桑那州立大学（Arizona State University）研究员发明奈米厚度的半导体合金“ZnCdSSe”，由锌（Zinc）、镉（Cadmium）、硫（Sulfur）和硒（Selenium）所构成。研究员在其生长阶段会随时调整温度和相关条件，并掌控所有材料在各个阶段中的相互作用，以确保晶体能够并存。
▲ 异质结构奈米薄片之生长过程示意图 （图片来源：《Nature Nanotechnology》）
该奈米薄片分成三部分，经光脉冲激发时会分别产生红、绿、蓝等色，继而组成白色。研究员能针对个别分部使用与调整光脉冲，控制各分部的发光强度。白光激光技术所涵盖的色彩，比起一般光源多了七成。
▲ 奈米薄片各分部所放射出的色彩合成效果 （图片来源：《Nature Nanotechnology》）
白光激光将成替代性光源，效能优于 LED
激光技术可望取代发光二极管（LED）成为主流光源，相较于 LED 照明每瓦 150 流明的发光效率来说，激光可达每瓦 400 流明，比 LED 更光亮也更节能。而白光激光技术也可用于显示器，呈现更精确鲜明的色彩。
此外，可见光通讯也是另一项重要应用。当前主要以 LED 发展 Li-Fi 技术，其数据传输速度比 Wi-Fi 快十倍。随着白光激光出现，也有望进一步发展 Li-Fi 技术，估计其传输速度甚至还要比 LED 快上十倍到一百倍。
目前科学家尚在研究激发激光光的方法，希望未来能以电力取代光脉冲。尽管白光激光技术还没办法在短期内实现商业化应用，总是为相关技术发展跨越了一大步，相信在不久的将来能逐一落实应用。
题图来源：
- 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
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