来自奥地利、美国和瑞士的科学家组成的国际科研团队，研制出了首个中红外波长范围超级反射镜，有望用于测量微量温室气体或用于切割和焊接的工业激光器等领域。研究论文发表于最新一期《自然-通讯》杂志。 在可见光波长范围内，现有金属反射镜的反射率为99%。在近红外范围，专用反射镜涂层的反射率高达99.9997%；但迄今最好的中红外反射镜的反射率为99.99%，光子丢失率是近红外超反射镜的33倍。

人们一直希望将超反射镜技术扩展到中红外领域，以促进很多领域取得重大进展，如测量与气候变化有关的微量气体、分析生物燃料，以及提升广泛应用于工业和医疗领域的切割激光器和激光手术刀的性能等。

此次，研究团队研制出的中红外超反射镜的反射率高达99.99923%。为制造出中红外超级反射镜，研究团队结合传统薄膜涂层技术与新型半导体材料和方法，开发出一种新涂层工艺。为此，他们先研制出直径为25毫米的硅基板，然后让高反射半导体晶体结构在10厘米的砷化镓晶片上生长，接着将其分成更小的圆形反射镜，再将这些反射镜安装到硅基板上，得到了超级反射镜并证明了其性能。

研究人员指出，这款新型超反射镜的一个直接应用是显著提高中红外气体分析光学设备的灵敏度，可准确计量微量环境标志物，如一氧化碳等。

中红外波段下首个超级反射镜的诞生，标志着反射镜领域的重大突破。经过美国、奥地利和瑞士专家组成的国际科研团队的共同努力，反射率高达99.99923%的超级反射镜问世。这一科技创新不仅在传感器领域可以精确感知环境光学变化，还可广泛应用于制造业中的激光切割和焊接等领域，为工业生产带来更高精密度和效率。本文将对这一超级反射镜的研发过程和性能特点进行详细描述。

超级反射镜的背景和意义

在探讨超级反射镜的意义之前，需要先了解传统的金属反射镜和近红外波长范围的反射率。传统金属反射镜在可见光波长范围内的反射率最高为99%，即每反射99个光子就会损失1个光子。而在近红外范围内的反射率为99.9997%，相比之下仅损失3个光子。然而，将反射镜的性能扩展到中红外波段一直是科学家们的挑战。目前市场上最好的中红外反射镜的反射率为99.99%，光子丢失率是近红外超反射镜的33倍。因此，开发具有更高反射率的中红外超级反射镜具有重要的科学意义和应用价值。

超级反射镜的研发过程

为了实现中红外波段下的超级反射镜，国际科研团队结合传统薄膜涂层技术和新型半导体材料，开发了一种新的涂层工艺。具体研发过程如下：

1.制备硅基板：研究团队先制备直径为25毫米的硅基板，作为超级反射镜的基础材料。这种硅基板具有较好的光学特性和物理性能，可为后续的涂层生长提供支撑。

2.生长高反射半导体晶体结构：在25毫米硅基板上，团队将高反射半导体晶体结构生长在10厘米的砷化镓芯片上。这种半导体材料具有较高的折射率和反射率，可以增强反射镜的反射性能。

3.制作小圆形反射镜：生长完高反射半导体晶体结构后，团队将其分割成更小的圆形反射镜。这样的设计可以增加反射镜的表面积，从而进一步提高反射率。

4.安装反射镜：最终，研究团队将这些小圆形反射镜安装到硅基板上，完成超级反射镜的制作过程。经过一系列的优化和调整，反射率达到了惊人的99.99923%。

超级反射镜的应用前景

超级反射镜的问世将为许多行业带来广阔的应用前景。

以下是一些可能的应用领域：

1.传感器技术：装备超级反射镜的传感器可以更精确地感知环境光学变化，例如光强、波长等参数。这对于自动驾驶、无人机、环境监测等领域具有重要的意义。

2.精密加工：在制造业中，超级反射镜可用于激光切割和焊接等领域。高反射率将提高光束的聚焦度和能量利用率，带来更精密的加工效果。

3.光学仪器：超级反射镜可以用于光学仪器中，如光谱仪、光学显微镜等。反射率的提高将有助于提高仪器的灵敏度和分辨率。