Viete o stredne infračervených polovodičových laseroch? (Časť 1)

Stredné infračervené pásmosa vzťahuje na určité pásmo v rozsahu infračervených vlnových dĺžok, v dôsledku rôznych požiadaviek na aplikáciu má rozsah strednej infračervenej vlnovej dĺžky rôzne definície v rôznych oblastiach použitia. Medzinárodná asociácia osvetlenia definuje stredné infračervené žiarenie ako 3-1000μm; V armáde všeobecne obmedzené na 3-5 μm; V oblasti laserovej technológie sa rozsah vlnových dĺžok stredného infračerveného lasera vo všeobecnosti vzťahuje na pásmo 2-5 μm.

(1) Vesmírna komunikácia

Stredné infračervené pásmo sa nachádza v absorpčnom okne atmosféry. Ako je možné vidieť na obrázku 1, v strednom infračervenom pásme je priepustnosť väčšiny vlnových dĺžok vyššia ako 60 percent, niektoré z nich dosahujú až 90 percent a malý počet vlnových dĺžok je veľmi nízky v dôsledku absorpcie a priepustnosti. molekúl CO2, H2O a O3. Preto môže stredný infračervený laser realizovať diaľkový prenos v atmosfére a má široké uplatnenie v diaľkovom snímaní, detekcii a iných oblastiach.

Stredné infračervené pásmo 3-5 μm je okno s nízkou stratou, slabou turbulenciou a slabým hlukom pozadia v atmosfére, ktoré dokáže dobre prekonať vplyv atmosférických kanálov a je ideálnym pásmom pre laser na veľké vzdialenosti. komunikácia vo vesmíre.

Vysokorýchlostné dáta, ktoré sa majú prenášať, sú zakódované a načítané na výstup optického nosiča stredným infračerveným laserovým zdrojom, aby sa vytvoril stredný infračervený laserový signál, a potom zosilnený optickým výkonom a vysielacou anténou na rozšírenie lúča. Účelom rozšírenia lúča je stlačiť uhol divergencie lúča a znížiť stratu divergencie laserového lúča v atmosfére a potom preniesť cez atmosférický kanál na prijímací koniec. Vysiela sa prijímacou anténou a konvertuje sa stredným infračerveným fotodetektorom a nakoniec sa spracuje jednotkou na spracovanie údajov, ako je napríklad linkový dekodér, získajú sa pôvodné vysokorýchlostné údaje.

(2) Lekárske aplikácie

Molekuly vody sú dôležitou súčasťou biologického tkaniva (absorpčné spektrum vody je znázornené na obrázku 3). Tepelný účinok molekúl vody na intenzívnu absorpciu 19-2μm lasera môže dosiahnuť rýchlu hemostázu a znížiť poškodenie ľudského tkaniva počas operácie. Preto sú lasery v tomto páse široko používané v klinickej chirurgii.

Prípady, ktoré sa používajú v klinickej chirurgii, zahŕňajú resekciu benígnych a malígnych nádorov, ako je angioceratóm a mozgový nádor, operácie nosa, ako sú nosové polypy, folikulárna hyperplázia zadnej faryngálnej steny, hypertrofia dolnej mušle, transpozícia endometria, glandulárna cystitída , hypertrofia prostaty, litotrypsia, laserová perforácia myokardu, synoviektómia kĺbov, resekcia cysty kĺbov a iných mäkkých tkanív a liečba osteoartrózy atď.

Výhodou tejto medicínskej metódy je menšie alebo žiadne krvácanie, nie je potrebná tamponáda, malé poranenie, rýchle hojenie poraneného povrchu a jednoduchá chirurgická metóda.

(3) Vojenské aplikácie

Smerová infračervená technológia rušenia je druh infračervenej aktívnej technológie rušenia, keď laserový lúč dosiahne určitý pomer expanzie lúča, keď sa blíži raketa, sledovacie zariadenie sa používa na nasmerovanie rušiacej energie do smeru prichádzajúcej rakety, čo spôsobí hľadač rakety zlyhá a odchýli sa od cieľa.

Námorné laboratórium Spojených štátov amerických úspešne vyvinulo viacpásmový protilodný taktický elektronický bojový systém (MATES) pre integrovaný elektronický bojový systém (AIEWS), ktorý využíva svetelný zdroj najmä v spektrálnom rozsahu stredových vĺn infračerveného a vzdialeného infračervené laserové zariadenia.

(4) Priemyselné spracovanie

Transparentné plasty majú malú absorpciu v pásme 1 μm, zatiaľ čo väčšina organických materiálov má dostatočnú absorpciu 2 μm, takže ich možno priamo použiť pri rezaní, zváraní, gravírovaní a iných oblastiach spracovania priehľadných materiálov. S rastúcou popularitou technológie laserovej 3D tlače sa bude výroba transparentných organických materiálov 3D tlačou rozvíjať rýchlejšie.

(5) Monitorovanie plynu

Stredné infračervené pásmo koncentruje absorpčné čiary veľkého počtu molekúl plynu a jeho intenzita absorpcie je 2-3-krát silnejšia ako intenzita blízkeho infračerveného pásma. Preto má stredný infračervený laser široký rozsah civilnej hodnoty v oblasti detekcie stopových plynov. Pretože absorpčné píky CO2, CH4 a C2H6 sú v pásmach 2,8 μm, 3,2 μm a 3,3 μm, kontinuálny stredný infračervený laser možno použiť na molekulárnu spektroskopiu na zlepšenie citlivosti sledovania stopových plynov.

Technológia generovania polovodičových laserov v strednej infračervenej oblasti

Pre laserovú technológiu v pevnej fáze možno metódy generovania stredného infračerveného pásma rozdeliť na technológiu priameho vyžarovania iónov a nelineárnej konverzie.

Priama emisia dopovaných iónov je emisia stredných infračervených fotónov prostredníctvom prechodu energetickej hladiny iónov. Bežné aktivátory v tuhom stave zahŕňajú ióny vzácnych zemín (Tm3 plus, Ho3 plus, Er3 plus atď.) a ióny prechodných kovov (Fe2 plus, Cr2 plus, atď.).

Techniky nelineárnej frekvenčnej konverzie zahŕňajú rozdielovú frekvenciu, optickú parametrickú osciláciu a stimulovaný Ramanov rozptyl, ktoré sú určené hlavne vlastnosťami nelineárnych kryštálov.

(1) Tuliový laser dopovaný tuliom

Emisné pásmo tuliového lasera je na absorpčnom maxime molekúl vody (1.92-1,94μm), takže tuliový laser je sľubný medicínsky laser s vysokou účinnosťou a nízkym tepelným poškodením pri aplikácii v chirurgii. Okrem toho môžu byť lasery dopované thúliom použité ako čerpacie zdroje pre laserové systémy dopované holmiom a stredne infračervené parametrické lasery.

Absorpčný pík materiálov dopovaných thúliom je okolo 790 nm, čo je vhodné na čerpanie polovodičov. Bežné matricové materiály dopované thúliom zahŕňajú YAG, YLF, LuAG, YAP atď. V posledných rokoch boli široko študované aj nové ziskové médiá založené na seskvioxidovej keramike, ako sú Tm:Lu2O3 a Tm:(Lu, Sc)2O3. .

Energetická hladina tuliového iónu sa rozširuje pôsobením kryštálového poľa matricového materiálu a šírka energetickej hladiny a interval pásma sú rôzne, ale základné charakteristiky sú podobné a čiary emisného spektra sú sústredené hlavne v rozsahu 1.9-2.1 μm. Laditeľný výstup s úzkou šírkou čiary možno dosiahnuť ladiacimi prvkami, ako je objemová Braggova mriežka so širokým fluorescenčným spektrom.

Kontaktné informácie:

Ak máte nejaké nápady, neváhajte sa s nami porozprávať. Bez ohľadu na to, kde sú naši zákazníci a aké sú naše požiadavky, budeme nasledovať náš cieľ poskytovať našim zákazníkom vysokú kvalitu, nízke ceny a najlepšie služby.