Vet du om mid-infrarøde faststofflasere? (Del 1)

Midt-infrarødt båndrefererer til et visst bånd i det infrarøde bølgelengdeområdet, på grunn av forskjellige applikasjonskrav, har intervallet mellom infrarød bølgelengde forskjellige definisjoner i forskjellige applikasjonsfelt. International Lighting Association definerer mid-infrarød som 3-1000μm; I militæret generelt begrenset til 3-5 μm; Innen laserteknologi refererer det midt-infrarøde laserbølgelengdeområdet vanligvis til et 2-5 μm-bånd.

(1) Romkommunikasjon

Det midt-infrarøde båndet er plassert i absorpsjonsvinduet til atmosfæren. Som man kan se fra figur 1, i det midt-infrarøde båndet, er transmittansen til de fleste bølgelengder over 60 prosent, noen av dem er så høye som 90 prosent, og et lite antall bølgelengder er svært lave på grunn av absorpsjon og transmittans. av CO2-, H2O- og O3-molekyler. Derfor kan den midt-infrarøde laseren realisere langdistanseoverføring i atmosfæren og har et bredt spekter av bruksområder innen fjernmåling, deteksjon og andre felt.

Det midt-infrarøde båndet på 3-5 μm er vinduet med lavt tap, svak turbulens og svak bakgrunnsstøy i atmosfæren, som kan overvinne påvirkningen fra atmosfæriske kanaler godt, og er det ideelle båndet for langdistanselaser kommunikasjon i rommet.

Høyhastighetsdataene som skal overføres, kodes og lastes inn på den optiske bærerutgangen av den midt-infrarøde laserkilden for å danne det midt-infrarøde lasersignalet, og forsterkes deretter av den optiske kraften og senderantennen for å utvide strålen. Hensikten med å utvide strålen er å komprimere divergensvinkelen til strålen og redusere divergenstapet til laserstrålen i atmosfæren, og deretter overføre gjennom den atmosfæriske kanalen til mottakerenden. Den sendes av mottaksantennen og konverteres av den medium infrarøde fotodetektoren, og til slutt behandles av databehandlingsenheten som linjedekoderen, de originale høyhastighetsdataene oppnås.

(2) Medisinske applikasjoner

Vannmolekyler er en viktig del av biologisk vev (vannabsorpsjonsspekteret er vist i figur 3). Den termiske effekten av vannmolekyler på den intense absorpsjonen av 1,9-2μm laser kan oppnå rask hemostase og redusere skaden på menneskelig vev under operasjonen. Derfor er lasere i dette båndet mye brukt i klinisk kirurgi.

Tilfellene som har blitt brukt i klinisk kirurgi inkluderer reseksjon av godartede og ondartede svulster som angioceratom og hjernesvulst, nesekirurgi som nesepolypper, follikulær hyperplasi av den bakre svelgveggen, hypertrofi av den nedre turbinatet, endometrial transposisjon, glandulær cystitt , prostatahypertrofi, litotripsi, lasermyokardperforering, leddsynoviektomi, leddcyster og annet bløtvevsreseksjon og behandling av artrose, etc.

Denne medisinske metoden har fordelene med mindre eller ingen blødninger, ikke behov for tamponader, liten skade, rask tilheling av den skadde overflaten og en enkel kirurgisk metode.

(3) Militære søknader

Retningsbestemt infrarød jamming-teknologi er en slags infrarød aktiv jamming-teknologi, etter at laserstrålen når et visst stråleutvidelsesforhold, når det er et missil som nærmer seg, brukes sporingsenheten til å rette jamming-energien til retningen til det innkommende missilet, noe som forårsaker missilsøkeren mislykkes og avviker fra målet.

United States Naval Laboratory har med suksess utviklet multi-band Anti-ship Tactical Electronic Warfare System (MATES) for det integrerte elektroniske krigføringssystemet (AIEWS), som bruker en lyskilde hovedsakelig i det spektrale området for mellombølge infrarød og fjernbølge. infrarøde laserenheter.

(4) Industriell foredling

Gjennomsiktig plast har en liten absorpsjon på 1μm bånd, mens de fleste organiske materialer har nok absorpsjon på 2μm, slik at de kan brukes direkte i skjæring, sveising, gravering og andre behandlingsfelt av gjennomsiktige materialer. Med den økende populariteten til laser 3D-utskriftsteknologi, vil 3D-utskriftsproduksjonen av gjennomsiktige organiske materialer utvikle seg raskere.

(5) Gassovervåking

Det midt-infrarøde båndet konsentrerer absorpsjonslinjene til et stort antall gassmolekyler, og dets absorpsjonsintensitet er 2-3 ganger sterkere enn det nær-infrarøde båndet. Derfor har den midt-infrarøde laseren et bredt spekter av sivil verdi innen sporgassdeteksjon. Siden absorpsjonstoppene for CO2, CH4 og C2H6 er i båndene på henholdsvis 2,8 μm, 3,2 μm og 3,3 μm, kan den kontinuerlige midt-infrarøde laseren brukes til molekylær spektroskopi for å forbedre følsomheten til sporgassovervåking.

Midt-infrarød solid-state lasergenereringsteknologi

For faststofflaserteknologi kan generasjonsmetodene for det midt-infrarøde båndet deles inn i dopet ione-utslipp og ikke-lineær konverteringsteknologi.

Den direkte emisjonen av dopede ioner er emisjonen av midt-infrarøde fotoner gjennom energinivåovergangen til ioner. Vanlige faststoffaktivatorer inkluderer sjeldne jordarter (Tm3 pluss, Ho3 pluss, Er3 pluss, etc.) og overgangsmetallioner (Fe2 pluss, Cr2 pluss, etc.).

Ikke-lineære frekvenskonverteringsteknikker inkluderer forskjellsfrekvens, optisk parametrisk oscillasjon og stimulert Raman-spredning, som hovedsakelig bestemmes av egenskapene til ikke-lineære krystaller.

(1) Thulium-dopet faststofflaser

Emisjonsbåndet til thuliumlaser er på absorpsjonstoppen for vannmolekyler (1.92-1.94μm), så thuliumlaser er en lovende medisinsk laser med høy effektivitet og lav termisk skade når den brukes i kirurgi. I tillegg kan thuliumdopede lasere brukes som pumpekilder for holmiumdopede lasersystemer og mid-infrarøde parametriske lasere.

Absorpsjonstoppen for thulium-dopete materialer er rundt 790 nm, som er egnet for halvlederpumping. Vanlige thulium-dopet matrisematerialer inkluderer YAG, YLF, LuAG, YAP, etc. I de senere årene har nye gain-medier basert på sesquioxide-keramikk, som Tm: Lu2O3, og Tm:(Lu, Sc)2O3, også blitt mye studert .

Energinivået til thuliumion utvides under påvirkning av krystallfeltet til matrisematerialet, og energinivåbredden og båndintervallet er forskjellige, men de grunnleggende egenskapene er like, og emisjonsspektrumlinjene er hovedsakelig konsentrert i området 1.9-2.1 μm. Justerbar utgang med smal linjebredde kan oppnås ved å justere elementer som volum Bragg-gitter med det brede fluorescensspekteret.

Kontaktinformasjon:

Hvis du har noen ideer, snakk gjerne med oss. Uansett hvor kundene våre er og hvilke krav vi har, vil vi følge vårt mål om å gi våre kunder høy kvalitet, lave priser og den beste servicen.