Laser tunable inframerah cedhak-infra merah nganti tengah-tengah

Dhéfinisi sawetara spektral sing beda.

Umumé, nalika wong ngomong babagan sumber cahya infra merah, padha ngrujuk marang cahya kanthi dawa gelombang vakum luwih saka ~700-800 nm (wates ndhuwur rentang dawa gelombang sing katon).

Watesan ngisor dawa gelombang spesifik ora ditetepake kanthi jelas ing katrangan iki amarga persepsi mripat manungsa babagan infra merah alon-alon mudhun tinimbang dipotong ing tebing.

Contone, respon cahya ing 700 nm kanggo mripat manungsa wis banget kurang, nanging yen cahya cukup kuwat, mripat manungsa malah bisa ndeleng cahya cemlorot dening sawetara dioda laser karo dawa gelombang ngluwihi 750 nm, kang uga ndadekake infrared. laser resiko safety. --Sanajan ora banget padhang ing mripat manungsa, daya nyata bisa uga dhuwur banget.

Kajaba iku, kaya kisaran wates ngisor sumber cahya infra merah (700~800 nm), kisaran definisi watesan ndhuwur sumber cahya infra merah uga ora mesthi. Umumé, kira-kira 1 mm.

Ing ngisor iki sawetara definisi umum saka pita inframerah:

Wilayah spektral inframerah cedhak (uga disebut IR-A), rentang ~750-1400 nm.

Laser sing dipancarake ing wilayah dawa gelombang iki rawan kanggo gangguan lan masalah safety mripat manungsa, amarga fungsi fokus mripat manungsa kompatibel karo kisaran cahya inframerah sing cedhak lan katon, saengga sumber cahya pita inframerah cedhak bisa ditularake lan fokus menyang retina sensitif ing cara sing padha, nanging cahya band cedhak-infrared Ora micu refleks kedhip protèktif. Akibaté, retina mripat manungsa rusak amarga energi sing berlebihan amarga ora sensitif. Mulane, nalika nggunakake sumber cahya ing pita iki, manungsa waé lengkap kudu mbayar kanggo pangayoman mripat.

Infra merah dawa gelombang cendhak (SWIR, IR-B) kisaran saka 1,4-3 μm.

Wilayah iki relatif aman kanggo mripat amarga cahya iki diserap dening mripat sadurunge tekan retina. Contone, amplifier serat erbium-doped sing digunakake ing komunikasi serat optik beroperasi ing wilayah iki.

Jangkauan infra merah gelombang tengah (MWIR) yaiku 3-8 μm.

Atmosfer nuduhake panyerepan kuwat ing bagean wilayah; akeh gas atmosfer bakal duwe garis panyerepan ing pita iki, kayata karbon dioksida (CO2) lan uap banyu (H2O). Uga amarga akeh gas nuduhake panyerepan kuwat ing band iki Karakteristik panyerepan kuwat ndadekake wilayah spektral iki digunakake digunakake kanggo deteksi gas ing atmosfer.

Jangkauan inframerah gelombang panjang (LWIR) yaiku 8-15 μm.

Sabanjure yaiku inframerah adoh (FIR), sing kisaran saka 15 μm-1 mm (nanging ana uga definisi sing diwiwiti saka 50 μm, deleng ISO 20473). Wilayah spektral iki utamane digunakake kanggo pencitraan termal.

Artikel iki nduweni tujuan kanggo ngrembug pilihan laser dawa gelombang tunable broadband kanthi sumber cahya infra merah cedhak nganti infra merah tengah, sing bisa uga kalebu inframerah gelombang cendhak ing ndhuwur (SWIR, IR-B, wiwit saka 1.4-3 μm) lan bagean saka mid-wave infrared (MWIR, kisaran 3-8 μm).

Aplikasi khas

Aplikasi khas sumber cahya ing pita iki yaiku identifikasi spektrum panyerepan laser ing gas tilak (contone, penginderaan jarak jauh ing diagnosis medis lan pemantauan lingkungan). Ing kene, analisis njupuk kauntungan saka pita panyerepan sing kuwat lan karakteristik saka akeh molekul ing wilayah spektral infra merah tengah, sing dadi "sidik jari molekul". Sanajan siji uga bisa nyinaoni sawetara molekul kasebut liwat garis panyerepan pan ing wilayah inframerah cedhak, amarga sumber laser inframerah cedhak luwih gampang disiapake, ana kaluwihan kanggo nggunakake garis panyerepan dhasar sing kuat ing wilayah inframerah tengah kanthi sensitivitas sing luwih dhuwur. .

Ing pencitraan mid-infrared, sumber cahya ing pita iki uga digunakake. Wong biasane njupuk kauntungan saka kasunyatan sing cahya infra merah agêng bisa nembus luwih jero menyang materi lan wis kurang scattering. Contone, ing aplikasi pencitraan hiperspektral sing cocog, inframerah cedhak nganti inframerah tengah bisa nyedhiyakake informasi spektral kanggo saben piksel (utawa voxel).

Amarga terus-terusan pangembangan sumber laser infra merah, kayata laser serat, aplikasi pangolahan bahan laser non-logam dadi luwih praktis. Biasane, wong njupuk kauntungan saka panyerepan kuwat cahya infra merah dening bahan tartamtu, kayata film polimer, kanggo selektif mbusak bahan.

Kasus sing khas yaiku film konduktif transparan indium tin oxide (ITO) sing digunakake kanggo elektroda ing piranti elektronik lan optoelektronik kudu disusun kanthi ablasi laser selektif. Conto liyane yaiku ngudani lapisan sing tepat ing serat optik. Tingkat daya sing dibutuhake ing pita iki kanggo aplikasi kasebut biasane luwih murah tinimbang sing dibutuhake kanggo aplikasi kayata nglereni laser.

Sumber cahya infra merah cedhak nganti infra merah tengah uga digunakake dening militer kanggo pancegahan infra merah arah marang misil sing golek panas. Saliyane daya output sing luwih dhuwur sing cocog kanggo kamera infra merah sing wuta, jangkoan spektral sing amba ing pita transmisi atmosfer (sekitar 3-4 μm lan 8-13 μm) uga dibutuhake kanggo nyegah saringan notched prasaja saka nglindhungi detektor infra merah.

Jendhela transmisi atmosfer sing diterangake ing ndhuwur uga bisa digunakake kanggo komunikasi optik ruang bebas liwat balok arah, lan laser kaskade kuantum digunakake ing akeh aplikasi kanggo tujuan iki.

Ing sawetara kasus, pulsa ultrashort mid-infrared dibutuhake. Contone, siji bisa nggunakake sisir frekuensi mid-infrared ing spektroskopi laser, utawa eksploitasi intensitas puncak dhuwur pulsa ultrashort kanggo lasing. Iki bisa digawe karo laser mode-dikunci.

Utamane, kanggo sumber cahya infra merah cedhak nganti infra merah tengah, sawetara aplikasi duwe syarat khusus kanggo mindhai dawa gelombang utawa tunability dawa gelombang, lan laser tunable dawa gelombang inframerah cedhak-infra merah nganti mid-infra merah uga nduweni peran penting banget ing aplikasi kasebut.

Contone, ing spektroskopi, laser tunable mid-infrared minangka alat penting, apa ing sensing gas, ngawasi lingkungan, utawa analisis kimia. Ilmuwan nyetel dawa gelombang laser kanggo sabenere posisi ing kisaran mid-infrared kanggo ndeteksi garis panyerepan molekul tartamtu. Kanthi cara iki, dheweke bisa entuk informasi rinci babagan komposisi lan sifat-sifat materi, kayata mecah buku kode sing kebak rahasia.

Ing bidang pencitraan medis, laser tunable mid-infrared uga nduweni peran penting. Iki digunakake kanthi akeh ing teknologi diagnostik lan pencitraan non-invasif. Kanthi nyetel dawa gelombang laser kanthi tepat, cahya inframerah tengah bisa nembus jaringan biologis, ngasilake gambar kanthi resolusi dhuwur. Iki penting kanggo ndeteksi lan diagnosa penyakit lan ora normal, kaya cahya gaib ngintip menyang rahasia njero awak manungsa.

Bidang pertahanan lan keamanan uga ora bisa dipisahake saka aplikasi laser tunable infra merah tengah. Laser iki nduweni peran penting ing penanggulangan infra merah, utamane nglawan misil sing nggoleki panas. Contone, Directional Infrared Countermeasures System (DIRCM) bisa nglindhungi pesawat saka dilacak lan diserang dening misil. Kanthi nyetel dawa gelombang laser kanthi cepet, sistem kasebut bisa ngganggu sistem panuntun rudal sing mlebu lan langsung ngowahi gelombang perang, kaya pedhang sihir sing njaga langit.

Teknologi remote sensing minangka sarana penting kanggo ngamati lan ngawasi bumi, ing ngendi laser infra merah sing tunable nduweni peran penting. Bidang kayata pemantauan lingkungan, riset atmosfer, lan pengamatan Bumi kabeh gumantung ing panggunaan laser kasebut. Laser tunable mid-infrared mbisakake ilmuwan kanggo ngukur garis panyerepan tartamtu saka gas ing atmosfer, nyediakake data terkenal kanggo riset iklim, ngawasi polusi lan prakiraan cuaca, kaya pangilon gaib sing nyedhiyani kaweruh menyang misteri alam.

Ing setelan industri, laser tunable mid-infrared digunakake akeh kanggo Processing materi tliti. Miturut tuning laser kanggo dawa gelombang sing banget digunakke dening bahan tartamtu, padha mbisakake ablation Milih, nglereni utawa welding. Iki mbisakake manufaktur tliti ing wilayah kayata elektronik, semikonduktor lan micromachining. Laser tunable mid-infrared kaya piso ukiran sacoro apik polesan, saéngga industri kanggo ngukir produk sacoro apik ngukir lan nuduhake brilliance teknologi.