Coneixeu els làsers d'estat sòlid d'infrarojos mitjans? (Part 1)

Banda d'infrarojos mitjanses refereix a una banda determinada en el rang de longitud d'ona d'infrarojos, a causa de diferents requisits d'aplicació, el rang de longitud d'ona d'infraroig mitjà té diferents definicions en diferents camps d'aplicació. L'Associació Internacional d'Il·luminació defineix l'infraroig mitjà com a 3-1000μm; En l'exèrcit generalment limitat a 3-5 μm; En el camp de la tecnologia làser, el rang de longitud d'ona làser d'infrarojos mitjà es refereix generalment a una banda de 2-5 μm.

(1) Comunicació espacial

La banda d'infraroig mitjà es troba a la finestra d'absorció de l'atmosfera. Com es pot veure a la figura 1, a la banda d'infrarojos mitjans, la transmitància de la majoria de les longituds d'ona és superior al 60 per cent, algunes d'elles arriba al 90 per cent, i un petit nombre de longituds d'ona són molt baixes a causa de l'absorció i la transmitància. de molècules de CO2, H2O i O3. Per tant, el làser d'infraroig mitjà pot realitzar una transmissió a llarga distància a l'atmosfera i té una àmplia gamma d'aplicacions en teledetecció, detecció i altres camps.

La banda d'infraroig mitjà de 3-5 μm és la finestra de baixa pèrdua, turbulència feble i soroll de fons feble de l'atmosfera, que pot superar bé la influència dels canals atmosfèrics, i és la banda ideal per a làser de llarga distància. comunicació a l'espai.

Les dades d'alta velocitat que s'han de transmetre es codifiquen i es carreguen a la sortida del portador òptic per la font làser d'infraroig mitjà per formar el senyal làser d'infraroig mitjà, i després s'amplifica per la potència òptica i l'antena de transmissió per expandir el feix. L'objectiu d'ampliar el feix és comprimir l'angle de divergència del feix i reduir la pèrdua de divergència del feix làser a l'atmosfera, i després transmetre a través del canal atmosfèric fins a l'extrem receptor. És transmès per l'antena receptora i convertit pel fotodetector d'infrarojos mitjà i, finalment, processat per la unitat de processament de dades, com ara el descodificador de línia, s'obtenen les dades originals d'alta velocitat.

(2) Aplicacions mèdiques

Les molècules d'aigua són una part important del teixit biològic (l'espectre d'absorció d'aigua es mostra a la figura 3). L'efecte tèrmic de les molècules d'aigua sobre l'absorció intensa del làser d'1,9-2μm pot aconseguir una hemostàsia ràpida i reduir el dany al teixit humà durant la cirurgia. Per tant, els làsers d'aquesta banda s'utilitzen àmpliament en cirurgia clínica.

Els casos que s'han utilitzat en cirurgia clínica inclouen la resecció de tumors benignes i malignes com angioceratoma i tumor cerebral, cirurgia nasal com pòlips nasals, hiperplàsia fol·licular de la paret posterior de la faríngia, hipertròfia del cornet inferior, transposició endometrial, cistitis glandular. , hipertròfia prostàtica, litotrípsia, perforació del miocardi amb làser, sinoviectomia articular, quist articular i altres reseccions de teixits tous i tractament de l'artrosi, etc.

Aquest mètode mèdic té els avantatges de tenir menys o cap sagnat, sense necessitat de taponament, ferides petites, curació ràpida de la superfície lesionada i un mètode quirúrgic senzill.

(3) Aplicacions militars

La tecnologia direccional de bloqueig d'infrarojos és una mena de tecnologia de bloqueig actiu d'infrarojos, després que el feix làser assoleixi una determinada relació d'expansió del feix, quan s'acosta un míssil, el dispositiu de seguiment s'utilitza per dirigir l'energia d'interferència cap a la direcció del míssil entrant, provocant el cercador de míssils falla i es desvia de l'objectiu.

El Laboratori Naval dels Estats Units ha desenvolupat amb èxit el sistema de guerra electrònica tàctica antinau i multibanda (MATES) per al sistema integrat de guerra electrònica (AIEWS), que utilitza una font de llum principalment en el rang espectral d'infrarojos d'ona mitjana i llunyana. dispositius làser infrarojos.

(4) Transformació industrial

Els plàstics transparents tenen una petita absorció de banda d'1 μm, mentre que la majoria dels materials orgànics tenen una absorció suficient de 2 μm, de manera que es poden utilitzar directament en el tall, la soldadura, el gravat i altres camps de processament de materials transparents. Amb la creixent popularitat de la tecnologia d'impressió làser 3D, la fabricació d'impressió 3D de materials orgànics transparents es desenvoluparà més ràpidament.

(5) Monitorització de gasos

La banda d'infraroig mitjà concentra les línies d'absorció d'un gran nombre de molècules de gas i la seva intensitat d'absorció és 2-3 vegades més forta que la de la banda d'infraroig proper. Per tant, el làser d'infraroig mitjà té una àmplia gamma de valors civils en el camp de la detecció de gasos traces. Atès que els pics d'absorció de CO2, CH4 i C2H6 es troben a les bandes de 2,8 μm, 3,2 μm i 3,3 μm respectivament, el làser continu d'infraroig mitjà es pot aplicar a l'espectroscòpia molecular per millorar la sensibilitat de la monitorització de gasos traces.

Tecnologia de generació làser d'estat sòlid d'infrarojos mitjans

Per a la tecnologia làser d'estat sòlid, els mètodes de generació de la banda d'infrarojos mitjans es poden dividir en emissió directa d'ions dopats i tecnologia de conversió no lineal.

L'emissió directa d'ions dopats és l'emissió de fotons d'infraroig mitjà mitjançant la transició del nivell d'energia dels ions. Els activadors d'estat sòlid comuns inclouen ions de terres rares (Tm3 plus , Ho3 plus , Er3 plus , etc.) i ions de metalls de transició (Fe2 plus , Cr2 plus , etc.).

Les tècniques de conversió de freqüència no lineal inclouen la diferència de freqüència, l'oscil·lació paramètrica òptica i la dispersió Raman estimulada, que estan determinats principalment per les propietats dels cristalls no lineals.

(1) Làser d'estat sòlid dopat amb tuli

La banda d'emissió del làser de tuli es troba al pic d'absorció de les molècules d'aigua (1.92-1,94μm), de manera que el làser de tuli és un làser mèdic prometedor amb alta eficiència i baix dany tèrmic quan s'aplica en cirurgia. A més, els làsers dopats amb tuli es poden utilitzar com a fonts de bombeig per a sistemes làser dopats amb holmi i làsers paramètrics d'infraroig mitjà.

El pic d'absorció dels materials dopats amb tuli és d'uns 790 nm, que és adequat per al bombeig de semiconductors. Els materials de matriu dopats amb tuli comuns inclouen YAG, YLF, LuAG, YAP, etc. En els darrers anys, també s'han estudiat àmpliament nous mitjans de guany basats en ceràmiques de sesquiòxid, com ara Tm: Lu2O3 i Tm:(Lu, Sc)2O3. .

El nivell d'energia de l'ió de tuli s'amplia sota l'acció del camp cristal·lí del material de la matriu, i l'amplada del nivell d'energia i l'interval de banda són diferents, però les característiques bàsiques són similars i les línies de l'espectre d'emissió es concentren principalment en el rang de 1.9-2.1 μm. La sortida ajustable amb una amplada de línia estreta es pot aconseguir ajustant elements com ara la reixa de Bragg de volum amb el seu ampli espectre de fluorescència.

Informació de contacte:

Si teniu alguna idea, no dubteu a parlar amb nosaltres. Independentment d'on siguin els nostres clients i quins siguin els nostres requisits, seguirem el nostre objectiu d'oferir als nostres clients alta qualitat, preus baixos i el millor servei.