Примена средњих инфрацрвених ласера ​​пулсираних влакана

Средњи инфрацрвени ласерскиодноси се на електромагнетске таласе таласном дужином у бенду од 3 уМ ~ 1000 μм; У области ласерске технологије, средњи инфрацрвени инфрацрвеност је опћенито дефинисано као бенд за 2 уМ ~ 5 уМ. Средњи инфрацрвени ласери имају јединствене таласне дужине и карактеристике апсорпције молекуларне апсорпције и погодни су за различите сценарије апликације; Док су ласери пулсираних влакана показали широки потенцијал примене у индустријској обради и другим областима са својим предностима као што је квалитет високе снопа, добра стабилност и компактна структура.

Средњи инфрацрвени опсег садржи два главна атмосферска преноса (3 ~ 5 μм и 8 ~ 12 уМ региона). У тим бендовима апсорпција главних компоненти у атмосфери је врло ниска, тако да се може постићи пренос на даљину, који је погодан за даљинско осјетљиво, детекцију и друга поља.
Средњи инфрацрвени опсег налази се у фундаменталном резонанцијском региону већине молекула, а многе течности, гасови и неметални материјали имају снажну апсорпцију светлосне светлости. Ова функција чини да се средњи инфрацрвени ласери имају важне примене у спектралној анализи, праћењу животне средине, медицинској дијагнози и другим пољима.

Кључне технологије ласера ​​са пулсираним влакнима
1. Добијање средње селекције
① Ретка влакна за земљу:
ЕР³⁺ (Ербиум Ион): Обично се користи за постизање ласерских излаза у бенду од 2,7 μ8 уМ, погодан за медицинску, атмосферску даљинску сензују и друга поља. Његова структура енергије омогућава му да генерише средње ласере у односу на конкретне услове пумпе.
Хоу (Холмиум Ион): Може да генерише ласере у 2. 0 ~ 2,1 μм бенд, често ко-допед са другим јонима (као што су ко-допед са пр³⁺) да оптимизирају ласерски перформансе. Овај бенд је у прозору атмосферског преноса, сеф за људске очи и има вредност апликације у ласерском радарском и другим пољима.
ТМ³⁺ (Тхулиум Ион): Може да генерише ласере у бенду од 2,3 μм, што је смислено за одређену специфичну специфичну анализу и апликације.
② Нелинеарни фреквенцијски конверзија:
ОПО (оптички параметријски осцилатор): На основу параметричног поступка амплификације у нелинеарним кристалима, енергија светлости пумпе се претвара у сигнална светлост и лампицу идлера. Одабиром одговарајућих нелинеарних кристала и осцилаторских дизајна, може се добити ласерски излаз у средњој инфрацрвеној бенду, а подешавање се може постићи у шире таласне дужине.
ДФГ (стимулисали рамански разарање): средњи инфрацрвени ласери се генеришу помоћу ефекта рамана. Подешавањем параметара лампице пумпе и карактеристике раманског медијума, могу се постићи средњорочни ласерски излази различитих таласних дужина, али је обично потребна већа снага пумпе.
2 механизам генерације импулса
① К-преклопна технологија:
Активно К-пребацивање: Губитак или пумпа Ласера ​​контролише спољни сигнал модулације, тако да се густина фотона у ласерској шупљини периодично мења, стварајући импулсирани ласерски излаз. На пример, ласер је модулиран компонентима као што је акустички оптички модулатор или електро-оптички модулатор за генерисање импулса. Ова метода може тачно да контролише фреквенцију понављања и ширину пулса пулса, али захтева додатну опрему за модулацију, што повећава сложеност система.
Пасивни К-пребацивање: нелинеарне карактеристике апсорпције пасивних компоненти попут засићених амортизера користе се за модулирање густине фотона у ласерској шупљини. Када густина фотона достигне одређени праг, коефицијент апсорпције засићених промена упијања, чиме се мења губитак ласерске шупљине и стварање пулсираних ласера. Пасивни К-пребацивање има једноставну структуру и ниску цену, али фреквенција понављања и ширина импулса пулса је релативно тешко контролисати.
② технологија закључавања режима:
Материјал засићених апсорпције (МСА) Режим за закључавање: Материјали са оптичким нелинеарним карактеристикама апсорпције користе се као уређаји за закључавање начина на мрежи, као што су комерцијални полуводич засићене засићене засићене упитке (сесам) и нови наноматеријали (као што су графикон, угљен нанотуб итд.). Ови материјали имају снажну апсорпцију за слабу светлост и високу пренос за снажно светло, чиме се постиже интракастично пулсне сужавање и генерисање импулса који су закључани.
НИНОНЕАРН Поларизациона ротација (НПР): Уз помоћ нелинеарне ефекта саме оптичке влакна, различита нелинеарна фаза се примењују на светлост у различитим поларизацијским правцима. Под акцијом поларизације интрацастиће, резонантна шупљина показује карактеристике сличне засићене апсорпције, чиме се постижу на режим закључавања. Ова технологија није ограничена бендом ГАП и време опуштања материјала, има пролазне карактеристике за опоравак ултрафаста и велике модулације и праг оштећења и праг оштећења и погодан је за високу снагу фемтосекунд пулсе.
Повратна информација фреквенције (ФСФ) Закључавање режима: кроз одређени механизам за повратне информације, учесталост дела излазне светлости се помера и натраг на ласерску шупљину, интерактирајући са лаганим пољем у шупљини да би се формирала стабилан режим закључани импулсни низ. Овај начин закључавања начина рада може постићи високу фреквенцију понављања и уске ширине импулса импулса.
3. Основни изазови
① Термално управљање:
Средњи инфрацрвени ласери пулса стварају много топлоте током рада. Ако се топлота не може расипати на време и ефективно, то ће довести до проблема као што су пропадање ласерских перформанси и оштећења влакана. Стога је потребно усвојити ефикасну технологију рассипавања топлоте и мере топлотног управљања, попут коришћења материјала за матрице влакана са високом термичком проводљивошћу, дизајнирајући разумне структуре дисипације топлоте и коришћењем уређаја за хлађење да би се осигурало стабилно деловање ласера.
② Ефекат потамњења фотона:
Под условима за пумпање високог снагу, ефекат затамњења фотона у оптичким влакнима у ретким земљаним допијима утицаће на перформансе и живот ласера. ПХОТОН потамњено се односи на феномен да када се ласерски материјал озраче са јаком светлошћу, електрони који се генеришу лаганим одушевљењем је заробљен од стране замке, што резултира променама у апсорпцији и карактеристикама емисије материјала. Да би се смањио утицај ефекта затамњења фотона, потребно је оптимизирати концентрацију допинга оптичких влакана, побољшати поступак припреме оптичких влакана, изаберите одговарајућу извор пумпе и услови рада и радне услове итд.
③ Ограничења средњег инфрацрвеног оптичких властиних влакана:
Тренутно су врсте оптичких влакних материјала који се могу користити у средњој инфрацрвеном опсегу су ограничени, а још увек постоје неки проблеми у процесу цртања, оптичким својствима и механичким својствима оптичких влакана. На пример, иако је стаклено влакно флуоридним коришћеним средњом инфрацрвеним оптичким матричним материјалом, његова фононска енергија је релативно висока, што ограничава опсег емисије таласне дужине ласера; Стаклене влакна сулфида има проблема као што је лоша хемијска стабилност и потешкоћа у припреми. Стога је потребно континуирано истражити и развити нове оптичке влакнасте оптичке влакнасте оптичке влакна да би се задовољиле развојне потребе средњих инфрацрвених ласера ​​пулсираних влакана.

Главна подручја примене
1. Медицинско и биолошко снимање
① Ласерска хирургија
Принцип: Средње инфрацрвени ласери (2-5 μм бенд) могу се снажно апсорбирати молекули воде, а око 70% људског ткива је вода. То омогућава да се енергија средњих ласера ​​концентрише на површини када дођу у контакт са људским ткивом, смањујући топлотну штету околним ткивима. На пример, на офталмичкој хирургији, ова функција се може користити за извођење високо прецизног сечења рожнице без изазивања непотребних оштећења на друга ткива очију.
Предности: у поређењу са традиционалном видљивом светлошћу или у близини ласерских хирургије, средње инфрацрвене ласерска хирургија има веће прецизне и ниже топлотне ефекте, што може постићи више деликатније хируршко пословање и смањити бол пацијената и време пацијената.
② Слободно ткиво на етикету
Принцип: На пример, технологија оптичке кохеренције (окт) технологија користи ниско расипање карактеристика средњих инфрацрвених ласера ​​за обављање томографског слике високе резолуције биолошких ткива. Када се на ткивима средњег инфрацрвеног светла озрачене, слојеви ткива у различитим дубинама одражаваће повратне светлосне сигнале различитих интензитета. Прикупљањем и обрадом ових сигнала путем детектора, може се изградити тродимензионална структурална слика ткива.
Advantages: This imaging method does not require staining or marking of tissues, avoiding the damage and chemical contamination that traditional staining methods may cause to tissues, and can obtain dynamic information of tissues in real time, providing a powerful tool for early diagnosis and treatment of diseases.
2. Праћење заштите животне средине и сензоривање гаса
① Детекција гаса у траци
Начело: Многи гасови у траговима (попут ЦОУ, ЦХ₄ итд.) Имају карактеристичне апсорпционе врхове у средњем инфрацрвеном опсегу. Циљним ласером који је емитовао средњи инфрацрвени пулсирани ласер на гасном узорку да се тестира и мери промену енергије након што гас апсорбује светлост одређене таласне дужине, концентрација гаса се може утврдити. На пример, ЦО₂ има снажан апсорпциони врх у 4,26 ум. Откривањем пригушења ласерске енергије на овој таласној дужини, концентрација ЦО-а може се закључити.
Предности: средње инфрацрвене ласери пулсираних влакана имају карактеристике високе осетљивости и високе резолуције и могу открити у траговима у екстремно ниским концентрацијама, што је од великог значаја за праћење животне средине, индустријску контролу процеса и истраживања промјене климатских промена.
② Атмосферска анализа загађења
Принцип: Загађивачи у атмосфери (као што су азотни оксиди, сулфиди итд.) Такође имају различите карактеристике апсорпције у средњем инфрацрвеном опсегу. Скенирањем атмосфере са средњим инфрацрвеним ласером пулсираног влакана, расподјела концентрација више загађивача може се препознати истовремено. На пример, анализом апсорпције ласера ​​различитих таласних дужина у атмосфери, може се нацртати мапа загађивања за загађиваче.
Предности: Овај даљински, метода мерења мерења који не контактира може брзо и широко добити информације о атмосферском загађивању без прикупљања узорака, пружајући ефикасно средство за заштиту животне средине и процену квалитета ваздуха.
3. Индустријска обрада
① Полимер / полуводичка прецизност прецизности
Принцип: Средње инфрацрвене ласере могу се снажно апсорбовати полимерима и полуводичким материјалима, узрокујући молекуларне везе унутар материјала да се разбију, чиме се постижу уклањање материјала или модификације. Током процеса прецизне обраде, прецизно контролом ласера ​​(попут ширине импулса, густина енергије, итд.), Материјал се може смањити, избушити, угравиран и друге операције могу се извести са високом прецизношћу. На пример, у семицондуцторским производњи чипова, средњи инфрацрвени ласери могу се користити за постизање микро-прераде силицијумних вафла и побољшати интеграцију и перформансе чипова.
Предности: у поређењу са традиционалном механичком прерадом или фотолитографском технологијом, средња инфрацрвена ласерска обрада има предности не-контакта, високе прецизности и високе ефикасности, што може да избегне механички стрес и оштећење материјала и поузданост производа и поузданост производа.
②инфраред провидно сечење материјала
Принцип: Неки инфрацрвени транспарентни материјали (као што су чалкогенидна стакла) имају добру преданак у средњи инфрацрвени опсег. Када се ови материјали пресече средњим инфрацрвеним ласерима у пулсима, ласерска енергија се апсорбује унутар материјала и претворена у топлотну енергију, узрокујући да материјал делимично топи или испарава, чиме се смањују. Подешавањем стазе за скенирање и параметре ласера ​​могу се смањити материјални делови различитих облика и величина.
Предности: Ова метода сечења има предности глатких ивица, високо прецизности и мале зоне погођене топлотом, што може задовољити потребе инфрацрвених оптичких система, ваздухоплова и других поља за инфрарне транспарентне материјале високих перформанси.
4. Национална одбрана и сигурност
Инфраред цонтурес
Принцип: У војним апликацијама, средњи инфрацрвени ласери пулсираних влакана могу се користити за емиљење инфрацрвених ласерских греда на мрежи да се ометају или уништавају непријатељску инфрацрвену опрему за откривање, на пример, емитујући ласере са истом радном таласном дужином, као што је то засићено или неважећим сопственим циљевима, чиме је заштита или неважећа.
Предности: средњи инфрацрвени ласери имају добре карактеристике преноса атмосферског преноса и снажне способности против мешање. Они могу ефикасно да спроведу инфрацрвене контрамере у сложеном бојном пољу окружења и побољшавају борбену ефикасност и преживљавање војне опреме.
② Ласерски радар (Лидар)
Принцип: Лидар израчунава удаљеност, смер, висину и друге информације о циљу емитовањем ласерских импулса и примање сигнала који се одражава на циљ. Средњи инфрацрвени ласери пулсе могу постићи дужу удаљеност и вишу прецизност препознатљивости због кратких импулса и високе вршне снаге. На пример, у апликацијама као што су топографски мапирање и циљани идентификацију, средњи инфрацрвени ласерски радар може добити детаљније циљне информације.
Предности: у поређењу са традиционалним микроталасним радарима, средњовеђене ласерски радар има већу резолуцију и тачност, може боље да идентификује и класификује циљеве и имају важне изгледе за пријаву у одбрамбеном извиђању, аутономној вожњи и другим пољима.
③ даљинско откривање експлозива
Начело: Много експлозива (као што су динамит, дрога, итд.) Имају карактеристичне спектра у средњем инфрацрвеном опсегу. Користите средње инфрацрвене ласере пулсе да бисте осветлили циљеве на даљину, прикупљају спектралне сигнале које се одражавају циљеви и утврђују да ли експлозиви постоје анализом спектралних карактеристика. На пример, у безбедносним инспекцијским мјестима као што су аеродроми и портови, средња инфрацрвена ласерска опрема за даљинско детекцију може се користити за преглед особља и пртљага.
Предности: Овај даљински метод детекције има предности не-контакта, брзо и тачне. Точно може открити потенцијалне опасности без безбедности без утицаја на нормалне операције и осигурати јавну сигурност и социјалну сигурност.
5. Научна истраживања
① Ултрафаст спектроскопија
Принцип: Ултрафаст спектроскопија проучава промене у спектралним карактеристикама супстанци у изузетно кратком времену (ФемтеЦонд, ПицосеКонд ниво). Средњи инфрацрвени пулсирани ласери могу да произведу изузетно кратке пулсиране ласере, који се могу користити за узбуђење узорака и откривање њихових ултрафастних спектралних одговора. На пример, кроз технологију сонде пумпе, узорак се пумпа са средњим ласером за производњу узбуђеног стања, а затим се користи још један ласерски сноп за откривање спектралних промена узорака у различитим временима одлагања, како би проучио ултрафастне процесе, као што је ултрафастна и решетка вибрација супстанце.
Предности: Пружа моћну методу истраживања за поља као што су хемија, физика и наука о материјалима, што помаже дубоко разумевању унутрашње структуре и динамичког процеса супстанци.
② Манипулација хладним молекулама
Принцип: Интеракција између ласера ​​и молекула између инфрацрвених инфрацрвених инфрацрвених инфрацрвених инфрацрвеника може се користити за снимање, премештање и манипулирање хладним молекулама. Прецизно прилагођавањем фреквенције, интензитета и фазе ласера, може се формирати специфичан оптички потенцијал добро да се затвори хладне молекуле и оствари контролу молекула покрета. На пример, у области квантног рачунара и прераде квантних информација, средњи инфрацрвени ласери могу се користити за манипулирање квантним стању хладних молекула за постизање рада квантних бита.
Предности: Омогућава нову експерименталну платформу за истраживање квантне физике, хемијске физике и осталим областима и очекује се да ће се важно пробоји донети у квантној рачунарској, квантној симулацији и другим аспектима.
③ Генерисање атостеКонд импулса
Начело: кроз нелинеарне оптичке процесе као што су хармонична генерација високог реда (ХХГ), средњи инфрацрвени пулсирани ласери могу да генеришу ултрасхорт импулсе на нивоу атостеКонда (10 ° Ц). Када се средњи инфрацрвени ласери комуницирају са атомима или молекулима, генерише се хармонике високог реда. Фреквенције ових хармоника су у екстремним бендовима ултраљубичасти (КСУВ), а њихова ширина импулса може достићи ниво атостенути.
Предности: Омогућава изузетно високо време резолуције за проучавање ултрафастних процеса као што су нуклеарно кретање и динамика електрона, што помаже да се даље открије мистерије микроскопског света материје.

In summary, mid-infrared pulsed fiber lasers have shown broad application prospects and great potential in the fields of medical and biological imaging, environmental monitoring and gas sensing, industrial processing, national defense and security, and scientific research. Уз континуирани развој и унапређење технологије, верује се да ће средње инфрацрвене ласере пулсираних влакана играти важну улогу у више области и доносе више благостања и напретка у људско друштво.

Контакт информације:

Ако имате било какве идеје, слободно разговарајте са нама. Без обзира где су наши купци и који су наши захтјеви, следили ћемо нам циљ да пружимо купцима високим квалитетима, ниским ценама и најбољом услугом.