Применение лазеров с импульсным волокном средней инфракрасной инфракрасной

Средний инфракрасный лазеротносится к электромагнитным волнам с длиной волны в полосе 3 мкм ~ 1000 мкм; В области лазерной технологии середина инфракрасных обычно определяется как полоса 2 мкм ~ 5 мкм. Лазеры в середине инфракрасных изделий имеют уникальные диапазоны длины волны и характеристики молекулярного поглощения и подходят для различных сценариев применения; В то время как лазеры с импульсным волокном продемонстрировали широкий потенциал применения в промышленной обработке и других областях с их преимуществами, такими как высокое качество луча, хорошая стабильность и компактная структура.

Полоса средней инфракрасной зоны содержит два основных атмосферных трансмиссионных окна (3 ~ 5 мкм и 8 ~ 12 мкм). В этих полосах поглощение основных компонентов в атмосфере очень низкое, поэтому может быть достигнута передача на большие расстояния, что подходит для дистанционного зондирования, обнаружения и других полей.
Полоса средней инфракрасной зоны расположена в фундаментальной вибрационной резонансной области большинства молекул, а многие жидкости, газы и неметаллические материалы имеют сильное поглощение света в среднем инфракрасном виде. Эта функция делает лазеры в середине инфракрасных лиц, которые имеют важные приложения в спектральном анализе, мониторинге окружающей среды, медицинской диагностике и других областях.

Ключевые технологии пульсированных волоконных лазеров в середине инфракрасных
1. Получите средний выбор
① Редко-лечебное волокно:
ER3⁺ (Erbium Ion): обычно используется для достижения лазерной вывода в полосе 2,7 ~ 2,8 мкм, подходящих для медицинского, атмосферного дистанционного зондирования и других поля. Его структура энергии позволяет ему генерировать лазеры в середине инфракрасных инфракрасных средств в конкретных условиях накачки.
Ho найвыт (Holmium Ion): может генерировать лазеры в полосе 2. Эта полоса находится в окне передачи атмосферы, безопасно для человеческих глаз и имеет значение применения в лазерном радаре и других областях.
TM³⁺ (Thulium Ion): может генерировать лазеры в полосе 2,3 мкм, что имеет значение для определенного спектрального анализа и применений.
② Нелинейное преобразование частоты:
OPO (оптический параметрический генератор): на основе процесса параметрической амплификации в нелинейных кристаллах энергия насоса преобразуется в сигнальный свет и свет на холостом ходу. Выбирая соответствующие нелинейные кристаллы и конструкции осцилляторов, можно получить лазерный выход в средней инфракрасной полосе, а настройка может быть достигнута в более широком диапазоне длины волны.
DFG (стимулированное рассеяние комбинационного рассеяния): Лазеры в среднем инфракрасном виде генерируются с использованием эффекта рассеяния комбинационного рассеяния. Регулируя параметры света насоса и характеристики рамановской среды, могут быть достигнуты лазерные выходы в среднем инфракрасном виде различных длин волн, но обычно требуется более высокая мощность насоса.
2. Механизм генерации пульса
① Технология переключения Q:
Активное переключение Q: мощность потери или насоса лазера контролируется внешним сигналом модуляции, так что плотность фотонов в лазерной полости периодически изменяется, тем самым генерируя пульсированный лазерный выход. Например, лазер модулируется с использованием компонентов, таких как акусто-оптический модулятор или электрооптический модулятор для генерации импульсов. Этот метод может точно контролировать частоту повторения и ширину импульса импульса, но требует дополнительного оборудования модуляции, которое увеличивает сложность системы.
Пассивное Q-переключение: нелинейные характеристики поглощения пассивных компонентов, таких как насыщенные поглотители, используются для модуляции плотности фотонов в лазерной полости. Когда плотность фотонов достигает определенного порога, коэффициент поглощения меняется насыщенного поглотителя, тем самым изменяя потерю лазерной полости и генерируя импульсные лазеры. Пассивное Q-переключение имеет простую структуру и низкую стоимость, но частота повторения и ширина импульса импульса относительно трудно контролировать.
② Технология блокировки мод:
Материал насыщаемого поглощения (MSA) Модификация: материалы с оптическими нелинейными характеристиками поглощения используются в качестве устройств, блокирующих моды, такие как коммерческие полупроводниковые зеркала поглотителя (SESAM) и новые наноматериалы (такие как графена, углеродные нанотрубки и т. Д.). Эти материалы имеют сильное поглощение для слабого света и высокого пропускания для сильного света, тем самым достигая интракавитанного импульса и генерируя импульсы с заблокированным модом.
Нелинейное поляризационное вращение (NPR). Под действием поляризационного устройства внутрикавищного поляризации резонансная полость обладает характеристиками, аналогичными насыщаемым поглощению, тем самым достигая мод. Эта технология не ограничивается пробелом в полосе и времени релаксации материала, имеет временные характеристики сверхбыстрой восстановления и высокую глубину модуляции и порог повреждений и подходит для мощного образования импульсов.
Записка обратной связи с переключением частоты (FSF). Через определенный механизм обратной связи частота части выходного света сдвигается и подается обратно в лазерную полость, взаимодействуя с световым полем в полости, образуя стабильную последовательность импульсов, закрепленную в режиме. Этот метод блокировки режима может достичь высокой частоты повторения и узкой ширины импульсов импульсов.
3. Основные проблемы
① Тепловое управление:
Средние инфракрасные лазеры из пульсного волокна генерируют много тепла во время работы. Если тепло не может быть рассеивается во времени и эффективно, это приведет к таким проблемам, как деградация лазерной производительности и повреждение клетчатки. Следовательно, необходимо принять эффективную технологию рассеяния тепла и меры теплового управления, такие как использование материалов матрицы волокна с высокой теплопроводностью, разработка разумных структур рассеивания тепла и использование охлаждающих устройств для обеспечения стабильной работы лазера.
② Эффект затемнения фотонов:
В мощных условиях накачки эффект затемнения фотонов в оптических волокнах, легированных редко-земельными, повлияет на производительность и срок службы лазера. Фотонное затемнение относится к явлению, что, когда лазерный материал облучен сильным светом, электроны, генерируемые световым возбуждением, захватываются центром ловушек, что приводит к изменениям в характеристиках поглощения и излучения материала. Чтобы уменьшить влияние эффекта затемнения фотонов, необходимо оптимизировать концентрацию допинга оптического волокна, улучшить процесс приготовления оптического волокна, выбрать подходящий источник насоса и условия работы и т. Д.
③ Ограничения оптических волоконных материалов в середине инфракрасных:
В настоящее время типы оптических волоконных материалов, которые можно использовать в полосе средней инфракрасной зоны, ограничены, и в процессе чертежа, оптических свойствах и механических свойствах оптического волокна все еще есть некоторые проблемы. Например, хотя фторидное стекловолокно является широко используемым средним инфракрасным оптическим волоконным материалом, его энергия фонона относительно высока, что ограничивает диапазон длин волн излучения лазера; Сульфидное стекло волокно имеет такие проблемы, как плохая химическая стабильность и трудности в подготовке. Следовательно, необходимо постоянно исследовать и разрабатывать новые оптические волокнистые материалы в середине инфракрасных средств для удовлетворения потребностей в разработке лазеров с импульсным волокном в середине инфракрасных.

Основные области применения
1. Медицинская и биологическая визуализация
① Лазерная хирургия
Принцип: лазеры в среднем инфракрасном виде (2-5 мкм полоса) могут сильно поглощаться молекулами воды, а около 70% ткани человека-это вода. Это позволяет сосредоточиться на энергии лазеров в среднем инфракрасном положении на поверхности, когда они вступают в контакт с тканью человека, уменьшая тепловое повреждение окружающих тканей. Например, в офтальмологической хирургии эта особенность может быть использована для выполнения высокой разрешения роговицы, не вызывая ненужного повреждения других тканей глаз.
Преимущества: по сравнению с традиционным видимым светом или в ближней инфракрасной лазерной хирургии, лазерная хирургия средней инфракрасной инфракрасной инфракрасной связи имеет более высокую точность и более низкие тепловые эффекты, которые могут достичь более деликатных хирургических операций и уменьшить боль и время восстановления пациентов.
② Без маркировки тканевой визуализации
Принцип: Например, технология оптической когерентной томографии (ОКТ) использует низкие характеристики рассеяния лазеров среднего инфракрасного производства для выполнения томографической визуализации биологических тканей с высоким разрешением. Когда свет инфракрасного света облучается на тканях, слои тканей на разных глубинах будут отражать световые сигналы задних световых сигналов различных интенсивности. Собирая и обрабатывая эти сигналы с помощью детекторов, можно построить трехмерный структурный образ ткани.
Преимущества: этот метод визуализации не требует окрашивания или маркировки тканей, избегая повреждения и химического загрязнения, которое традиционные методы окрашивания могут вызывать ткани, и может получить динамическую информацию тканей в режиме реального времени, обеспечивая мощный инструмент для ранней диагностики и лечения заболеваний.
2. Мониторинг окружающей среды и газовое зондирование
① Обнаружение трассировки газа
Принцип: Многие следы газов (такие как Co₂, CH₄ и т. Д.) имеют характерные пики поглощения в полосе среднего инфракрасного. Нацеливая лазер, излучаемый лазером с импульсным волокном в середине инфракрасных инфракрасных инфракрасных излучателей в образце газа, который должен быть проверен и измеряя изменение энергии после того, как газ поглощает свет определенной длины волны, концентрация газа может быть определена. Например, Co₂ имеет сильный пик поглощения при 4,26 мкм. Обнаруживая ослабление лазерной энергии на этой длине волны, может быть выведена концентрация CO₂.
Преимущества: лазеры с импульсным волокном в среднем инфракрасных изделиях имеют характеристики высокой чувствительности и высокого разрешения и могут обнаружить трассировки газов при чрезвычайно низких концентрациях, что имеет большое значение для мониторинга окружающей среды, контроля промышленного процесса и исследования изменения климата.
② Анализ загрязнения атмосферы
Принцип: загрязняющие вещества в атмосфере (такие как оксиды азота, сульфиды и т. Д.) Также имеют различные характеристики поглощения в полосе среднего инфракрасного оборудования. Сканируя атмосферу с помощью лазера с импульсным волокном в середине инфракрасного инфракрасного поля, распределение нескольких загрязняющих веществ концентрации может быть обнаружено одновременно. Например, анализируя поглощение лазеров различных длин волн в атмосфере, можно нарисовать карту пространственного распределения загрязняющих веществ.
Преимущества: этот удаленный, неконтактный метод измерения может быстро и широко получать информацию о загрязнении атмосферы без сбора образцов, обеспечивая эффективные средства для защиты окружающей среды и оценки качества воздуха.
3. Промышленная обработка
① Полимер/полупроводниковая точность обработка
Принцип: Лазеры в среднем инфракрасном положении могут сильно поглощаться полимерами и полупроводниковыми материалами, вызывая молекулярные связи внутри материалов, чтобы разрываться, тем самым достигая удаления или модификации материала. Во время процесса обработки точности, путем точно управления параметрами лазера (например, ширина импульса, плотности энергии и т. Д.), Материал может быть разрезан, просверлен, выгравирован и другие операции может выполняться с высокой точностью. Например, в производстве полупроводниковых чипов можно использовать лазеры в среднем инфракрасном положении для достижения микропроцессы кремниевых пластин и улучшения интеграции и производительности чипов.
Преимущества: по сравнению с традиционной механической обработкой или технологией фотолитографии, лазерная обработка средней инфракрасной инфракрасной инфракрасной инфракрасной обработки имеет преимущества бесконтактной, высокой точности и высокой эффективности, что может избежать механического напряжения и повреждения материалов и повысить качество и надежность продукта.
②infrared Прозрачная резка материала
Принцип: Некоторые инфракрасные прозрачные материалы (такие как халкогенидное стекло) имеют хорошее коэффициент пропускания в полосе средней инфракрасной зоны. Когда эти материалы разрезаются на средние инфракрасные лазеры с импульсным волокном, лазерная энергия поглощается внутри материала и превращается в тепловую энергию, в результате чего материал частично расплавляется или испаряется, тем самым достигая резки. Регулируя путь сканирования и параметры лазера, можно разрезать части материала различных форм и размеров.
Преимущества: этот метод резки имеет преимущества гладких краев, высокой точности и небольшой тепловой зоны, которая может удовлетворить потребности инфракрасных оптических систем, аэрокосмических и других областей для высокопроизводительных инфракрасных прозрачных деталей материала.
4. Национальная оборона и безопасность
①infrarred Contrameres
Принцип: В военных приложениях можно использовать лазеры с импульсными волокнами в среднем инфракрасном инфракрасном поставке для излучения мощных инфракрасных лазерных лучей, чтобы вмешиваться или разрушать вражеское инфракрасное оборудование для обнаружения, управляемое оружием и т. Д. Например, путем излучения лазеров с той же рабочей длиной волны, что и система инфракрасного обнаружения врага, его детектор насыщен, насыщенным, там, что используется.
Преимущества: Лазеры в среднем инфракрасном виде обладают хорошими характеристиками передачи атмосферы и сильными противоположными возможностями. Они могут эффективно реализовать инфракрасные контрмеры в сложных средах боевых действий и повысить боевую эффективность и выживаемость военной техники.
② Лазерный радар (лидар)
Принцип: Лидар вычисляет расстояние, направление, высоту и другую информацию цели путем излучения лазерных импульсов и получая сигналы, отраженные целью. Средние инфракрасные импульсные волокнистые лазеры могут достичь более длительного расстояния и более высокого обнаружения точных целей из-за их коротких импульсов и высокой пиковой мощности. Например, в таких приложениях, как топографическое картирование и целевой идентификацию, лазерный радар средней инфракрасной инфракрасной линии может получить более подробную целевую информацию.
Преимущества: по сравнению с традиционными микроволновыми радарами, лазерные радары средней инфракрасной среды имеют более высокое разрешение и точность, могут лучше идентифицировать и классифицировать цели и иметь важные перспективы применения в разведке обороны, автономного вождения и других полей.
③ Удаленное обнаружение взрывчатых веществ
Принцип: Многие взрывчатые вещества (такие как динамит, лекарства и т. Д.) имеют характерные спектры в средней инфракрасной полосе. Используйте средние инфракрасные импульсные волокнистые лазеры, чтобы осветить мишени на расстоянии, собирать спектральные сигналы, отраженные целями, и определить, существуют ли взрывчатые вещества, анализируя спектральные характеристики. Например, в местах инспекции безопасности, таких как аэропорты и порты, для осмотра персонала и багажа можно использовать аэропорты и багаж.
Преимущества: этот метод удаленного обнаружения имеет преимущества бесконтактного, быстрого и точного. Он может своевременно обнаруживать потенциальные опасности безопасности, не влияя на нормальную деятельность и обеспечить общественную безопасность и социальное обеспечение.
5. Научные исследования
① Сверхбытная спектроскопия
Принцип: Ультрастановная спектроскопия изучает изменения в спектральных характеристиках веществ за очень короткое время (Femtosecond, Picosecond Level). Импульсные волокнистые лазеры в середине инфракрасных могут производить очень короткие импульсные лазеры, которые могут использоваться для возбуждения образцов и обнаружения их сверхбыточных спектральных реакций. Например, с помощью технологии насоса-зона, образец накачивается лазером среднего инфракрасного инфракрасного производства для получения возбужденного состояния, а затем используется другой лазерный луч для обнаружения спектральных изменений образца в различные времена задержки, чтобы изучить сверхбыстрые процессы, такие как электронное состояние и вибрация решетки вещества.
Преимущества: он обеспечивает мощный метод исследования для таких областей, как химия, физика и материаловая наука, который помогает глубоко понять внутреннюю структуру и динамический процесс веществ.
② Манипуляция с холодными молекулами
Принцип: взаимодействие между лазерами среднего инфракрасного и молекул может использоваться для захвата, перемещения и манипулирования холодными молекулами. Точно регулируя частоту, интенсивность и фазу лазера, может быть образована специфическая оптическая потенциальная скважина, чтобы заключить в тюрьму холодные молекулы и реализовать управление движением молекул. Например, в области квантовых вычислений и квантовой обработки информации можно использовать лазеры в среднем инфракрасном положении для манипулирования квантовым состоянием холодных молекул для достижения операции квантовых битов.
Преимущества: он предоставляет новую экспериментальную платформу для исследований в области квантовой физики, химической физики и других областей и, как ожидается, будет совершать важные прорывы в квантовых вычислениях, квантовом моделировании и других аспектах.
③ Генерация аттосекундных импульсов
Принцип: Благодаря нелинейным оптическим процессам, таким как генерация гармоники высокого порядка (HHG), лазеры с импульсным волокном средней инфракрасной инфракрасной инфракрасный Когда лазеры в середине инфракрасных взаимодействий взаимодействуют с атомами или молекулами, генерируются гармоники высокого порядка. Частоты этих гармоник находятся в экстремальной ультрафиолетовой полосе (XUV), и их ширина импульса может достигать уровня аттосекунды.
Преимущества: он обеспечивает чрезвычайно высокое время для изучения сверхбыстрых процессов, таких как ядерное движение и динамика электронов, что помогает дополнительно выявить загадки микроскопического мира вещества.

Таким образом, средние инфракрасные лазеры с импульсными волокнами показали широкие перспективы применения и большой потенциал в области медицинской и биологической визуализации, мониторинга окружающей среды и зондирования газа, промышленной обработки, национальной обороны и безопасности и научных исследований. С постоянным развитием и улучшением технологий, считается, что лазеры с импульсным волокном в середине инфракрасных изделий будут играть важную роль в большем количестве областей и принесут больше благосостояния и прогресса в человеческое общество.

Контактная информация:

Если у вас есть какие -либо идеи, не стесняйтесь поговорить с нами. Независимо от того, где находятся наши клиенты и каковы наши требования, мы будем следить за нашей целью предоставить нашим клиентам высокое качество, низкие цены и лучший сервис.