निकट-अवरक्त देखि मध्य-अवरक्त ट्युनेबल लेजरहरू

विभिन्न वर्णक्रमीय दायरा परिभाषाहरू।

सामान्यतया, जब मानिसहरूले इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोतहरूको बारेमा कुरा गर्छन्, तिनीहरूले ~ 700-800 nm (दृश्य तरंग दैर्ध्य दायराको माथिल्लो सीमा) भन्दा बढी भ्याकुम तरंगदैर्ध्य भएको प्रकाशलाई जनाउँदैछन्।

विशिष्ट तरंगदैर्ध्य तल्लो सीमा यस विवरणमा स्पष्ट रूपमा परिभाषित गरिएको छैन किनभने मानव आँखाको इन्फ्रारेडको धारणा चट्टानमा काट्नुको सट्टा बिस्तारै घट्छ।

उदाहरणका लागि, मानव आँखामा 700 nm प्रकाशको प्रतिक्रिया पहिले नै धेरै कम छ, तर यदि प्रकाश पर्याप्त बलियो छ भने, मानव आँखाले 750 nm भन्दा बढी तरंग लम्बाइको साथ केहि लेजर डायोडहरू द्वारा उत्सर्जित प्रकाश पनि देख्न सक्छ, जसले इन्फ्रारेड पनि बनाउँछ। लेजर एक सुरक्षा जोखिम। - यदि यो मानव आँखामा धेरै उज्यालो छैन भने, यसको वास्तविक शक्ति धेरै उच्च हुन सक्छ।

त्यस्तै, इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोतको तल्लो सीमा दायरा (700 ~ 800 एनएम) जस्तै, इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोतको माथिल्लो सीमा परिभाषा दायरा पनि अनिश्चित छ। सामान्यतया, यो लगभग 1 मिमी छ।

यहाँ इन्फ्रारेड ब्यान्डका केही सामान्य परिभाषाहरू छन्:

नजिकको इन्फ्रारेड वर्णक्रमीय क्षेत्र (जसलाई IR-A पनि भनिन्छ), दायरा ~750-1400 nm।

यस तरंगदैर्ध्य क्षेत्रमा उत्सर्जित लेजरहरू आवाज र मानव आँखा सुरक्षा समस्याहरूको खतरामा छन्, किनभने मानव आँखा फोकस गर्ने कार्य नजिकको इन्फ्रारेड र दृश्य प्रकाश दायराहरूसँग मिल्दोजुल्दो छ, ताकि नजिकको इन्फ्रारेड ब्यान्ड प्रकाश स्रोतलाई प्रसारण गर्न र केन्द्रित गर्न सकिन्छ। संवेदनशील रेटिना समान रूपमा, तर नजिकको इन्फ्रारेड ब्यान्ड लाइटले सुरक्षात्मक पलक रिफ्लेक्स ट्रिगर गर्दैन। फलस्वरूप, मानव आँखाको रेटिना असंवेदनशीलताका कारण अत्यधिक ऊर्जाले क्षतिग्रस्त हुन्छ। तसर्थ, यस ब्यान्डमा प्रकाश स्रोतहरू प्रयोग गर्दा, आँखाको सुरक्षामा पूर्ण ध्यान दिनुपर्छ।

छोटो तरंगदैर्ध्य इन्फ्रारेड (SWIR, IR-B) 1.4-3 μm बाट दायरा।

यो क्षेत्र आँखाको लागि तुलनात्मक रूपमा सुरक्षित छ किनभने यो प्रकाश रेटिनामा पुग्नु अघि आँखाले अवशोषित गर्दछ। उदाहरणका लागि, फाइबर अप्टिक सञ्चारमा प्रयोग हुने एर्बियम-डोपड फाइबर एम्पलीफायरहरू यस क्षेत्रमा सञ्चालन हुन्छन्।

मिड-वेभ इन्फ्रारेड (MWIR) दायरा 3-8 μm छ।

वातावरणले क्षेत्रका केही भागहरूमा बलियो अवशोषण देखाउँछ; धेरै वायुमण्डलीय ग्यासहरू यस ब्यान्डमा अवशोषण रेखाहरू हुनेछन्, जस्तै कार्बन डाइअक्साइड (CO2) र जल वाष्प (H2O)। साथै यस ब्यान्डमा धेरै ग्यासहरूले बलियो अवशोषण प्रदर्शन गर्ने भएकाले बलियो अवशोषण विशेषताहरूले यस वर्णक्रमीय क्षेत्रलाई वायुमण्डलमा ग्यास पत्ता लगाउन व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

लामो लहर इन्फ्रारेड (LWIR) दायरा 8-15 μm छ।

अर्को टाढा इन्फ्रारेड (FIR) हो, जुन 15 μm-1 mm बाट दायरा हुन्छ (तर 50 μm बाट सुरु हुने परिभाषाहरू पनि छन्, ISO 20473 हेर्नुहोस्)। यो वर्णक्रमीय क्षेत्र मुख्यतया थर्मल इमेजिङको लागि प्रयोग गरिन्छ।

यस लेखको उद्देश्य ब्रॉडब्यान्ड ट्युनेबल वेभलेन्थ लेजरहरूको छनोटको बारेमा छलफल गर्ने लक्ष्य राखिएको छ, जसमा माथिको छोटो तरंगदैर्ध्य इन्फ्रारेड (SWIR, IR-B, 1.4-3 μm सम्मको) र केही अंश समावेश हुन सक्छ। मिड-वेभ इन्फ्रारेड (MWIR, दायरा 3-8 μm छ)।

सामान्य आवेदन

यस ब्यान्डमा प्रकाश स्रोतहरूको एक विशिष्ट अनुप्रयोग ट्रेस ग्यासहरूमा लेजर अवशोषण स्पेक्ट्राको पहिचान हो (जस्तै चिकित्सा निदान र वातावरणीय अनुगमनमा रिमोट सेन्सिङ)। यहाँ, विश्लेषणले मध्य इन्फ्रारेड वर्णक्रमीय क्षेत्रमा धेरै अणुहरूको बलियो र विशेषता अवशोषण ब्यान्डहरूको फाइदा लिन्छ, जसले "आणविक फिंगरप्रिन्टहरू" को रूपमा काम गर्दछ। यद्यपि एकले यी अणुहरू मध्ये केहीलाई नजिकको इन्फ्रारेड क्षेत्रमा प्यान-अवशोषण लाइनहरू मार्फत अध्ययन गर्न सक्छ, किनकि नजिकको इन्फ्रारेड लेजर स्रोतहरू तयार गर्न सजिलो छ, त्यहाँ उच्च संवेदनशीलताको साथ मध्य-अवरक्त क्षेत्रमा बलियो आधारभूत अवशोषण लाइनहरू प्रयोग गर्ने फाइदाहरू छन्। ।

मध्य इन्फ्रारेड इमेजिङमा, यस ब्यान्डमा प्रकाश स्रोतहरू पनि प्रयोग गरिन्छ। मानिसहरू सामान्यतया यस तथ्यको फाइदा लिन्छन् कि मध्य-अवरक्त प्रकाशले सामग्रीहरूमा गहिरो प्रवेश गर्न सक्छ र कम बिखर्ने छ। उदाहरणका लागि, सम्बन्धित हाइपरस्पेक्ट्रल इमेजिङ अनुप्रयोगहरूमा, नजिकको इन्फ्रारेडदेखि मध्य-अवरक्तले प्रत्येक पिक्सेल (वा भोक्सेल) को लागि वर्णक्रमीय जानकारी प्रदान गर्न सक्छ।

मध्य-इन्फ्रारेड लेजर स्रोतहरूको निरन्तर विकासको कारण, जस्तै फाइबर लेजरहरू, गैर-धातु लेजर सामग्री प्रशोधन अनुप्रयोगहरू अधिक र अधिक व्यावहारिक हुँदै गइरहेका छन्। सामान्यतया, मानिसहरूले केही सामग्रीहरू द्वारा इन्फ्रारेड प्रकाशको बलियो अवशोषणको फाइदा लिन्छन्, जस्तै पोलिमर फिल्महरू, सामग्रीहरू छान्नका लागि।

एउटा सामान्य मामला यो हो कि इलेक्ट्रोनिक र अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा इलेक्ट्रोडका लागि प्रयोग हुने इन्डियम टिन अक्साइड (ITO) पारदर्शी प्रवाहकीय फिल्महरू चयनात्मक लेजर पृथकीकरणद्वारा संरचित हुन आवश्यक छ। अर्को उदाहरण अप्टिकल फाइबरमा कोटिंग्सको सटीक स्ट्रिपिङ हो। त्यस्ता अनुप्रयोगहरूको लागि यस ब्यान्डमा आवश्यक शक्ति स्तरहरू सामान्यतया लेजर काट्ने जस्ता अनुप्रयोगहरूको लागि आवश्यक भन्दा धेरै कम हुन्छन्।

नजिकको इन्फ्रारेड देखि मध्य इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोतहरू पनि तातो खोज्ने मिसाइलहरू विरुद्ध दिशात्मक इन्फ्रारेड काउन्टरमेजरहरूको लागि सेनाद्वारा प्रयोग गरिन्छ। इन्फ्रारेड क्यामेराहरू अन्धो पार्नका लागि उपयुक्त उच्च आउटपुट पावरको अतिरिक्त, वायुमण्डलीय प्रसारण ब्यान्ड (लगभग 3-4 μm र 8-13 μm) भित्र फराकिलो स्पेक्ट्रल कभरेज पनि इन्फ्रारेड डिटेक्टरहरूलाई सुरक्षित गर्नबाट साधारण नोच फिल्टरहरूलाई रोक्न आवश्यक छ।

माथि वर्णन गरिएको वायुमण्डलीय प्रसारण सञ्झ्याललाई दिशात्मक बीमहरू मार्फत फ्रि-स्पेस अप्टिकल संचारको लागि पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ, र क्वान्टम क्यास्केड लेजरहरू यस उद्देश्यका लागि धेरै अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ।

केहि अवस्थामा, मध्य इन्फ्रारेड अल्ट्राशर्ट दालहरू आवश्यक छन्। उदाहरण को लागी, लेजर स्पेक्ट्रोस्कोपी मा मध्य इन्फ्रारेड फ्रिक्वेन्सी कम्ब्स को उपयोग गर्न को लागी, वा लेसिंग को लागी अल्ट्राशर्ट पल्स को उच्च शिखर तीव्रता को शोषण गर्न सक्छ। यो मोड-लक लेजरको साथ उत्पन्न गर्न सकिन्छ।

विशेष गरी, नजिकको इन्फ्रारेडदेखि मध्य-अवरक्त प्रकाश स्रोतहरूको लागि, केही अनुप्रयोगहरूमा तरंगदैर्ध्य वा तरंगदैर्ध्य ट्युनेबिलिटी स्क्यान गर्नको लागि विशेष आवश्यकताहरू छन्, र निकट-अवरक्तदेखि मध्य-अवरक्त तरंगदैर्ध्य ट्युनेबल लेजरहरूले पनि यी अनुप्रयोगहरूमा अत्यन्त महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्।

उदाहरणका लागि, स्पेक्ट्रोस्कोपीमा, मध्य इन्फ्रारेड ट्युनेबल लेजरहरू आवश्यक उपकरणहरू हुन्, चाहे ग्यास सेन्सिङ, वातावरणीय अनुगमन, वा रासायनिक विश्लेषणमा। वैज्ञानिकहरूले विशेष आणविक अवशोषण रेखाहरू पत्ता लगाउन लेजरको तरंगदैर्ध्यलाई मध्य-इन्फ्रारेड दायरामा ठ्याक्कै स्थितिमा समायोजन गर्छन्। यसरी, तिनीहरूले पदार्थको संरचना र गुणहरूको बारेमा विस्तृत जानकारी प्राप्त गर्न सक्छन्, जस्तै रहस्यले भरिएको कोड बुक क्र्याक गर्ने।

मेडिकल इमेजिङको क्षेत्रमा, मध्य इन्फ्रारेड ट्युनेबल लेजरहरूले पनि महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्। तिनीहरू व्यापक रूपमा गैर-आक्रामक निदान र इमेजिङ प्रविधिहरूमा प्रयोग गरिन्छ। लेजरको तरंगदैर्ध्यलाई ठीकसँग ट्युन गरेर, मध्य-अवरक्त प्रकाशले जैविक तन्तुहरू छिर्न सक्छ, परिणामस्वरूप उच्च-रिजोल्युसन छविहरू। यो रोग र असामान्यताहरू पत्ता लगाउन र निदान गर्न महत्त्वपूर्ण छ, जस्तै मानव शरीरको भित्री रहस्यहरूमा जादुई प्रकाश पियरिंग।

मध्य इन्फ्रारेड ट्युनेबल लेजरहरूको प्रयोगबाट रक्षा र सुरक्षाको क्षेत्र पनि अविभाज्य छ। यी लेजरहरूले इन्फ्रारेड काउन्टरमेजरहरूमा मुख्य भूमिका खेल्छन्, विशेष गरी तातो खोज्ने मिसाइलहरू विरुद्ध। उदाहरणका लागि, डायरेक्शनल इन्फ्रारेड काउन्टरमेजर सिस्टम (DIRCM) ले विमानलाई क्षेप्यास्त्रहरूबाट ट्र्याक र आक्रमण हुनबाट जोगाउन सक्छ। लेजरको तरंगदैर्ध्यलाई तुरुन्तै समायोजन गरेर, यी प्रणालीहरूले आगमन क्षेप्यास्त्रहरूको मार्गदर्शन प्रणालीमा हस्तक्षेप गर्न सक्छन् र तुरुन्तै युद्धको ज्वार बदल्न सक्छन्, जस्तै आकाशको रक्षा गर्ने जादुई तरवार।

रिमोट सेन्सिङ टेक्नोलोजी पृथ्वीको अवलोकन र अनुगमन गर्ने एक महत्त्वपूर्ण माध्यम हो, जसमा इन्फ्रारेड ट्युनेबल लेजरहरूले महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्। वातावरणीय अनुगमन, वायुमण्डलीय अनुसन्धान, र पृथ्वी अवलोकन जस्ता क्षेत्रहरू यी लेजरहरूको प्रयोगमा भर पर्छन्। मिड-इन्फ्रारेड ट्युनेबल लेजरहरूले वैज्ञानिकहरूलाई वायुमण्डलमा ग्यासहरूको विशिष्ट अवशोषण लाइनहरू मापन गर्न सक्षम बनाउँदछ, जलवायु अनुसन्धान, प्रदूषण निगरानी र मौसम पूर्वानुमानमा मद्दत गर्न बहुमूल्य डाटा प्रदान गर्दछ, एक जादुई ऐना जस्तै जसले प्रकृतिको रहस्यहरूमा अन्तर्दृष्टि प्रदान गर्दछ।

औद्योगिक सेटिङहरूमा, मिड-इन्फ्रारेड ट्युनेबल लेजरहरू सटीक सामग्री प्रशोधनको लागि व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। लेजरहरूलाई तरंगदैर्ध्यमा ट्युन गरेर जुन निश्चित सामग्रीहरूद्वारा दृढ रूपमा अवशोषित हुन्छन्, तिनीहरूले चयनात्मक पृथकीकरण, काट्ने वा वेल्डिङ सक्षम पार्छन्। यसले इलेक्ट्रोनिक्स, सेमीकन्डक्टरहरू र माइक्रोमेसिनिङ जस्ता क्षेत्रहरूमा सटीक निर्माणलाई सक्षम बनाउँछ। मिड-इन्फ्रारेड ट्युनेबल लेजर एक बारीक पालिश गरिएको नक्काशी चक्कु जस्तै हो, जसले उद्योगलाई राम्रोसँग नक्काशी गरिएका उत्पादनहरू बनाउन र प्रविधिको चमक देखाउन अनुमति दिन्छ।