中紅外激光器：譜寫(xiě)激光器新篇章（上）

中紅外激光器：譜寫(xiě)激光器新篇章（上）

01 引言

在科技的浩瀚星空中，中紅外技術(shù)猶如一顆璀璨的新星，正逐漸揭開(kāi)其神秘的面紗。本期托托科普，我們將帶您走進(jìn)中紅外技術(shù)的世界，探索其背后的科學(xué)原理與應(yīng)用前景。

02 什么是中紅外？

很多人對(duì)中紅外光譜區(qū)域及中紅外應(yīng)用仍然不熟悉，因?yàn)樵谶@個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)只有很少的激光器可供商用。其實(shí)，同可見(jiàn)光一樣，中紅外光的本質(zhì)也是電磁波的一種，其波段坐落于2 μm - 12 μm之間（圖1），是紅外線的一個(gè)特定波段，具有物理特性和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

圖1 UV-VIS-IR-THz波段劃分

03 QCL量子級(jí)聯(lián)激光器

量子級(jí)聯(lián)中紅外激光器，通過(guò)結(jié)合量子化和量子隧穿機(jī)理將多個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)串聯(lián)，電子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)過(guò)程中并不發(fā)生損耗，還可進(jìn)入到下一個(gè)進(jìn)程中再次發(fā)光（圖2）。這種級(jí)聯(lián)過(guò)程能使這些電子反復(fù)循環(huán)以至產(chǎn)生中紅外激光。此外該類(lèi)激光器的輸出波長(zhǎng)由子帶間的能量差決定，與材料的禁帶寬度無(wú)關(guān)。因此，可以通過(guò)改變量子阱的厚度及數(shù)量實(shí)現(xiàn)大范圍中紅外波段激光的輸出，集成的量子級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體激光器重量輕、體積小、易于攜帶，因此得到廣泛應(yīng)用。

圖2 量子級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)示意圖

04 托托科技中紅外激光器

隨著量子級(jí)聯(lián)激光器技術(shù)的逐步成熟和穩(wěn)定，高品質(zhì)、免維護(hù)且具備高性?xún)r(jià)比的中紅外光源成為可能。托托科技推出了標(biāo)準(zhǔn)化的QCL中紅外激光器模組，支持一鍵式操作，具有性能穩(wěn)定、功率高、使用便捷、體積小巧等優(yōu)勢(shì)。該產(chǎn)品為單波長(zhǎng)激光模組，可選配波長(zhǎng)為4 μm - 10 μm中的波段，激光功率默認(rèn)50 mW，可選擇定制更高功率版本，中紅外激光準(zhǔn)直輸出，光束發(fā)散角小于6 mrad，支持內(nèi)部頻率調(diào)制。

圖3 托托科技的中紅外激光器設(shè)備

如圖3所示，中紅外激光器模組由激光器模塊和控制盒兩部分構(gòu)成，其中激光模塊中內(nèi)置與中紅外激光準(zhǔn)直共線的指引光，以便指引中紅外激光的照射位置，極大簡(jiǎn)化了中紅外激光的光路調(diào)試過(guò)程；控制器內(nèi)包含激光驅(qū)動(dòng)器及溫度控制器，可通過(guò)USB控制端與電腦程序相適配。

中紅外激光器技術(shù)指標(biāo)

中紅外激光器可提供波長(zhǎng)范圍覆蓋4 um到12 um間的激光。

支持選擇寬帶發(fā)射的法布里-珀羅(FP)激光或單波長(zhǎng)輸出的分布反饋式(DFB)激光，F(xiàn)P激光具有寬帶發(fā)射特性，非常適合于醫(yī)學(xué)成像、光電探測(cè)及紅外光譜光源等;DFB激光，其具有明確的發(fā)射中心波長(zhǎng)，非常適合于氣體分析，光通訊等領(lǐng)域。

同時(shí)提供中紅外合束方案來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)不同波段中紅外光的使用需求。

a.每個(gè)激光器都有不同的光學(xué)屬性，如需特定波長(zhǎng)激光器和輸出功率可與托托科技聯(lián)系。

b.如需其它波長(zhǎng)及功率激光器可聯(lián)系托托科技。

此外，為滿(mǎn)足用戶(hù)同時(shí)對(duì)多波段中紅外激光器的使用需求，托托科技可提供多波段中紅外激光器合束模組（如4 μm、6 μm、8 μm、10 μm合束模組），波長(zhǎng)范圍覆蓋4 μm - 10 μm，激光輸出功率默認(rèn)50 mW，內(nèi)部采用空間光合束方案，不同波長(zhǎng)中紅外激光束將沿相同方向并重疊在一起從相同的出光口輸出，搭配上位機(jī)控制軟件，可實(shí)現(xiàn)不同波段中紅外激光快速切換，特別是在顯微環(huán)境下，這樣的設(shè)計(jì)可以避免重新調(diào)節(jié)光路，節(jié)省時(shí)間和精力。

05 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本期托托科普的介紹，相信您已經(jīng)對(duì)中紅外技術(shù)有了更深入的了解，也對(duì)QCL量子級(jí)聯(lián)激光器和托托科技的自主研發(fā)成果產(chǎn)生了濃厚的興趣。中紅外技術(shù)的快速發(fā)展，不僅為現(xiàn)代科技領(lǐng)域注入了新的活力，也為我們的生活帶來(lái)了更多的便利和可能性。托托科技將繼續(xù)致力于中紅外技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，為人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步貢獻(xiàn)更多的力量。讓我們共同期待中紅外技術(shù)在未來(lái)能夠綻放出更加耀眼的光芒！以上就是本期關(guān)于中紅外激光的全部?jī)?nèi)容，下期將更多有關(guān)中紅外激光器的介紹，敬請(qǐng)期待。