Εφαρμογές των λέιζερ με παλμικά ινών μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας

Μεσαία υπέρυθρη λέιζεραναφέρεται σε ηλεκτρομαγνητικά κύματα με μήκος κύματος στη ζώνη 3μm ~ 1000μm. Στο πεδίο της τεχνολογίας λέιζερ, η μέση υπέρυθρη ακτινοβολία ορίζεται γενικά ως η ζώνη 2 μm ~ 5μm. Τα λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας έχουν μοναδικά εύρη μήκους κύματος και χαρακτηριστικά μοριακής απορρόφησης και είναι κατάλληλα για διάφορα σενάρια εφαρμογής. Ενώ τα παλμικά λέιζερ ινών έχουν δείξει ευρύ δυναμικό εφαρμογής στη βιομηχανική επεξεργασία και σε άλλους τομείς με τα πλεονεκτήματά τους όπως η υψηλή ποιότητα της δέσμης, η καλή σταθερότητα και η συμπαγής δομή.

Η ζώνη μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας περιέχει δύο κύρια παράθυρα μετάδοσης ατμοσφαιρικής μετάδοσης (3 ~ 5 μm και 8 ~ 12 μm περιοχές). Σε αυτές τις ζώνες, η απορρόφηση των κύριων συστατικών στην ατμόσφαιρα είναι πολύ χαμηλή, μπορεί να επιτευχθεί μετάδοση μεγάλων αποστάσεων, η οποία είναι κατάλληλη για τηλεπισκόπηση, ανίχνευση και άλλα πεδία.
Η ζώνη μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας βρίσκεται στη θεμελιώδη περιοχή συντονισμού κραδασμών των περισσότερων μορίων και πολλά υγρά, αέρια και μη μεταλλικά υλικά έχουν ισχυρή απορρόφηση του μεσαίου υπέρυθρου φωτός. Αυτό το χαρακτηριστικό κάνει τα λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας έχουν σημαντικές εφαρμογές σε φασματική ανάλυση, περιβαλλοντική παρακολούθηση, ιατρική διάγνωση και άλλα πεδία.

Βασικές τεχνολογίες των λέιζερ με παλμική ίνες μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας
1. Επιλογή μέσου κέρδους
① Ράμπι με σπάνια γη:
Er3 ⁺ (ιόν Erbium): Συνήθως χρησιμοποιείται για την επίτευξη εξόδου λέιζερ στη ζώνη 2.7 ~ 2.8 μm, κατάλληλη για ιατρική, ατμοσφαιρική τηλεπισκόπηση και άλλα πεδία. Η δομή του επιπέδου ενέργειας της επιτρέπει να παράγει λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας υπό συγκεκριμένες συνθήκες άντλησης.
Ho3 ⁺ (ιόν Holmium): Μπορεί να δημιουργήσει λέιζερ στο 2. Αυτή η μπάντα βρίσκεται στο παράθυρο της ατμοσφαιρικής μετάδοσης, ασφαλής για τα ανθρώπινα μάτια και έχει αξία εφαρμογής σε ραντάρ λέιζερ και άλλα πεδία.
TM³⁺ (ιόν thulium): Μπορεί να δημιουργήσει λέιζερ στη ζώνη 2,3 μm, η οποία έχει νόημα για ορισμένες ειδικές φασματικές ανάλυσης και εφαρμογές.
② Μη γραμμική μετατροπή συχνότητας:
OPO (οπτικός παραμετρικός ταλαντωτής): Με βάση τη διαδικασία παραμετρικής ενίσχυσης σε μη γραμμικούς κρυστάλλους, η ενέργεια του φωτός της αντλίας μετατρέπεται σε φως σήματος και φωτεινό φως. Επιλέγοντας τα κατάλληλα μη γραμμικά κρυστάλλους και σχέδια ταλαντωτή, μπορεί να ληφθεί έξοδος λέιζερ στη μέση υπέρυθρη ζώνη και ο συντονισμός μπορεί να επιτευχθεί σε ευρύτερο εύρος μήκους κύματος.
DFG (διεγερμένη σκέδαση Raman): Τα λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας παράγονται χρησιμοποιώντας το αποτέλεσμα σκέδασης Raman. Ρυθμίζοντας τις παραμέτρους του φωτός της αντλίας και τα χαρακτηριστικά του μέσου Raman, μπορούν να επιτευχθούν οι εξόδους λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας διαφορετικών μηκών κύματος, αλλά συνήθως απαιτείται υψηλότερη ισχύς αντλίας.
2. Μηχανισμός παραγωγής παλμών
① Τεχνολογία μεταγωγής Q:
Ενεργός q-switching: Η ισχύς απώλειας ή αντλίας του λέιζερ ελέγχεται από ένα εξωτερικό σήμα διαμόρφωσης, έτσι ώστε η πυκνότητα των φωτονίων στην κοιλότητα του λέιζερ να αλλάζει περιοδικά, δημιουργώντας έτσι παλμική έξοδο λέιζερ. Για παράδειγμα, το λέιζερ διαμορφώνεται χρησιμοποιώντας συστατικά όπως ένας ακουστικός διαμορφωτής ή ένας ηλεκτρο-οπτικός διαμορφωτής για τη δημιουργία παλμών. Αυτή η μέθοδος μπορεί να ελέγξει με ακρίβεια τη συχνότητα επανάληψης και το πλάτος παλμού του παλμού, αλλά απαιτεί πρόσθετο εξοπλισμό διαμόρφωσης, ο οποίος αυξάνει την πολυπλοκότητα του συστήματος.
Παθητική q-switching: Τα μη γραμμικά χαρακτηριστικά απορρόφησης των παθητικών συστατικών όπως τα κορεσμένα απορροφητήρα χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της πυκνότητας των φωτονίων στην κοιλότητα του λέιζερ. Όταν η πυκνότητα των φωτονίων φτάσει σε ένα συγκεκριμένο όριο, ο συντελεστής απορρόφησης των μεταβολών των κορεσμένων απορροφητή, αλλάζοντας έτσι την απώλεια της κοιλότητας του λέιζερ και δημιουργώντας παλμικά λέιζερ. Η παθητική μεταγωγή Q έχει μια απλή δομή και χαμηλό κόστος, αλλά η συχνότητα επανάληψης και το πλάτος παλμού του παλμού είναι σχετικά δύσκολο να ελέγξουν.
② Τεχνολογία κλειδώματος λειτουργίας:
Υλικό κορεσμένο απορρόφηση (MSA) Λειτουργία Λειτουργίας: Υλικά με οπτικά μη γραμμικά χαρακτηριστικά απορρόφησης χρησιμοποιούνται ως συσκευές κλειδώματος τρόπου λειτουργίας, όπως οι εμπορικοί ημιαγωγοί κορεσμένοι καθρέφτες απορρόφησης (SESAM) και νέα νανοϋλικά (όπως γραφένιο, νανοσωλήνες άνθρακα κ.λπ.). Αυτά τα υλικά έχουν ισχυρή απορρόφηση για αδύναμο φως και υψηλή μετάδοση για ισχυρό φως, επιτυγχάνοντας έτσι τους παλμούς της ενδοκοιλιακής παλμού και της παραγωγής λειτουργίας.
Μη γραμμική περιστροφή πόλωσης (NPR) Λειτουργία λειτουργίας: Με τη βοήθεια του μη γραμμικού αποτελέσματος KERR της ίδιας της οπτικής ίνας, διαφορετικές μη γραμμικές μετατοπίσεις φάσης εφαρμόζονται στο φως σε διαφορετικές κατευθύνσεις πόλωσης. Κάτω από τη δράση της συσκευής πόλωσης ενδοκοιλίας, η συντονισμένη κοιλότητα παρουσιάζει χαρακτηριστικά παρόμοια με την κορεσμένη απορρόφηση, επιτυγχάνοντας έτσι τη λειτουργία κλειδώματος. Αυτή η τεχνολογία δεν περιορίζεται από το χάσμα της ζώνης και το χρόνο χαλάρωσης του υλικού, έχει μεταβατικά χαρακτηριστικά ανάκτησης εξαιρετικά γρήγορου και υψηλού ορίου βάθους διαμόρφωσης και βλάβης και είναι κατάλληλο για γενιά παλμών femtosecond υψηλής ισχύος.
Λειτουργία ανατροφοδότησης μετατόπισης συχνότητας (FSF): Μέσω ενός συγκεκριμένου μηχανισμού ανάδρασης, η συχνότητα του μέρους του φωτός εξόδου μετατοπίζεται και τροφοδοτείται πίσω στην κοιλότητα του λέιζερ, αλληλεπιδρώντας με το ελαφρύ πεδίο στην κοιλότητα για να σχηματίσει μια σταθερή αλληλουχία παλμού με κλειδαριά. Αυτή η μέθοδος κλειδώματος λειτουργίας μπορεί να επιτύχει υψηλή συχνότητα επανάληψης και πλάτος στενού παλμού των παλμών.
3. Βασικές προκλήσεις
① Θερμική διαχείριση:
Τα λέιζερ των οπτικών ινών μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας παράγουν πολλή θερμότητα κατά τη διάρκεια της λειτουργίας. Εάν η θερμότητα δεν μπορεί να διαλυθεί στο χρόνο και αποτελεσματικά, θα οδηγήσει σε προβλήματα όπως η υποβάθμιση της απόδοσης του λέιζερ και η βλάβη των ινών. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να υιοθετηθούν αποτελεσματικές τεχνολογικές τεχνολογίες διάχυσης θερμότητας και μέτρα θερμικής διαχείρισης, όπως η χρήση υλικών μήτρας ινών με υψηλή θερμική αγωγιμότητα, σχεδιασμός λογικών δομών διάχυσης θερμότητας και χρησιμοποιώντας συσκευές ψύξης για να εξασφαλιστεί η σταθερή λειτουργία του λέιζερ.
② Εφέ σκοτεινού φωτονίου:
Κάτω από τις συνθήκες άντλησης υψηλής ισχύος, το φαινόμενο σκοτεινής φωτονίων σε οπτικές ίνες με σπάνια γη θα επηρεάσει την απόδοση και τη ζωή του λέιζερ. Το σκούρο φωτονίων αναφέρεται στο φαινόμενο ότι όταν το υλικό λέιζερ ακτινοβολείται με ισχυρό φως, τα ηλεκτρόνια που παράγονται από τη διέγερση φωτός συλλαμβάνονται από το κέντρο παγίδευσης, με αποτέλεσμα αλλαγές στα χαρακτηριστικά απορρόφησης και εκπομπής του υλικού. Προκειμένου να μειωθεί η επίδραση του αποτελέσματος σκοτεινού φωτονίου, είναι απαραίτητο να βελτιστοποιηθεί η συγκέντρωση του ντόπινγκ της οπτικής ίνας, να βελτιωθεί η διαδικασία παρασκευής της οπτικής ίνας, επιλέξτε μια κατάλληλη πηγή αντλίας και συνθήκες εργασίας κλπ.
③ Περιορισμοί των υλικών οπτικών ινών μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας:
Επί του παρόντος, οι τύποι οπτικών ινών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη ζώνη μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι περιορισμένοι και εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένα προβλήματα στη διαδικασία σχεδίασης, στις οπτικές ιδιότητες και στις μηχανικές ιδιότητες της οπτικής ίνας. Για παράδειγμα, παρόλο που η γυάλινη ίνες φθοριούχου είναι ένα συνήθως χρησιμοποιούμενο υλικό οπτικής μήτρας μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας, η ενέργεια της φωνής είναι σχετικά υψηλή, η οποία περιορίζει το εύρος μήκους κύματος εκπομπής του λέιζερ. Η γυάλινη ίνες σουλφιδίου έχει προβλήματα όπως η κακή χημική σταθερότητα και η δυσκολία στην προετοιμασία. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να διερευνηθούν και να αναπτυχθούν νέα υλικά οπτικών ινών μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας για την κάλυψη των αναπτυξιακών αναγκών των λέιζερ από παλμικές ίνες μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας.

Κύριοι τομείς εφαρμογής
1. Ιατρική και βιολογική απεικόνιση
① χειρουργική επέμβαση λέιζερ
Αρχή: Τα λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας ({2-5 μm ζώνη) μπορούν να απορροφηθούν έντονα από τα μόρια του νερού και περίπου το 70% του ανθρώπινου ιστού είναι νερό. Αυτό επιτρέπει την ενέργεια των λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας να επικεντρωθούν στην επιφάνεια όταν έρχονται σε επαφή με τον ανθρώπινο ιστό, μειώνοντας τη θερμική βλάβη στους περιβάλλοντος ιστούς. Για παράδειγμα, στην οφθαλμική χειρουργική επέμβαση, αυτό το χαρακτηριστικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτέλεση κοπής κερατοειδούς υψηλής ακρίβειας χωρίς να προκαλέσει περιττές βλάβες σε άλλους ιστούς των ματιών.
Πλεονεκτήματα: Σε σύγκριση με την παραδοσιακή χειρουργική επέμβαση με λέιζερ από το παραδοσιακό ορατό φως ή κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία, η χειρουργική επέμβαση λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας έχει υψηλότερη ακρίβεια και χαμηλότερες θερμικές επιδράσεις, οι οποίες μπορούν να επιτύχουν πιο ευαίσθητες χειρουργικές επεμβάσεις και να μειώσουν τον πόνο και τον χρόνο ανάκτησης των ασθενών.
② Απεικόνιση ιστών χωρίς ετικέτα
Αρχή: Για παράδειγμα, η τεχνολογία οπτικής τομογραφίας συνοχής (OCT) χρησιμοποιεί τα χαρακτηριστικά χαμηλής σκέδασης των λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας για την εκτέλεση της τομογραφικής απεικόνισης υψηλής ανάλυσης των βιολογικών ιστών. Όταν το φως της μέσης υπέρυθρης ακτινοβολίας ακτινοβολείται στους ιστούς, τα στρώματα ιστών σε διαφορετικά βάθη θα αντικατοπτρίζουν τα σήματα πίσω φωτός διαφορετικών εντάσεων. Με τη συλλογή και την επεξεργασία αυτών των σημάτων μέσω ανιχνευτών, μπορεί να κατασκευαστεί μια τρισδιάστατη δομική εικόνα του ιστού.
Πλεονεκτήματα: Αυτή η μέθοδος απεικόνισης δεν απαιτεί χρώση ή σήμανση ιστών, αποφεύγοντας τη βλάβη και τη χημική μόλυνση που οι παραδοσιακές μέθοδοι χρώσης μπορεί να προκαλέσουν στους ιστούς και μπορούν να αποκτήσουν δυναμικές πληροφορίες των ιστών σε πραγματικό χρόνο, παρέχοντας ένα ισχυρό εργαλείο για την έγκαιρη διάγνωση και τη θεραπεία των ασθενειών.
2. Περιβαλλοντική παρακολούθηση και ανίχνευση αερίου
① ανίχνευση αέριο ίχνος
Αρχή: Πολλά αέρια ιχνοστοιχεία (όπως CO₂, CH₄, κλπ.) Έχουν χαρακτηριστικές κορυφές απορρόφησης στη μέση υπέρυθρη ζώνη. Με στόχευε το λέιζερ που εκπέμπεται από το μεσαία υπέρυθρη παλμική λέιζερ ινών στο δείγμα αερίου που πρόκειται να δοκιμαστεί και η μέτρηση της μεταβολής της ενέργειας μετά την απορρόφηση του φωτός του αερίου ενός συγκεκριμένου μήκους κύματος, μπορεί να προσδιοριστεί η συγκέντρωση του αερίου. Για παράδειγμα, το Co₂ έχει ισχυρή κορυφή απορρόφησης στα 4,26 μm. Με την ανίχνευση της εξασθένησης της ενέργειας λέιζερ σε αυτό το μήκος κύματος, η συγκέντρωση του CO₂ μπορεί να συναχθεί.
Πλεονεκτήματα: Τα λέιζερ με μέση υπέρυθρη ακτινοβολία έχουν τα χαρακτηριστικά της υψηλής ευαισθησίας και της υψηλής ανάλυσης και μπορούν να ανιχνεύσουν ιχνοστοιχεία σε εξαιρετικά χαμηλές συγκεντρώσεις, γεγονός που έχει μεγάλη σημασία για την περιβαλλοντική παρακολούθηση, τον έλεγχο της βιομηχανικής διαδικασίας και την έρευνα για την αλλαγή του κλίματος.
② Ανάλυση ατμοσφαιρικής ρύπανσης
Αρχή: Οι ρύποι στην ατμόσφαιρα (όπως τα οξείδια του αζώτου, τα σουλφίδια κ.λπ.) έχουν επίσης διαφορετικά χαρακτηριστικά απορρόφησης στη ζώνη μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας. Με τη σάρωση της ατμόσφαιρας με ένα μεσαία υπέρυθρη παλμική ίνες λέιζερ, η κατανομή συγκέντρωσης πολλαπλών ρύπων μπορεί να ανιχνευθεί ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, αναλύοντας την απορρόφηση λέιζερ διαφορετικών μηκών κύματος στην ατμόσφαιρα, μπορεί να σχεδιαστεί ένας χάρτης χωρικής κατανομής των ρύπων.
Πλεονεκτήματα: Αυτή η απομακρυσμένη μέθοδος μέτρησης μη επαφής μπορεί να αποκτήσει γρήγορα και ευρέως να αποκτήσει πληροφορίες για την ατμοσφαιρική ρύπανση χωρίς να συλλέξει δείγματα, παρέχοντας ένα αποτελεσματικό μέσο για την προστασία του περιβάλλοντος και την αξιολόγηση της ποιότητας του αέρα.
3. Βιομηχανική επεξεργασία
① Επεξεργασία ακριβείας πολυμερούς/ημιαγωγού
Αρχή: Τα λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας μπορούν να απορροφηθούν έντονα από πολυμερή και υλικά ημιαγωγών, προκαλώντας τη διάσπαση των μοριακών δεσμών μέσα στα υλικά, επιτυγχάνοντας έτσι την απομάκρυνση ή την τροποποίηση του υλικού. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επεξεργασίας ακριβείας, ελέγχοντας με ακρίβεια τις παραμέτρους του λέιζερ (όπως το πλάτος παλμού, την ενεργειακή πυκνότητα κ.λπ.), το υλικό μπορεί να κοπεί, να τρυπηθεί, να χαραγμένο και άλλες λειτουργίες μπορούν να πραγματοποιηθούν με υψηλή ακρίβεια. Για παράδειγμα, στην κατασκευή τσιπ ημιαγωγών, τα λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επίτευξη μικρο-επεξεργασίας των πλακών πυριτίου και τη βελτίωση της ολοκλήρωσης και της απόδοσης των τσιπ.
Πλεονεκτήματα: Σε σύγκριση με την παραδοσιακή τεχνολογία μηχανικής επεξεργασίας ή φωτολιθογραφίας, η επεξεργασία με λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας έχει τα πλεονεκτήματα της μη επαφής, της υψηλής ακρίβειας και της υψηλής απόδοσης, η οποία μπορεί να αποφύγει τη μηχανική πίεση και τη βλάβη των υλικών και τη βελτίωση της ποιότητας και της αξιοπιστίας του προϊόντος.
②infrared διαφανής κοπής υλικού
Αρχή: Ορισμένα υπερύθμονα διαφανή υλικά (όπως το γυαλί χαλκογονιδίων) έχουν καλή μετάδοση στη μέση υπέρυθρη ζώνη. Όταν τα υλικά αυτά κόπηκαν με λέιζερ με μέση υπέρυθρη ακτινοβολία, η ενέργεια του λέιζερ απορροφάται μέσα στο υλικό και μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια, προκαλώντας μερικώς να λιώσει ή να εξατμίζεται το υλικό, επιτυγχάνοντας έτσι κοπή. Με τη ρύθμιση της διαδρομής σάρωσης και των παραμέτρων του λέιζερ, μπορούν να κοπούν υλικά τμήματα διαφόρων σχημάτων και μεγεθών.
Πλεονεκτήματα: Αυτή η μέθοδος κοπής έχει τα πλεονεκτήματα των ομαλών άκρων, της υψηλής ακρίβειας και της μικρής ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα, η οποία μπορεί να καλύψει τις ανάγκες των υπέρυθρων οπτικών συστημάτων, της αεροδιαστημικής και άλλων πεδίων για υπερύθρες υπερύθρων διαφανούς υλικού.
4. Εθνική άμυνα και ασφάλεια
①infrared countermeasures
Αρχή: Σε στρατιωτικές εφαρμογές, τα λέιζερ με παλμική ίνες μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εκπέμπουν δοκούς υπερύθρων υψηλής ισχύος για να παρεμβαίνουν ή να καταστρέφουν τον εξοπλισμό ανίχνευσης του εχθρού, με καθοδηγούμενα όπλα κλπ. Για παράδειγμα, εκπέμποντας λέιζερ με το ίδιο εργατικό κύκλο με το σύστημα ανίχνευσης του εχθρού.
Πλεονεκτήματα: Τα λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας έχουν καλά χαρακτηριστικά ατμοσφαιρικής μετάδοσης και ισχυρές δυνατότητες κατά των παρεμβολών. Μπορούν να εφαρμόσουν αποτελεσματικά υπέρυθρες μετρήσεις σε σύνθετα περιβάλλοντα πεδίου μάχης και να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα της μάχης και την επιβίωση του στρατιωτικού εξοπλισμού.
② Ραντάρ λέιζερ (Lidar)
Αρχή: Ο Lidar υπολογίζει την απόσταση, την κατεύθυνση, το ύψος και άλλες πληροφορίες του στόχου, εκπέμποντας παλμούς λέιζερ και λαμβάνοντας τα σήματα που αντικατοπτρίζονται από τον στόχο. Τα λέιζερ οπτικών ινών μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας μπορούν να επιτύχουν μεγαλύτερη απόσταση και ανίχνευση στόχου υψηλότερης ακρίβειας λόγω των μικρών παλμών τους και της υψηλής ισχύος αιχμής. Για παράδειγμα, σε εφαρμογές όπως τοπογραφική χαρτογράφηση και αναγνώριση στόχου, το ραντάρ με μέση υπέρυθρη ακτινοβολία μπορεί να αποκτήσει λεπτομερέστερες πληροφορίες στόχου.
Πλεονεκτήματα: Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά ραντάρ μικροκυμάτων, τα ραντάρ λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας έχουν υψηλότερη ανάλυση και ακρίβεια, μπορούν να εντοπίσουν καλύτερα και να ταξινομήσουν τους στόχους και να έχουν σημαντικές προοπτικές εφαρμογής στην αμυντική αναγνώριση, αυτόνομη οδήγηση και άλλους τομείς.
③ Απομακρυσμένη ανίχνευση εκρηκτικών
Αρχή: Πολλά εκρηκτικά (όπως δυναμίτη, φάρμακα κ.λπ.) έχουν χαρακτηριστικά φάσματα στη μέση υπέρυθρη ζώνη. Χρησιμοποιήστε λέιζερ από πείρα με μέση υπέρυθρη ακτινοβολία για να φωτίσετε τους στόχους μεγάλων αποστάσεων, να συλλέξετε φασματικά σήματα που αντικατοπτρίζονται από τους στόχους και να προσδιορίσετε εάν υπάρχουν εκρηκτικά με ανάλυση φασματικών χαρακτηριστικών. Για παράδειγμα, σε χώρους επιθεώρησης ασφαλείας, όπως αεροδρόμια και λιμάνια, μπορεί να χρησιμοποιηθεί εξοπλισμός απομακρυσμένης ανίχνευσης λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας για την επιθεώρηση του προσωπικού και των αποσκευών.
Πλεονεκτήματα: Αυτή η μέθοδος απομακρυσμένης ανίχνευσης έχει τα πλεονεκτήματα της μη επαφής, γρήγορης και ακριβούς. Μπορεί να εντοπίσει έγκαιρα τους πιθανούς κινδύνους για την ασφάλεια χωρίς να επηρεάσει τις κανονικές λειτουργίες και να εξασφαλίσει τη δημόσια ασφάλεια και την κοινωνική ασφάλιση.
5. Επιστημονική έρευνα
① φασματοσκοπία Ultrafast
Αρχή: Η φασματοσκοπία Ultrafast μελετά τις αλλαγές στα φασματικά χαρακτηριστικά των ουσιών σε εξαιρετικά σύντομο χρονικό διάστημα (Femtosecond, Picosecond επίπεδο). Τα λέιζερ με μέση υπέρυθρη ακτινοβολία μπορούν να παράγουν εξαιρετικά μικρά παλμικά λέιζερ, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να διεγείρουν δείγματα και να ανιχνεύσουν τις εξαιρετικά γρήγορες φασματικές αποκρίσεις τους. Για παράδειγμα, μέσω της τεχνολογίας αντλίας-προστασίας, το δείγμα αντλείται με λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας για να παράγει μια διεγερμένη κατάσταση και στη συνέχεια χρησιμοποιείται μια άλλη δέσμη λέιζερ για την ανίχνευση των φασματικών μεταβολών του δείγματος σε διαφορετικούς χρόνους καθυστέρησης, έτσι ώστε να μελετηθούν οι εξαιρετικά γρήγορες διεργασίες όπως η ηλεκτρονική κατάσταση και η δόνηση του πλέγματος της ουσίας.
Πλεονεκτήματα: Παρέχει μια ισχυρή ερευνητική μέθοδο για πεδία όπως η χημεία, η φυσική και η επιστήμη των υλικών, η οποία βοηθά στην κατανόηση της εσωτερικής δομής και της δυναμικής διαδικασίας των ουσιών.
② Χειρισμός κρύου μορίου
Αρχή: Η αλληλεπίδραση μεταξύ λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας και μορίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύλληψη, την μετακίνηση και το χειρισμό κρύων μορίων. Με την ακριβή ρύθμιση της συχνότητας, της έντασης και της φάσης του λέιζερ, μπορεί να σχηματιστεί ένα συγκεκριμένο οπτικό δυναμικό για να φυλακίσει κρύα μόρια και να συνειδητοποιήσει τον έλεγχο κίνησης των μορίων. Για παράδειγμα, στον τομέα της επεξεργασίας κβαντικών υπολογιστών και κβαντικών πληροφοριών, τα λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον χειρισμό της κβαντικής κατάστασης κρύων μορίων για την επίτευξη της λειτουργίας των κβαντικών bits.
Πλεονεκτήματα: Παρέχει μια νέα πειραματική πλατφόρμα για την έρευνα στην κβαντική φυσική, τη χημική φυσική και άλλους τομείς και αναμένεται να κάνει σημαντικές ανακαλύψεις στην κβαντική υπολογιστική, την κβαντική προσομοίωση και άλλες πτυχές.
③ Δημιουργία παλμών attosecond
Αρχή: Μέσα από μη γραμμικές οπτικές διεργασίες, όπως η αρμονική παραγωγή υψηλής τάξης (HHG), τα λέιζερ με παλμικά οπτικά μυθιστορήματα μπορούν να παράγουν παλμούς Ultrashort στο επίπεδο Attosecond (10 ⁸ δευτερόλεπτα). Όταν τα λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας αλληλεπιδρούν με άτομα ή μόρια, δημιουργούνται αρμονικές υψηλής τάξης. Οι συχνότητες αυτών των αρμονικών βρίσκονται στην ακραία υπεριώδη ζώνη (XUV) και τα πλάτη των παλμών τους μπορούν να φτάσουν στο επίπεδο attosecond.
Πλεονεκτήματα: Παρέχει εξαιρετικά υψηλή χρονική ανάλυση για τη μελέτη εξαιρετικά γρήγορων διεργασιών όπως η πυρηνική κίνηση και η δυναμική των ηλεκτρονίων, γεγονός που βοηθά στην περαιτέρω αποκαλύψεις των μυστηρίων του μικροσκοπικού κόσμου της ύλης.

Συνοπτικά, τα λέιζερ με μέση υπέρυθρη ακτινοβολία έχουν δείξει ευρείες προοπτικές εφαρμογής και μεγάλες δυνατότητες στους τομείς της ιατρικής και βιολογικής απεικόνισης, της περιβαλλοντικής παρακολούθησης και της ανίχνευσης αερίου, της βιομηχανικής επεξεργασίας, της εθνικής άμυνας και της ασφάλειας και της επιστημονικής έρευνας. Με τη συνεχή ανάπτυξη και βελτίωση της τεχνολογίας, πιστεύεται ότι τα λέιζερ με μέση υπέρυθρη ακτινοβολία θα διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο σε περισσότερους τομείς και θα φέρουν περισσότερη ευημερία και πρόοδο στην ανθρώπινη κοινωνία.

Στοιχεία επικοινωνίας:

Εάν έχετε οποιεσδήποτε ιδέες, μη διστάσετε να μας μιλήσετε. Ανεξάρτητα από το πού είναι οι πελάτες μας και ποιες είναι οι απαιτήσεις μας, θα ακολουθήσουμε τον στόχο μας να παρέχουμε στους πελάτες μας υψηλής ποιότητας, χαμηλές τιμές και την καλύτερη υπηρεσία.