Mengapa panjang gelombang inframerah klasik 808nm, 1064nm, dan 1550nm?

1. Sumber Cahaya (laser)

Komponen asas alaserboleh dibahagikan kepada tiga bahagian: sumber pam (yang menyediakan tenaga untuk mencapai penyongsangan penduduk dalam medium kerja); medium kerja (yang mempunyai struktur tahap tenaga yang sesuai yang membolehkan penyongsangan populasi di bawah tindakan pam, yang membolehkan elektron beralih dari tahap tenaga yang tinggi ke tahap yang lebih rendah dan melepaskan tenaga dalam bentuk foton); dan rongga resonan.

Ciri -ciri medium kerja menentukan panjang gelombang cahaya laser yang dipancarkan.

Laser arus perdana dengan panjang gelombang 808nm adalah laser semikonduktor. Tenaga jurang band semikonduktor menentukan panjang gelombang cahaya laser yang dipancarkan, menjadikan 808nm panjang gelombang operasi yang agak biasa. Jenis 808nm laser semikonduktor juga merupakan salah satu yang paling awal dan paling intensif. Rantau aktifnya terdiri daripada bahan yang mengandungi aluminium (seperti inalgaas) atau bahan bebas aluminium (seperti Gaasp). Jenis laser ini menawarkan kelebihan seperti kos rendah, kecekapan tinggi, dan kehidupan yang panjang.

1064nm juga merupakan panjang gelombang klasik untuk laser keadaan pepejal. Bahan kerja adalah YAG Neodymium (ND) -doped YAG (Yttrium aluminium garnet y3ai5012) kristal. Ion aluminium dalam kristal YAG berinteraksi secara sinergistik dengan kation ND-doped, mewujudkan struktur spatial yang sesuai dan struktur band tenaga. Di bawah tindakan tenaga pengujaan, kation ND teruja ke dalam keadaan teruja, menjalani peralihan radioaktif dan menjana lasing. Tambahan pula, ND: YAG kristal menawarkan kestabilan yang sangat baik dan kehidupan operasi yang agak panjang.

Laser 1550nm juga boleh dijana menggunakan laser semikonduktor. Bahan semikonduktor yang biasa digunakan termasuk InGaasp, InGaAsn, dan InGaAlas.

2. Menggunakan & Aplikasi

Band inframerah mempunyai banyak aplikasi, seperti komunikasi optik, penjagaan kesihatan, pengimejan bioperubatan, pemprosesan laser, dan banyak lagi.

Ambil komunikasi optik sebagai contoh. Komunikasi serat optik semasa menggunakan serat kuarza. Untuk memastikan bahawa cahaya dapat membawa maklumat dalam jarak jauh tanpa kehilangan, kita harus mempertimbangkan panjang gelombang cahaya yang terbaik ditransmisikan melalui serat.

Dalam band inframerah berhampiran, kehilangan serat kuarza biasa berkurangan dengan peningkatan panjang gelombang, tidak termasuk puncak penyerapan pencemaran. Tiga panjang gelombang "tingkap" dengan kehilangan yang sangat rendah wujud pada 0.85 μm, 1.31 μm, dan 1.55 μm. Panjang gelombang pelepasan laser sumber cahaya dan tindak balas panjang gelombang photodiode photodetector mesti selaras dengan ketiga -tiga tingkap panjang gelombang ini. Khususnya, di bawah keadaan makmal, kerugian pada 1.55 μm telah mencapai 0.1419 dB/km, menghampiri had kehilangan teoritis untuk serat kuarza.

Cahaya dalam julat panjang gelombang ini dapat menembusi tisu biologi dengan baik, dan mempunyai aplikasi di kawasan seperti terapi fototerik. Sebagai contoh, Yue et al. Nanopartikel yang disasarkan heparin-folat yang dibina menggunakan pewarna inframerah berhampiran inframerah IR780, yang mempunyai panjang gelombang penyerapan maksimum kira-kira 780 nm dan panjang gelombang pelepasan 807 nm. Pada kepekatan 10 mg/mL, penyinaran laser (laser 808 nM, ketumpatan kuasa 0.6 w/cm²) selama 2 minit meningkatkan suhu dari 23 ° C hingga 42 ° C. Dos 1.4 mg/kg diberikan kepada tikus yang mengandungi tumor MCF-7 reseptor-positif folat, dan tumor disinari dengan cahaya laser 808 nm (0.8 w/cm²) selama 5 minit. Pengecutan tumor yang ketara telah diperhatikan pada hari -hari berikutnya.

Aplikasi lain termasuk LiDAR inframerah. Band gelombang 905 nm semasa mempunyai keupayaan gangguan cuaca yang lemah dan penembusan yang tidak mencukupi ke dalam hujan dan kabus. Sinaran laser pada 1.5 μm jatuh dalam tetingkap atmosfera 1.5-1.8 μm, mengakibatkan pelemahan yang rendah di udara. Tambahan pula, 905 nm berada di dalam jalur mata-mata, yang memerlukan batasan kuasa untuk meminimumkan kerosakan. Walau bagaimanapun, 1550 nm adalah selamat mata, jadi ia juga mendapati aplikasi di LiDAR.

Ringkasnya,laserPada panjang gelombang ini adalah matang dan kos efektif, dan mereka mempamerkan prestasi yang sangat baik dalam pelbagai aplikasi. Faktor -faktor ini digabungkan telah membawa kepada penggunaan laser yang meluas dalam panjang gelombang ini.