中紅外激光器：譜寫激光器新篇章（上）

01 引言

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

02 什么是中紅外？

很多人對中紅外光譜區(qū)域及中紅外應用仍然不熟悉，因為在這個波長范圍內只有很少的激光器可供商用。其實，同可見光一樣，中紅外光的本質也是電磁波的一種，其波段坐落于2 μm - 12 μm之間（圖1），是紅外線的一個特定波段，具有物理特性和廣泛的應用領域。

圖1 UV-VIS-IR-THz波段劃分

03 QCL量子級聯(lián)激光器

量子級聯(lián)中紅外激光器，通過結合量子化和量子隧穿機理將多個量子阱結構串聯(lián)，電子從高能級躍遷到低能級過程中并不發(fā)生損耗，還可進入到下一個進程中再次發(fā)光（圖2）。這種級聯(lián)過程能使這些電子反復循環(huán)以至產(chǎn)生中紅外激光。此外該類激光器的輸出波長由子帶間的能量差決定，與材料的禁帶寬度無關。因此，可以通過改變量子阱的厚度及數(shù)量實現(xiàn)大范圍中紅外波段激光的輸出，集成的量子級聯(lián)半導體激光器重量輕、體積小、易于攜帶，因此得到廣泛應用。

圖2 量子級聯(lián)半導體能帶結構示意圖

04 托托科技中紅外激光器

隨著量子級聯(lián)激光器技術的逐步成熟和穩(wěn)定，高品質、免維護且具備高性價比的中紅外光源成為可能。托托科技推出了標準化的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。該產(chǎn)品為單波長激光模組，可選配波長為4 μm - 10 μm中的波段，激光功率默認50 mW，可選擇定制更高功率版本，中紅外激光準直輸出，光束發(fā)散角小于6 mrad，支持內部頻率調制。

圖3 托托科技的中紅外激光器設備

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成，其中激光模塊中內置與中紅外激光準直共線的指引光，以便指引中紅外激光的照射位置，極大簡化了中紅外激光的光路調試過程；控制器內包含激光驅動器及溫度控制器，可通過USB控制端與電腦程序相適配。

中紅外激光器技術指標

中紅外激光器可提供波長范圍覆蓋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)學成像、光電探測及紅外光譜光源等;DFB激光，其具有明確的發(fā)射中心波長，非常適合于氣體分析，光通訊等領域。

同時提供中紅外合束方案來滿足客戶對不同波段中紅外光的使用需求。

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

b.如需其它波長及功率激光器可聯(lián)系托托科技。

此外，為滿足用戶同時對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），波長范圍覆蓋4 μm - 10 μm，激光輸出功率默認50 mW，內部采用空間光合束方案，不同波長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，搭配上位機控制軟件，可實現(xiàn)不同波段中紅外激光快速切換，特別是在顯微環(huán)境下，這樣的設計可以避免重新調節(jié)光路，節(jié)省時間和精力。

05 結語

通過本期托托科普的介紹，相信您已經(jīng)對中紅外技術有了更深入的了解，也對QCL量子級聯(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。中紅外技術的快速發(fā)展，不僅為現(xiàn)代科技領域注入了新的活力，也為我們的生活帶來了更多的便利和可能性。托托科技將繼續(xù)致力于中紅外技術的研發(fā)與創(chuàng)新，為人類社會的進步貢獻更多的力量。讓我們共同期待中紅外技術在未來能夠綻放出更加耀眼的光芒！以上就是本期關于中紅外激光的全部內容，下期將更多有關中紅外激光器的介紹，敬請期待。