中紅外激光器應用概述

對于大多數激光器用戶來說，中紅外光譜區域仍然是陌生的，因為在該波長范圍內只有很少的激光器可商購。最近，開發了新型緊湊、多功能的中紅外激光器，為工業，科學，醫療保健和環境中的突破性應用鋪平了道路。

什么是中紅外光？

根據ISO標準（ISO:20473:2007），中紅外激光是電磁光譜的一部分，覆蓋3~50 μm的波長。該光譜區域通常分為兩個子區域，中波紅外區域（MWIR）范圍從3~8 μm，長波紅外區域（LWIR）范圍從8~15 μm。

為什么使用中紅外激光器？

激光現已廣泛用于材料加工，外科手術，電信，光譜學，國防應用和基礎科學。由于中紅外激光在所有這些應用領域中都提供了空前的優勢，因此對研究和工業越來越有吸引力。原因如下：

中紅外激光可以被材料或分子選擇性吸收

在中紅外處，可以找到大多數液體，氣體和非金屬（例如塑料，玻璃或生物組織）的基本振動共振。圖2顯示水，甲烷，CO2和聚合物的強吸收帶主要位于中紅外。當中紅外激光的發射波長與這些共振重疊時，這些材料或分子會選擇性地吸收光。更好的吸收意味著在外科手術和材料處理應用中具有更好的控制，精度，效率和速度，或者在光譜學和顯微鏡學中具有更好的選擇性和信噪比。

圖2：重要分子和材料的吸收帶。

因此，具有固定或可調波長的中紅外激光在紅外光譜中得到了廣泛的應用，包括環境氣體監測和呼氣分析以及顯微鏡，微創激光手術和非金屬激光加工（切割，鉆孔），表面處理等）。與紫外線吸收相比，中紅外的選擇性燒蝕可以在電子，光子或醫療行業中多層器件的激光加工中發揮重要作用，在該工藝中，重要的是在不影響其他相鄰層的情況下加工特定的層。

中紅外激光可以在大氣中遠距離傳輸

中紅外還包含兩個主要的大氣傳輸窗口（3~5 μm和8~12 μm區域），其中大氣中主要成分的吸收非常低，如圖3所示。可以遠距離傳播，從而可以在國防（例如導彈對抗）和自由空間通信中進行多種應用。

圖3：中紅外激光的大氣透射率較高。

中紅外激光是理想的科學工具

中紅外激光器也被認為是科學應用的理想實驗室工具，包括非線性光學，硅光子學，量子光學，高場物理學，頻率梳和超連續譜。這些先進的應用必將帶來令人興奮的新激光發現，并將其轉化為現實應用。

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