Cymhwyso laserau ffibr pylsog canol-is-goch

Laser canol-is-gochyn cyfeirio at donnau electromagnetig gyda thonfedd yn y band 3μm ~ 1000μm; Ym maes technoleg laser, diffinnir canol-is-goch yn gyffredinol fel y band 2μm ~ 5μm. Mae gan laserau canol-is-goch ystodau tonfedd unigryw a nodweddion amsugno moleciwlaidd, ac maent yn addas ar gyfer amrywiaeth o senarios cais; Er bod laserau ffibr pylsog wedi dangos potensial cymhwysiad eang mewn prosesu diwydiannol a meysydd eraill gyda'u manteision megis ansawdd trawst uchel, sefydlogrwydd da a strwythur cryno.

Mae'r band canol-is-goch yn cynnwys dwy brif ffenestr trawsyrru atmosfferig (3 ~ 5 μm ac 8 ~ 12 μm rhanbarth). Yn y bandiau hyn, mae amsugno'r prif gydrannau yn yr atmosffer yn isel iawn, felly gellir trosglwyddo pellter hir, sy'n addas ar gyfer synhwyro o bell, canfod a meysydd eraill.
Mae'r band canol-is-goch wedi'i leoli yn rhanbarth cyseiniant dirgryniad sylfaenol y mwyafrif o foleciwlau, ac mae llawer o hylifau, nwyon a deunyddiau anfetelaidd yn amsugno'n gryf o olau canol-is-goch. Mae'r nodwedd hon yn golygu bod gan laserau canol-is-goch gymwysiadau pwysig mewn dadansoddiad sbectrol, monitro amgylcheddol, diagnosis meddygol a meysydd eraill.

Technolegau allweddol laserau ffibr pylsog canol-is-goch
1. Ennill dewis canolig
① Ffibr prin wedi'i dopio â daear:
ER³⁺ (ïon erbium): Fe'i defnyddir fel arfer i gyflawni allbwn laser yn y band 2.7 ~ 2.8 μm, sy'n addas ar gyfer synhwyro o bell meddygol, atmosfferig a meysydd eraill. Mae ei strwythur lefel egni yn ei alluogi i gynhyrchu laserau canol-is-goch o dan amodau pwmpio penodol.
Ho³⁺ (ïon holmium): gall gynhyrchu laserau yn y band 2. 0 ~ 2.1 μm, yn aml yn cyd-ddopio ag ïonau eraill (fel cyd-ddopio â pr³⁺) i optimeiddio perfformiad laser optimeiddio. Mae'r band hwn yn y ffenestr trosglwyddo atmosfferig, yn ddiogel i lygaid dynol ac mae ganddo werth cymhwysiad mewn radar laser a meysydd eraill.
TM³⁺ (Thulium ïon): Yn gallu cynhyrchu laserau yn y band 2.3 μm, sy'n ystyrlon ar gyfer rhai dadansoddiad a chymwysiadau sbectrol penodol.
② Trosi amledd aflinol:
OPO (Oscillator Parametrig Optegol): Yn seiliedig ar y broses ymhelaethu parametrig mewn crisialau aflinol, mae egni golau pwmp yn cael ei drawsnewid yn olau signal a golau idler. Trwy ddewis crisialau aflinol priodol a dyluniadau oscillator, gellir cael allbwn laser yn y band canol-is-goch, a gellir tiwnio o fewn ystod tonfedd ehangach.
DFG (gwasgariad Raman wedi'i ysgogi): Cynhyrchir laserau canol-is-goch gan ddefnyddio effaith gwasgaru Raman. Trwy addasu paramedrau golau pwmp a nodweddion cyfrwng Raman, gellir cyflawni allbynnau laser canol-is-goch gwahanol donfeddi gwahanol, ond fel rheol mae angen pŵer pwmp uwch.
2. Mecanwaith cynhyrchu pwls
① Technoleg Switching Q:
Switching Q gweithredol: Mae pŵer colli neu bwmp y laser yn cael ei reoli gan signal modiwleiddio allanol, fel bod dwysedd y ffoton yn y ceudod laser yn newid o bryd i'w gilydd, a thrwy hynny gynhyrchu allbwn laser pylsedig. Er enghraifft, mae'r laser yn cael ei fodiwleiddio gan ddefnyddio cydrannau fel modulator acousto-optig neu fodulator electro-optig i gynhyrchu corbys. Gall y dull hwn reoli amlder ailadrodd a lled pwls y pwls yn gywir, ond mae angen offer modiwleiddio ychwanegol arno, sy'n cynyddu cymhlethdod y system.
Switching Q goddefol: Defnyddir nodweddion amsugno aflinol cydrannau goddefol fel amsugyddion dirlawn i fodiwleiddio dwysedd y ffoton yn y ceudod laser. Pan fydd dwysedd y ffoton yn cyrraedd trothwy penodol, mae cyfernod amsugno'r amsugnwr dirlawn yn newid, a thrwy hynny newid colli'r ceudod laser a chynhyrchu laserau pylsog. Mae gan newid q goddefol strwythur syml a chost isel, ond mae amlder ailadrodd a lled pwls y pwls yn gymharol anodd ei reoli.
② Technoleg cloi modd:
Mae amsugno dirlawn deunydd (MSA) yn cloi modd: defnyddir deunyddiau â nodweddion amsugno aflinol optegol fel dyfeisiau cloi modd, megis drychau amsugnwr dirlawn lled-ddargludyddion masnachol (SESAM) a nanomaterialau newydd (fel graphene, nanotubau carbon, ac ati).). Mae gan y deunyddiau hyn amsugno cryf ar gyfer golau gwan a thrawsyriant uchel ar gyfer golau cryf, a thrwy hynny gyflawni pwls intracavity yn culhau a chynhyrchu corbys wedi'u cloi modd.
Cylchdro polareiddio aflinol (NPR) Cloi modd: Gyda chymorth effaith Kerr aflinol y ffibr optegol ei hun, mae gwahanol sifftiau cyfnod aflinol yn cael eu rhoi ar olau i wahanol gyfeiriadau polareiddio. O dan weithred y ddyfais polareiddio intracavity, mae'r ceudod soniarus yn arddangos nodweddion tebyg i amsugno dirlawn, a thrwy hynny gyflawni cloi modd. Nid yw'r dechnoleg hon wedi'i chyfyngu gan fwlch band ac amser ymlacio'r deunydd, mae ganddo nodweddion adferiad eithaf dros dro a dyfnder modiwleiddio uchel a throthwy difrod, ac mae'n addas ar gyfer cynhyrchu pwls femtosecond pŵer uchel.
Cloi Modd Adborth Sifft Amledd (FSF): Trwy fecanwaith adborth penodol, mae amlder rhan o'r golau allbwn yn cael ei symud a'i fwydo yn ôl i'r ceudod laser, gan ryngweithio â'r maes golau yn y ceudod i ffurfio dilyniant pwls sefydlog wedi'i gloi mewn modd. Gall y dull cloi modd hwn gyflawni amlder ailadrodd uchel a lled pwls cul y corbys.
3. Heriau Craidd
① Rheolaeth Thermol:
Mae laserau ffibr pwls canol-is-goch yn cynhyrchu llawer o wres yn ystod y llawdriniaeth. Os na ellir afradu’r gwres mewn amser ac yn effeithiol, bydd yn arwain at broblemau fel diraddio perfformiad laser a difrod ffibr. Felly, mae angen mabwysiadu technoleg afradu gwres effeithlon a mesurau rheoli thermol, megis defnyddio deunyddiau matrics ffibr â dargludedd thermol uchel, dylunio strwythurau afradu gwres rhesymol, a defnyddio dyfeisiau oeri i sicrhau gweithrediad sefydlog y laser.
② Effaith dywyll ffoton:
O dan amodau pwmpio pŵer uchel, bydd yr effaith dywyllu ffoton mewn ffibrau optegol wedi'u dopio â daear prin yn effeithio ar berfformiad a bywyd y laser. Mae tywyllu ffoton yn cyfeirio at y ffenomen, pan fydd y deunydd laser yn cael ei arbelydru â golau cryf, mae'r electronau a gynhyrchir gan gyffro ysgafn yn cael eu dal gan y ganolfan trap, gan arwain at newidiadau yn nodweddion amsugno ac allyriadau'r deunydd. Er mwyn lleihau effaith effaith tywyllu ffoton, mae angen gwneud y gorau o grynodiad dopio y ffibr optegol, gwella proses baratoi'r ffibr optegol, dewis ffynhonnell bwmp addas ac amodau gwaith, ac ati.
③ Cyfyngiadau deunyddiau ffibr optegol canol-is-goch:
Ar hyn o bryd, mae'r mathau o ddeunyddiau ffibr optegol y gellir eu defnyddio yn y band canol-is-goch yn gyfyngedig, ac mae rhai problemau o hyd yn y broses arlunio, priodweddau optegol, a phriodweddau mecanyddol y ffibr optegol. Er enghraifft, er bod ffibr gwydr fflworid yn ddeunydd matrics ffibr optegol canol-is-goch a ddefnyddir yn gyffredin, mae ei egni ffonon yn gymharol uchel, sy'n cyfyngu ar ystod tonfedd allyriadau'r laser; Mae ffibr gwydr sylffid yn cael problemau fel sefydlogrwydd cemegol gwael ac anhawster i baratoi. Felly, mae angen archwilio a datblygu deunyddiau ffibr optegol canol-is-goch newydd yn barhaus i ddiwallu anghenion datblygu laserau ffibr pylsog canol-is-goch.

Prif Ardaloedd Cais
1. Delweddu meddygol a biolegol
① Llawfeddygaeth laser
Egwyddor: Gellir amsugno laserau canol-is-goch (2-5 μm) yn gryf gan foleciwlau dŵr, ac mae tua 70% o feinwe ddynol yn ddŵr. Mae hyn yn caniatáu i egni laserau canol-is-goch gael eu canolbwyntio ar yr wyneb pan ddônt i gysylltiad â meinwe ddynol, gan leihau difrod thermol i feinweoedd cyfagos. Er enghraifft, mewn llawfeddygaeth offthalmig, gellir defnyddio'r nodwedd hon i berfformio torri cornbilen manwl uchel heb achosi niwed diangen i feinweoedd llygaid eraill.
Manteision: O'i gymharu â llawfeddygaeth laser golau gweladwy neu bron-is-goch traddodiadol, mae gan lawdriniaeth laser canol-is-goch gywirdeb uwch ac effeithiau thermol is, a all gyflawni gweithrediadau llawfeddygol mwy cain a lleihau poen ac amser adfer cleifion.
Delweddu meinwe heb label
Egwyddor: Er enghraifft, mae technoleg tomograffeg cydlyniant optegol (OCT) yn defnyddio nodweddion gwasgaru isel laserau canol-is-goch i berfformio delweddu tomograffig cydraniad uchel o feinweoedd biolegol. Pan fydd golau canol-goch yn cael ei arbelydru ar feinweoedd, bydd haenau meinwe ar wahanol ddyfnderoedd yn adlewyrchu signalau golau cefn o wahanol ddwyster. Trwy gasglu a phrosesu'r signalau hyn trwy synwyryddion, gellir adeiladu delwedd strwythurol tri dimensiwn o'r meinwe.
Manteision: Nid yw'r dull delweddu hwn yn gofyn am staenio neu farcio meinweoedd, gan osgoi'r difrod a'r halogiad cemegol y gallai dulliau staenio traddodiadol ei achosi i feinweoedd, a gallant gael gwybodaeth ddeinamig o feinweoedd mewn amser real, gan ddarparu offeryn pwerus ar gyfer diagnosio a thrin afiechydon yn gynnar.
2. Monitro amgylcheddol a synhwyro nwy
① Olrhain canfod nwy
Egwyddor: Mae gan lawer o nwyon olrhain (fel CO₂, CH₄, ac ati) gopaon amsugno nodweddiadol yn y band canol-is-goch. Trwy anelu'r laser a allyrrir gan y laser ffibr pylsog canol-is-goch wrth y sampl nwy i gael ei brofi a mesur y newid egni ar ôl i'r nwy amsugno golau tonfedd benodol, gellir pennu crynodiad y nwy. Er enghraifft, mae gan CO₂ uchafbwynt amsugno cryf ar 4.26μm. Trwy ganfod gwanhau'r egni laser ar y donfedd hon, gellir casglu crynodiad CO₂.
Manteision: Mae gan laserau ffibr pylsog canol-is-goch nodweddion sensitifrwydd uchel a datrysiad uchel, a gallant ganfod nwyon olrhain mewn crynodiadau isel iawn, sydd o arwyddocâd mawr ar gyfer monitro amgylcheddol, rheoli prosesau diwydiannol, ac ymchwil i newid yn yr hinsawdd.
Dadansoddiad llygredd atmosfferig
Egwyddor: Mae gan lygryddion yn yr atmosffer (fel ocsidau nitrogen, sylffidau, ac ati) hefyd nodweddion amsugno gwahanol yn y band canol-is-goch. Trwy sganio'r awyrgylch â laser ffibr pylsog canol-is-goch, gellir canfod dosbarthiad crynodiad sawl llygryddion ar yr un pryd. Er enghraifft, trwy ddadansoddi amsugno laserau gwahanol donfeddi yn yr atmosffer, gellir tynnu map dosbarthu gofodol o lygryddion.
Manteision: Gall y dull mesur anghysbell, anghyswllt hwn gael gwybodaeth llygredd atmosfferig yn gyflym ac yn eang heb gasglu samplau, gan ddarparu dull effeithlon ar gyfer diogelu'r amgylchedd ac asesu ansawdd aer.
3. Prosesu Diwydiannol
① Prosesu manwl gywirdeb polymer/lled -ddargludyddion
Egwyddor: Gellir amsugno laserau canol-is-goch yn gryf gan bolymerau a deunyddiau lled-ddargludyddion, gan achosi i'r bondiau moleciwlaidd y tu mewn i'r deunyddiau dorri, a thrwy hynny gyflawni tynnu neu addasu deunydd. Yn ystod y broses brosesu manwl gywirdeb, trwy reoli paramedrau'r laser yn union (megis lled pwls, dwysedd egni, ac ati), gellir torri, drilio, engrafio a gweithrediadau eraill yn fanwl iawn. Er enghraifft, mewn gweithgynhyrchu sglodion lled-ddargludyddion, gellir defnyddio laserau canol-is-goch i gyflawni micro-brosesu wafferi silicon a gwella integreiddio a pherfformio sglodion.
Manteision: O'i gymharu â phrosesu mecanyddol traddodiadol neu dechnoleg ffotolithograffeg, mae gan brosesu laser canol-is-goch fanteision anghyswllt, manwl gywirdeb uchel, ac effeithlonrwydd uchel, a all osgoi straen mecanyddol a difrod i ddeunyddiau a gwella ansawdd a dibynadwyedd cynnyrch.
② Torri deunydd tryloyw wedi'i gochio
Egwyddor: Mae gan rai deunyddiau tryloyw is-goch (fel gwydr chalcogenide) drosglwyddiad da yn y band canol-is-goch. Pan fydd y deunyddiau hyn yn cael eu torri gan laserau ffibr pylsog canol-is-goch, mae'r egni laser yn cael ei amsugno y tu mewn i'r deunydd a'i drawsnewid yn egni gwres, gan beri i'r deunydd doddi neu anweddu'n rhannol, a thrwy hynny gyflawni torri. Trwy addasu llwybr sganio a pharamedrau'r laser, gellir torri rhannau materol o wahanol siapiau a meintiau.
Manteision: Mae gan y dull torri hwn fanteision ymylon llyfn, manwl gywirdeb uchel, a pharth bach yr effeithir arno gan wres, a all ddiwallu anghenion systemau optegol is-goch, awyrofod a meysydd eraill ar gyfer rhannau deunydd tryloyw is-goch perfformiad uchel.
4. Amddiffyn a Diogelwch Cenedlaethol
① Gwrthfesurau mewnol
Egwyddor: Mewn cymwysiadau milwrol, gellir defnyddio laserau ffibr pylsog canol-is-goch i allyrru trawstiau laser is-goch pŵer uchel i ymyrryd ag offer canfod is-goch y gelyn neu eu dinistrio, arfau dan arweiniad, ac ati. Er enghraifft, trwy allyrru laserau gyda'r un tonfedd weithredol, mae ei fod yn amddiffyn y gelyn, yn amddiffyn, yn y system, yn y system, yn amddiffyn, ei bod yn canfod.
Manteision: Mae gan laserau canol-goch nodweddion trosglwyddo atmosfferig da a galluoedd gwrth-ymyrraeth cryf. Gallant weithredu gwrthfesurau is -goch yn effeithiol mewn amgylcheddau maes y gad cymhleth a gwella effeithiolrwydd ymladd a goroesiad offer milwrol.
② Radar Laser (LiDAR)
Egwyddor: Mae LiDAR yn cyfrifo'r pellter, cyfeiriad, uchder a gwybodaeth arall y targed trwy allyrru corbys laser a derbyn y signalau a adlewyrchir gan y targed. Gall laserau ffibr pwls canol-is-goch gyflawni pellter hirach a chanfod targed manwl gywirdeb uwch oherwydd eu corbys byr a'u pŵer brig uchel. Er enghraifft, mewn cymwysiadau fel mapio topograffig ac adnabod targedau, gall radar laser canol-is-goch gael gwybodaeth darged fanylach.
Manteision: O'u cymharu â radar microdon traddodiadol, mae gan radar laser canol-is-goch ddatrysiad a chywirdeb uwch, gallant nodi a dosbarthu targedau yn well, a bod â rhagolygon cymwysiadau pwysig mewn rhagchwilio amddiffyn, gyrru ymreolaethol a meysydd eraill.
③ Canfod ffrwydron o bell
Egwyddor: Mae gan lawer o ffrwydron (fel deinameit, cyffuriau, ac ati) sbectra nodweddiadol yn y band canol-is-goch. Defnyddiwch laserau ffibr pwls canol-is-goch i oleuo targedau pellter hir, casglu signalau sbectrol a adlewyrchir gan y targedau, a phenderfynu a oes ffrwydron yn bodoli trwy ddadansoddi nodweddion sbectrol. Er enghraifft, mewn lleoedd archwilio diogelwch fel meysydd awyr a phorthladdoedd, gellir defnyddio offer canfod o bell laser canol-is-goch i archwilio personél a bagiau.
Manteision: Mae gan y dull canfod o bell hwn fanteision nad ydynt yn gyswllt, yn gyflym ac yn gywir. Gall ganfod peryglon diogelwch posibl yn amserol heb effeithio ar weithrediadau arferol, a sicrhau diogelwch y cyhoedd a nawdd cymdeithasol.
5. Ymchwil Wyddonol
Sbectrosgopeg Ultrafast
Egwyddor: Mae sbectrosgopeg ultrafast yn astudio'r newidiadau yn nodweddion sbectrol sylweddau mewn amser byr dros ben (femtosecond, lefel picosecond). Gall laserau ffibr pylsog canol-is-goch gynhyrchu laserau pylsog byr iawn, y gellir eu defnyddio i gyffroi samplau a chanfod eu hymatebion sbectrol ultrafast. Er enghraifft, trwy'r dechnoleg pwmp-probe, mae'r sampl yn cael ei phwmpio â laser canol-is-goch i gynhyrchu cyflwr cyffrous, ac yna defnyddir pelydr laser arall i ganfod newidiadau sbectrol y sampl ar wahanol adegau oedi, er mwyn astudio'r prosesau ultrafast megis y wladwriaeth electronig a dirgryniad dellt y sylwedd.
Manteision: Mae'n darparu dull ymchwil pwerus ar gyfer meysydd fel cemeg, ffiseg a gwyddoniaeth deunyddiau, sy'n helpu i ddeall yn ddwfn strwythur mewnol a phroses ddeinamig sylweddau.
② Trin moleciwl oer
Egwyddor: Gellir defnyddio'r rhyngweithio rhwng laserau canol-goch a moleciwlau i ddal, symud a thrin moleciwlau oer. Trwy addasu amlder, dwyster a chyfnod y laser yn union, gellir ffurfio ffynnon potensial optegol penodol i garcharu moleciwlau oer a gwireddu rheolaeth cynnig moleciwlau. Er enghraifft, ym maes cyfrifiadura cwantwm a phrosesu gwybodaeth cwantwm, gellir defnyddio laserau canol-is-goch i drin cyflwr cwantwm moleciwlau oer i gyflawni gweithrediad darnau cwantwm.
Manteision: Mae'n darparu llwyfan arbrofol newydd ar gyfer ymchwil mewn ffiseg cwantwm, ffiseg gemegol a meysydd eraill, a disgwylir iddo wneud datblygiadau pwysig mewn cyfrifiadura cwantwm, efelychu cwantwm ac agweddau eraill.
③ Cenhedlaeth o gorbys Attosecond
Egwyddor: Trwy brosesau optegol aflinol fel cynhyrchu harmonig trefn uchel (HHG), gall laserau ffibr pylsog canol-is-goch gynhyrchu corbys ultrashort ar y lefel attosecond (10⁻¹⁸ eiliad). Pan fydd laserau canol-is-goch yn rhyngweithio ag atomau neu foleciwlau, cynhyrchir harmonigau trefn uchel. Mae amleddau'r harmonigau hyn yn y band uwchfioled eithafol (XUV), a gall eu lled pwls gyrraedd y lefel attosecond.
Manteision: Mae'n darparu datrysiad amser uchel iawn ar gyfer astudio prosesau ultrafast fel mudiant niwclear a dynameg electronau, sy'n helpu i ddatgelu dirgelion byd microsgopig mater ymhellach.

I grynhoi, mae laserau ffibr pylsog canol-is-goch wedi dangos rhagolygon cymwysiadau eang a photensial mawr ym meysydd delweddu meddygol a biolegol, monitro amgylcheddol a synhwyro nwy, prosesu diwydiannol, amddiffyn a diogelwch cenedlaethol, ac ymchwil wyddonol. Gyda datblygiad a gwella technoleg yn barhaus, credir y bydd laserau ffibr pylsog canol-is-goch yn chwarae rhan bwysig mewn mwy o feysydd ac yn dod â mwy o les a chynnydd i'r gymdeithas ddynol.

Gwybodaeth Gyswllt:

Os oes gennych unrhyw syniadau, mae croeso i chi siarad â ni. Waeth ble mae ein cwsmeriaid a beth yw ein gofynion, byddwn yn dilyn ein nod i ddarparu prisiau isel o ansawdd uchel i'n cwsmeriaid, a'r gwasanaeth gorau.