Перевод Вячеслава Нестерова
Определение: источники света, излучающие средние инфракрасное излучение в виде лазерного пучка.
В данной статье рассматриваются источники света среднего инфракрасного диапазона, излучающие в виде лазерных пучков. Они могут содержать либо лазер среднего ИК-диапазона (среднего ИК), либо лазер с несколько меньшей длиной волны, комбинированный с устройствами для нелинейного преобразования частоты. Средней инфракрасной областью спектра являются длины волн от 3 мкм до 8 мкм. Иногда границей диапазона средних длин волн считается 2 мкм.
Типичным применением источников среднего ИК-диапазона являются детектирование различных газовых примесей, использование в военной сфере для «обмана» ракет с тепловым наведением.
Квантово-каскадные лазеры
Квантово-каскадные лазеры являются сравнительно недавними разработками в области
полупроводниковых лазеров.
Если раньше полупроводниковые лазеры среднего ИК-диапазона были основаны на межзонных переходах, то квантово-каскадные лазеры используют межподзонные переходы. Энергия фотона (а, следовательно, и длина волны) при переходах может меняться в широких пределах, это зависит от структуры полупроводниковых слоев. В квантово-каскадных лазерах может быть достигнут значительный диапазон перестройки длины волны (иногда более 10% центральной длины волны). Многие квантово-каскадные лазеры могут непрерывно работать даже при комнатной температуре, хотя наилучшие значения производительности достигаются за счет криогенного охлаждения. Возможна генерация коротких импульсов с длительностью много меньше 1 нс, хотя и с довольно ограниченной предельной мощностью.
Лазеры на основе солей свинца
Лазеры на основе солей свинца различных типов были разработаны до появления квантовых каскадных лазеров, со спектром, лежащим большей частью в среднем ИК-диапазоне. Они создаются, как правило, на основе тройных соединений свинца, таких как PbxSn1−xTe или четвертичных соединений, как PbxEu1−xSeyTe1−y. Ширина запрещенной зоны энергии, которая определяет длину волны излучения, достаточно мала - менее 0,5 эВ. Лазеры на основе солей свинца должны работать при криогенных температурах (как правило, значительно ниже 200 К, особенно для больших длин волн). Они производят только низкие уровни мощности (обычно порядка 1 мВт), а их КПД очень мал по сравнению с лазерными диодами с более короткими длинами волн. Изменение длины волны излучения в пределах нескольких нанометров возможно с помощью подстройки температуры.
Твердотельные лазеры на основе халькогенидных кристаллов
Только несколько видов твердотельных лазеров излучают в средней инфракрасной области спектра.
-Cr2+:ZnSe (селенид цинка с примесью хрома) лазеры (и некоторые лазеры с аналогичными материалами) могут излучать примерно до 3,5 мкм. Они с настраиваемой длиной волны и могут производить мощность до нескольких ватт.
- Fe2+:ZnSe лазеры могут излучать на 3.7-5.1 мкм.
-Волоконные лазеры на основе легированных эрбием флуоридных волокон могут излучать на длинах волн около 3 мкм.
Выбор лазерных кристаллов и стекол ограничено средами с низкими энергиями фононов, чтобы избежать тушения лазерного перехода за счет многофононных переходов.
Газовые и химические лазеры
Лишь немногие газовые лазеры излучают в средней инфракрасной области. Примером является гелий-неоновый лазер, излучающий на 3,391 мкм.
Химический лазер на фториде дейтерия может излучать волны около 3,8 мкм. Используется для военных целей.
По материалам интернет-энциклопедии www.rp-photonics.com
|
В данной статье рассматриваются источники света среднего инфракрасного диапазона, излучающие в виде лазерных пучков. Они могут содержать либо лазер среднего ИК-диапазона (среднего ИК), либо лазер с несколько меньшей длиной волны, комбинированный с устройствами для нелинейного преобразования частоты. Средней инфракрасной областью спектра являются длины волн от 3 мкм до 8 мкм. Иногда границей диапазона средних длин волн считается 2 мкм.
