近中紅外熒光光譜系統(tǒng)
近中紅外具體指哪個(gè)波段說服力？
紅外波搶抓機遇，是電磁頻譜中的重要組成部分。相較于我們常說(shuō)的可見(jiàn)光波段表示，是人眼所無(wú)法看到的成分全面闡釋。紅外輻射覆蓋從700nm到1mm的范圍，常見(jiàn)地按照波段進(jìn)行區(qū)分競爭力所在，紅外分為以下幾個(gè)部分：近紅外（0.75-1.4μm）引人註目、短波紅外（1.4-3μm）、中紅外（3-8μm）溝通機製、長(zhǎng)波紅外（8-15μm）好宣講、遠(yuǎn)紅外（15-1000μm），所以近中紅外區(qū)我們大致概括為700nm到8μm范圍領先水平。
紅外與電磁波譜的關(guān)系
波段 | 波長(zhǎng)范圍 | 應(yīng)用領(lǐng)域 |
近紅外 | 0.75 - 1.4μm | 材料科學(xué)、光纖通信，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 |
短波紅外 | 1.4 - 3μm | 電信和軍事應(yīng)用 |
中紅外 | 3 - 8μm | 化學(xué)工業(yè)和天文學(xué) |
長(zhǎng)波紅外 | 8 - 15μm | 天文望遠(yuǎn)鏡和光纖通信 |
遠(yuǎn)紅外 | 15 - 1000μm | 通常用于癌癥治療 |
不同紅外區(qū)的波段及應(yīng)用
近中紅外熒光材料的典型應(yīng)用——近中紅外激光晶體
Er:YAG和Cr,Er:YAG激光晶體棒的圖片
由于3μm中紅外波段激光在軍工領(lǐng)域設計能力、激光理療設(shè)備及環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景品牌，稀土離子摻雜的固體激光材料因此得到廣泛關(guān)注及大量研究。
較早被研究的材料有基于808nm更為一致、980nm激光器激發(fā)的Er3+的2.7μm發(fā)射（4I11/2-4I13/2躍遷）等形式，隨著半導(dǎo)體激光器在短波長(zhǎng)逐漸成熟，衍生出了Ho3+離子摻雜的LiYF4至關重要，使用640nm的激光激發(fā)可產(chǎn)生1.2μm（5I6-5I8）提供深度撮合服務，2.0μm（5I7-5I8）服務品質，2.8-3μm（5I5-5I7）均具有較強(qiáng)的熒光的發生，再有硫系玻璃如Ho3+摻雜的Ge-Ga-S-CsI玻璃，在900nm激發(fā)下能夠發(fā)射2.81μm（5I6-5I7）和3.86μm（5I5-5I6）影響。
近中紅外客戶案例與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
1) 摻鉺微晶玻璃的中紅外熒光光譜
在眾多激光玻璃材料中新的動力，由于Er離子摻雜的氟化物玻璃具有較低的聲子能量、優(yōu)異的中紅外透過(guò)特性發展契機、較高的激光損傷閾值廣泛關註，因此它是目前實(shí)現(xiàn)2.7μm波段光纖激光器的候選材料并備受關(guān)注，其2.7μm波段發(fā)光源于Er3+離子的4I11/2-4I13/2躍遷。
采用卓立漢光中紅外熒光測(cè)試系統(tǒng)優勢領先，系統(tǒng)組成：980nm激光器迎來新的篇章、Omni-λ5015i影像校正型紅外單色儀、紅外鍍金反射式樣品室推動並實現、液氮制冷型InSb探測(cè)器（光譜響應(yīng)范圍1-5.5um）薄弱點。
摻鉺中紅外熒光微晶玻璃
PL譜測(cè)試結(jié)果，發(fā)射峰在2.7μm左右優化程度。
2) 近中紅外熒光光譜系統(tǒng)
配置808nm積極性，980nm激光器摻Er離子樣品發(fā)射在1550nm，2730nm左右不斷豐富。
3)近中紅外熒光光譜系統(tǒng)
PbS量子點(diǎn)ns壽命測(cè)量及時(shí)間分辨熒光光譜
碲酸鹽玻璃摻雜硫酸鋅
YAG:Er晶體
系統(tǒng)性能及指標(biāo) |
穩(wěn)態(tài)測(cè)試 | 發(fā)射光譜：1-5.5μm（選配探測(cè)器拓寬光譜范圍） |
瞬態(tài)測(cè)試 | 熒光壽命衰減尺度：μs-ms-s（需配置示波器實施體系，具體視激發(fā)光源而定） |
激發(fā)光源 |
連續(xù)激光 | 808nm、980nm各有優勢、1064nm效果較好、1550nm、1940nm等 |
OPO可調(diào)諧激光器 | 可選輸出范圍：3000-3450nm持續，2700-3100nm與時俱進，650-2400nm，410-2400nm初步建立，210-2400nm綜合運用。重復(fù)頻率：20Hz，脈沖：≤6ns的方法，mJ級(jí)別的單脈沖能量 |
納秒固體激光器 | 2940nm實事求是，1064nm，532nm等 |
光路切換 | 外置3路激光切換裝置落到實處，通過(guò)推拉裝置進(jìn)行光路切換服務水平，無(wú)需移動(dòng)或調(diào)整激光 |
樣品倉(cāng) |
結(jié)構(gòu) | 紅外專用鍍金反射式樣品倉(cāng)，帶兩個(gè)激光吸收阱技術創新，帶高通濾光片插槽 |
樣品架 | 標(biāo)配：液體處理方法、粉末、薄膜樣品架 |
光譜儀 |
光路結(jié)構(gòu) | Czerny-Turner（CT）光路設(shè)計(jì)持續向好，焦距：320mm習慣，雜散光：1*10-5 |
光柵配置 | 配置三塊進(jìn)口光柵，尺寸：68mm×68mm |
光子計(jì)數(shù)型探測(cè)模塊 |
近紅外光電倍增管 | 950-1700nm進展情況，TE制冷型的積極性，制冷溫度：-60℃，最小有效面積? 1.6mm至關重要，增益：1×106不久前，陽(yáng)極暗計(jì)數(shù)：2.5×105用上了，陽(yáng)極脈沖上升時(shí)間：0.9ns |
近紅外光電倍增管 | 300-1700nm，液氮制冷型能力建設，制冷溫度：-80℃關註，最小有效面積3×8mm，增益：1×106無障礙，陽(yáng)極暗計(jì)數(shù)：2.5×105開展，陽(yáng)極脈沖上升時(shí)間：3ns |
單光子計(jì)數(shù)器 | 計(jì)數(shù)率：100Mcps，采樣速率：1MB/S發揮重要帶動作用，四通道模擬輸入：1-10V意向，通道數(shù)：10000 |
時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)器 | 計(jì)數(shù)率：100Mcps，分辨率：16/32/64/128/256/512/1024ps文化價值，通道數(shù)：65535 |
模擬信號(hào)型探測(cè)模塊 |
TE-InGaAs探測(cè)器 | 800-1700nm形式，TE制冷型，制冷溫度：-40℃有所應，光敏面直徑：3mm足了準備，峰值響應(yīng)度：0.9 A/W，配置溫控器及前置放大器著力提升，溫度穩(wěn)定度：±0.5℃深刻內涵，信號(hào)輸出模式：電流 |
TE-InGaAs探測(cè)器 | 800-2600nm，TE制冷型融合，制冷溫度：-40℃深入闡釋，光敏面直徑：3mm，峰值響應(yīng)度：1.2 A/W完成的事情，配置溫控器及前置放大器物聯與互聯，溫度穩(wěn)定度：±0.5℃，信號(hào)輸出模式：電流 |
LN-InSb探測(cè)器 | 1-5.5μm改造層面，液氮制冷型供給，制冷溫度：77K，光敏面尺寸：?2mm經驗分享，峰值響應(yīng)度：3A/W解決方案，配置前置放大器，信號(hào)輸出模式：電流 |
LN-MCT探測(cè)器 | 2-12μm（另有14μm有力扭轉、16μm上高質量、22μm選項(xiàng)），液氮制冷型發展需要，制冷溫度：77K攻堅克難，光敏面尺寸：1×1mm，峰值響應(yīng)度：3x103V/W顯示，配置前置放大器，信號(hào)輸出模式：電壓 |
鎖相放大器 | 參考信號(hào)通道，頻率范圍：50mHz至102kHz設計能力，輸入阻抗：1MΩ/25pF品牌，輸入信號(hào)類型：方波或正弦波，相位分辨率：0.01°更為一致，相位漂移：低于10kHz <0.1°/℃等形式；高于10kHz：<0.5°/℃ |
斬波器 | 頻率范圍：標(biāo)配20~1KHz（ 10孔），30~1.5KHz（15孔）研究與應用，60~3KHz（30孔）飛躍，TTL/COMS電平輸入輸出，頻率穩(wěn)定性：250ppm/℃積極影響，頻率漂移：<1%自動化方案，輸入輸出連接器：BNC |
時(shí)序控制器 |
可編程延時(shí)發(fā)生器 | 脈沖通道個(gè)數(shù)：6個(gè)，一個(gè)T（時(shí)鐘基準(zhǔn)）越來越重要，其他為CH1-CH5線上線下，單個(gè)脈沖周期：最小值100ns（10MHz），最大值1s（1Hz）醒悟，單個(gè)脈沖寬度：≥50ns數據顯示，脈沖延遲：100ns-1s（基于T通道時(shí)鐘），脈沖輸出高電平：T也逐步提升，CH1-CH2：5±0.5V/20mA記得牢；CH3:4.5V±0.5V/100mA（適用于50Ω輸入阻抗外設(shè)）；CH4-CH5:3.3±0.5V/高阻重要的作用，分辨率：1μs蓬勃發展，上升時(shí)間：4-6ns |
電源：USB供電：5V/500mA，通訊接口：USB2.0積極回應，輸出接口：SMA |
示波器 |
示波器 | 模擬帶寬：500 MHz重要性，通道數(shù)：4+ EXT，實(shí)時(shí)采樣率：5GSa/s(交織模式）多種場景，2.5GSa/s(非交織模式)多元化服務體系，存儲(chǔ)深度：250Mpts/ch(交織模式)，125 Mpts/ch(非交織模式) |
電腦及軟件 |
標(biāo)配電腦 | |
標(biāo)配操作系統(tǒng) | Windows系統(tǒng) |
Omni-Win控制軟件 | 穩(wěn)態(tài)測(cè)試功能：激發(fā)掃描擴大公共數據，發(fā)射掃描深度，同步掃描，三維掃描 瞬態(tài)測(cè)試功能：動(dòng)力學(xué)掃描核心技術體系，壽命掃描開拓創新，時(shí)間分辨光譜掃描 可選功能：溫度控制掃描 |
光學(xué)平臺(tái) | |
阻尼隔振光學(xué)平臺(tái) | 尺寸（L×W×H）：1500mm×1000mm×800mm |
阻尼隔振光學(xué)平臺(tái) | 尺寸（L×W×H）：1800mm×1200mm×800mm |
相關(guān)文章成果
液氮制冷型MCT檢測(cè)器
1、 基于全光纖結(jié)構(gòu)的2-6.5μm紅外高能量超連續(xù)光源輸出光譜測(cè)量[1]
(a) 不同長(zhǎng)度的As2S3光纖輸出光譜測(cè)量; (b) 4m As2S3 光纖在不同輸入光能量下的輸出光譜
2必然趨勢、PPLN晶體中通過(guò)溫度調(diào)諧自由差頻產(chǎn)生的連續(xù)波2.9-3.8μm 隨機(jī)激光光譜測(cè)量[2]
2.9μm-3.8μm可調(diào)諧中紅外隨機(jī)激光光譜測(cè)量
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1促進善治、中紅外發(fā)光硫鹵玻璃陶瓷中紅外發(fā)光研究[3]擴大，通過(guò)引入Ga2S3納米晶，極大增強(qiáng)了硫鹵玻璃陶瓷位于2.3和3.8μm處的中紅外發(fā)光強(qiáng)度發揮效力。下圖為440℃不同熱處理時(shí)間下的硫鹵玻璃陶瓷中紅外發(fā)射光譜測(cè)試新格局，淺藍(lán)曲線為主體玻璃陶瓷的發(fā)光。
硫鹵玻璃陶瓷中紅外發(fā)射光譜
2安全鏈、能量轉(zhuǎn)移相關(guān)的Ho3+摻雜Yb3+敏化氟鋁酸玻璃的中紅外2.85μm發(fā)光研究[4]
Ho3+/Yb3+ 摻雜氟鋁酸玻璃的中紅外熒光光譜
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Bi:CsI晶體的超寬近紅外發(fā)光光譜[5]
300K不同激發(fā)波長(zhǎng)下Bi:CsI 晶體的近紅外發(fā)光光譜
參考文獻(xiàn)：
【1】Bin Yan etal, Optics Express, Vol. 29, No. 3
【2】Bo Hu etal, Science China-Information Sciences , August 2023, Vol. 66
【3】Shixun Dai etal, Journal of Non-Crystalline Solids 357 (2011) 2302–2305
【4】Beier Zhou etal競爭力，Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 149(2014)41–50
【5】Liangbi Su etal, OPTICS LETTERS , Vol. 36, No. 23, December 1, 2011
