Các thành phần cơ bản của mộttia lazecó thể được chia thành ba phần: nguồn bơm (cung cấp năng lượng để đạt được sự đảo ngược dân số trong môi trường làm việc); môi trường làm việc (có cấu trúc mức năng lượng phù hợp cho phép đảo ngược dân số dưới tác động của máy bơm, cho phép các electron chuyển từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp hơn và giải phóng năng lượng dưới dạng photon); và một khoang cộng hưởng.
Các tính chất của môi trường làm việc xác định bước sóng của ánh sáng laser phát ra.
Laser chính có bước sóng 808nm là laser bán dẫn. Năng lượng vùng cấm của chất bán dẫn xác định bước sóng của ánh sáng laser phát ra, khiến 808nm trở thành bước sóng hoạt động tương đối phổ biến. Loại laser bán dẫn 808nm cũng là một trong những loại được nghiên cứu sớm nhất và chuyên sâu nhất. Vùng hoạt động của nó bao gồm các vật liệu chứa nhôm (như InAlGaAs) hoặc các vật liệu không chứa nhôm (như GaAsP). Loại laser này có những ưu điểm như chi phí thấp, hiệu quả cao và tuổi thọ cao.
1064nm cũng là bước sóng cổ điển dành cho laser trạng thái rắn. Vật liệu làm việc là tinh thể YAG (yttrium nhôm garnet Y3AI5012) được pha tạp neodymium (Nd). Các ion nhôm trong tinh thể YAG tương tác hiệp đồng với các cation pha tạp Nd, tạo ra cấu trúc không gian và cấu trúc dải năng lượng phù hợp. Dưới tác dụng của năng lượng kích thích, các cation Nd bị kích thích lên trạng thái kích thích, trải qua quá trình chuyển đổi phóng xạ và phát ra tia laser. Hơn nữa, tinh thể Nd: YAG mang lại sự ổn định tuyệt vời và tuổi thọ hoạt động tương đối dài.
Laser 1550nm cũng có thể được tạo ra bằng laser bán dẫn. Các vật liệu bán dẫn thường được sử dụng bao gồm InGaAsP, InGaAsN và InGaAlAs.
Dải hồng ngoại có nhiều ứng dụng, chẳng hạn như truyền thông quang học, chăm sóc sức khỏe, chụp ảnh y sinh, xử lý laser, v.v.
Lấy truyền thông quang học làm ví dụ. Truyền thông cáp quang hiện nay sử dụng sợi thạch anh. Để đảm bảo rằng ánh sáng có thể truyền thông tin qua khoảng cách xa mà không bị mất mát, chúng ta phải xem xét bước sóng ánh sáng nào được truyền qua sợi quang tốt nhất.
Trong dải cận hồng ngoại, sự mất mát của sợi thạch anh thông thường giảm khi bước sóng tăng, ngoại trừ các đỉnh hấp thụ tạp chất. Ba "cửa sổ" bước sóng có tổn thất rất thấp tồn tại ở 0,85 μm, 1,31 μm và 1,55 μm. Bước sóng phát xạ của nguồn sáng laser và đáp ứng bước sóng của photodiode bộ tách sóng quang phải phù hợp với ba cửa sổ bước sóng này. Cụ thể, trong điều kiện phòng thí nghiệm, tổn thất ở bước sóng 1,55 μm đã lên tới 0,1419 dB/km, tiệm cận giới hạn tổn thất lý thuyết đối với sợi thạch anh.
Ánh sáng trong phạm vi bước sóng này có thể xuyên qua mô sinh học tương đối tốt và có ứng dụng trong các lĩnh vực như liệu pháp quang nhiệt. Ví dụ, Yue và cộng sự. đã chế tạo các hạt nano nhắm mục tiêu heparin-folate bằng cách sử dụng thuốc nhuộm cận hồng ngoại cyanine IR780, có bước sóng hấp thụ tối đa khoảng 780 nm và bước sóng phát xạ 807 nm. Ở nồng độ 10 mg/mL, chiếu xạ laser (laser 808 nm, mật độ công suất 0,6 W/cm²) trong 2 phút đã làm tăng nhiệt độ từ 23°C lên 42°C. Liều 1,4 mg/kg được dùng cho chuột mang khối u MCF-7 dương tính với thụ thể folate và khối u được chiếu xạ bằng ánh sáng laze 808 nm (0,8 W/cm2) trong 5 phút. Sự co rút khối u đáng kể đã được quan sát thấy trong những ngày tiếp theo.
Các ứng dụng khác bao gồm lidar hồng ngoại. Dải bước sóng 905 nm hiện tại có khả năng can thiệp thời tiết yếu và không đủ khả năng xuyên qua mưa và sương mù. Bức xạ laser ở bước sóng 1,5 μm nằm trong cửa sổ khí quyển 1,5–1,8 μm, dẫn đến độ suy giảm trong không khí thấp. Hơn nữa, 905 nm nằm trong dải nguy hiểm cho mắt nên cần giới hạn công suất để giảm thiểu thiệt hại. Tuy nhiên, 1550 nm an toàn cho mắt nên nó cũng được ứng dụng trong lidar.
Tóm lại,tia tia lazeở các bước sóng này đều trưởng thành và tiết kiệm chi phí, đồng thời chúng thể hiện hiệu suất tuyệt vời trong các ứng dụng khác nhau. Những yếu tố này kết hợp lại đã dẫn đến việc sử dụng rộng rãi tia laser ở những bước sóng này.
Bản quyền @ 2020 Công ty TNHH Công nghệ Optronics của Thâm Quyến - Công ty TNHH Trung Quốc, các nhà sản xuất laser kết hợp sợi, các nhà cung cấp linh kiện laser đều có quyền.
