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近中紅外激光晶體熒光光譜測試

來源:北京卓立漢光儀器有限公司   2020年11月10日 16:25  

近中紅外熒光光譜測試

近中紅外具體指哪個波段?

紅外輻射覆蓋從700nm到1mm的范圍,常見地按照波段進行區分,紅外分為以下幾個部分:近紅外(0.75-1.4μm)、短波紅外(1.4-3μm)、中紅外(3-8μm)、長波紅外(8-15μm)、遠紅外(15-1000μm),所以近中紅外區我們大致概括為700nm到8μm范圍。

 

紅外與電磁波譜的關系

 

近中紅外熒光材料的典型應用——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中紅外波段激光在領域、激光理療設備及環境監測等領域有著重要的應用前景,稀土離子摻雜的固體激光材料因此得到廣泛關注及大量研究。

較早被研究的材料有基于808nm、980nm激光器激發的Er3+的2.7μm發射(4I11/2-4I13/2躍遷),隨著半導體激光器在短波長逐漸成熟,衍生出了Ho3+離子摻雜的LiYF4,使用640nm的激光激發可產生1.2μm(5I6-5I8),2.0μm(5I7-5I8),2.8-3μm(5I5-5I7)均具有較強的熒光,再有硫系玻璃如Ho3+摻雜的Ge-Ga-S-CsI玻璃,在900nm激發下能夠發射2.81μm(5I6-5I7)和3.86μm(5I5-5I6)。

近期,中國科學院上海光學精密機械研究所微納光電子功能材料實驗室在3微米激光晶體研究中取得進展,研究團采用提拉法生長Ho:CaGdAlO4和Ho,Pr:CaGdAlO4晶體,分析晶體質量、結構、溶質分凝與偏振光譜性能。Ho3+的5I6→5I7躍遷呈寬帶熒光特性,發射波長從2750nm延伸至3000nm,為中紅外超短脈沖的產生提供頻譜保障。

 

Ho:CaGdAlO4和Ho,Pr:CaGdAlO4晶體在1550nm激發下的中紅外發射光譜

 

Ho:CaGdAlO4和Ho,Pr:CaGdAlO4晶體熒光衰減曲線

 

以上數據截取自文章“Enhanced 2.86 μm emission from a Ho,Pr:CaGdAlO4 crystal”,發表在Journal of Luminescence雜志上,DOI:10.1016/j.jlumin.2020.117620

 

中紅外客戶案例與實測數據

華南理工大學摻鉺微晶玻璃的中紅外熒光光譜

在眾多激光玻璃材料中,由于Er離子摻雜的氟化物玻璃具有較低的聲子能量、優異的中紅外透過特性、較高的激光損傷閾值,因此它是目前實現2.7μm波段光纖激光器的候選材料并備受關注,其2.7μm波段發光源于Er3+離子的4I11/2-4I13/2躍遷。

采用卓立漢光中紅外熒光測試系統,系統組成:980nm激光器、Omni-λ5015i影像校正型紅外單色儀、紅外鍍金反射式樣品室、液氮制冷型InSb探測器(光譜響應范圍1-5.5um)。

摻鉺中紅外熒光微晶玻璃

 

PL譜測試結果,發射峰在2.7μm左右。

 

湘潭大學中紅外組合式熒光光譜測量系統

配置808nm,980nm激光器摻Er離子樣品發射在1550nm,2730nm左右。

 

南方科技大學近中紅外熒光光譜

 

PbS量子點ns壽命測量及時間分辨熒光光譜

 

卓立漢光近中紅外光譜系統全新設計

 

OmniFluo960-IR:告別分離式組成,亮白整體式設計

 

配置方案

激發光源:根據需要選擇合適的激光器比如常見的808nm、980nm、1064nm、1550nm等

樣品倉:紅外鍍金反射式樣品倉,帶激光耦合光路;

發射光譜儀:320mm焦距紅外鍍金光譜儀

TE制冷型InGaAs探測器(美國Judson芯片),含二級制冷,前置放大器,響應范圍:800-1700nm;

液氮制冷InSb探測器(美國Judson芯片),前置放大器,響應范圍:1-5.5μm;

數據采集:斬波器chopper&鎖相放大器lock-in;

壽命測量:示波器oscilloscope;

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