Os componentes básicos de umlaserpode ser dividido em três partes: uma fonte de bombeamento (que fornece energia para conseguir a inversão da população no meio de trabalho); um meio de trabalho (que possui uma estrutura de nível de energia adequada que permite a inversão da população sob a ação da bomba, permitindo que os elétrons façam a transição de níveis de energia elevados para níveis mais baixos e liberem energia na forma de fótons); e uma cavidade ressonante.
As propriedades do meio de trabalho determinam o comprimento de onda da luz laser emitida.
O laser convencional com comprimento de onda de 808 nm é um laser semicondutor. A energia do gap do semicondutor determina o comprimento de onda da luz laser emitida, tornando 808 nm um comprimento de onda operacional relativamente comum. O tipo de laser semicondutor de 808 nm também é um dos primeiros e mais intensamente pesquisados. Sua região ativa consiste em materiais contendo alumínio (como InAlGaAs) ou materiais sem alumínio (como GaAsP). Esse tipo de laser oferece vantagens como baixo custo, alta eficiência e longa vida útil.
1064 nm também é um comprimento de onda clássico para lasers de estado sólido. O material de trabalho é um cristal YAG (granada de ítrio e alumínio Y3AI5012) dopado com neodímio (Nd). Os íons de alumínio no cristal YAG interagem sinergicamente com os cátions dopados com Nd, criando uma estrutura espacial adequada e uma estrutura de banda de energia. Sob a ação da energia de excitação, os cátions Nd são excitados para um estado excitado, sofrendo transições radioativas e gerando laser. Além disso, os cristais Nd:YAG oferecem excelente estabilidade e uma vida operacional relativamente longa.
Lasers de 1550 nm também podem ser gerados usando lasers semicondutores. Os materiais semicondutores comumente usados incluem InGaAsP, InGaAsN e InGaAlAs.
A banda infravermelha tem inúmeras aplicações, como comunicações ópticas, saúde, imagens biomédicas, processamento a laser e muito mais.
Tomemos como exemplo as comunicações ópticas. As comunicações de fibra óptica atuais utilizam fibra de quartzo. Para garantir que a luz possa transportar informações por longas distâncias sem perdas, devemos considerar quais comprimentos de onda da luz são melhor transmitidos através da fibra.
Na faixa do infravermelho próximo, a perda da fibra de quartzo comum diminui com o aumento do comprimento de onda, excluindo os picos de absorção de impurezas. Existem três "janelas" de comprimento de onda com perda muito baixa em 0,85 μm, 1,31 μm e 1,55 μm. O comprimento de onda de emissão do laser da fonte de luz e a resposta do comprimento de onda do fotodiodo fotodetector devem estar alinhados com essas três janelas de comprimento de onda. Especificamente, em condições de laboratório, a perda em 1,55 μm atingiu 0,1419 dB/km, aproximando-se do limite de perda teórico para fibra de quartzo.
A luz nesta faixa de comprimento de onda pode penetrar relativamente bem no tecido biológico e tem aplicações em áreas como a terapia fototérmica. Por exemplo, Yue et al. construíram nanopartículas direcionadas a heparina-folato usando o corante infravermelho próximo de cianina IR780, que tem um comprimento de onda máximo de absorção de aproximadamente 780 nm e um comprimento de onda de emissão de 807 nm. Na concentração de 10 mg/mL, a irradiação laser (laser 808 nm, densidade de potência 0,6 W/cm²) por 2 minutos aumentou a temperatura de 23°C para 42°C. Uma dose de 1,4 mg/kg foi administrada a camundongos portadores de tumores MCF-7 positivos para receptor de folato, e os tumores foram irradiados com luz laser de 808 nm (0,8 W/cm²) por 5 minutos. Uma redução significativa do tumor foi observada nos dias seguintes.
Outras aplicações incluem lidar infravermelho. A atual faixa de comprimento de onda de 905 nm tem fraca capacidade de interferência climática e penetração insuficiente na chuva e neblina. A radiação laser a 1,5 μm cai dentro da janela atmosférica de 1,5–1,8 μm, resultando em baixa atenuação no ar. Além disso, 905 nm está dentro da faixa perigosa para os olhos, exigindo limitação de energia para minimizar os danos. No entanto, 1550 nm é seguro para os olhos, por isso também encontra aplicações em lidar.
Resumindo,lasernesses comprimentos de onda são maduros e econômicos e exibem excelente desempenho em diversas aplicações. Esses fatores combinados levaram ao uso generalizado de lasers nesses comprimentos de onda.
Copyright @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - Módulos de fibra óptica da China, fabricantes de lasers acoplados a fibra, fornecedores de componentes a laser Todos os direitos reservados.
