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中红外激光器绝佳搭档一—横河新型光谱仪具备哪些优势?

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近段时间以来,“中红外激光”(亦可称为MIR激光)这个概念不管是在科学界还是在产业领域内都开始慢慢受到关注且发挥着更多更大的作用。对此,整理了一些MIR激光的部分应用方向以及测试手段,同时推荐横河的几款新型光谱分析仪产品。

1、中红外代表的含义

NIR:Near InfraRed 近红外
●SWIR:Short-Wavelength InfraRed 短波红外
●MWIR:Mid-Wavelength InfraRed 中波红外
●LWIR:Long-Wavelength InfraRed 长波红外
在光纤通信领域内经常使用的光谱波段是850nm/1310/1550nm;在传感领域中常用的波段是980nm/1064nm等,这些便能够归为近红外与短波红外。但在2.5um或3um以上直至5um的宽范围便被称作中红外。
2、中红外激光器有哪些类型

当前以半导体激光器应用在产生中红外激光的方式主要有普通的二极管激光器、量子级联激光器(QCL)、过渡金属掺杂的Ⅱ-Ⅵ族激光器等,其优势在于波长丰富,体积较小。
光纤激光器

【光纤激光器原理图】

【稀土掺杂与激发光波长表】
光纤激光器能够产生功率很大的激光信号,所以常应用在空间光通信、材料加工、医疗美容等领域中。
3、中红外激光的应用范围
01、牙齿治疗

其波长为2940nm的激光信号(水雾吸收激光)能够形成可控制的微爆裂,进而使得钙化组织表面发生机械分离,然后整齐迅速地切割牙体硬组织。
02、皮肤美白

NIR、MIR波段的激光器对于皮肤的斑点、皱纹会有显著治疗效果与修复。
●755nm长脉宽激光可应用在高黑色素吸收。
●1064nm长脉冲激光可应用在美白、嫩肤、紧肤、痘印、收缩毛孔等方面。
●2940nm以微剥脱方式清除表皮色斑,进而达到收缩毛孔、美白、嫩肤、焕肤的效果。
当然不止上面这些实例,中红外激光在医疗、环境监测、材料加工等领域内都有广泛应用,但这些应用在使用前一定要保障激光器的发生激光功率的精准度,对此应该怎样确保中红外激光器的精确度,评价其工作效率?这时就需要高精度的光谱分析仪了。
4、常见的光谱仪类型
01、CCD型

CCD型光谱仪通常使用一个固定光栅,把待测信号进行简单分光以后投入探测器,再经过CCD探测器完成采样运算后得出光谱并显示。但缺点是受限于光栅体积与探测器面积,因此这种产品的精度和分辨率一般都不高。
02、傅里叶型


傅里叶型光谱仪的本质是迈克尔逊干涉仪,此光谱仪把利用待测信号与自带光源的干涉来运算并得到光谱。如上图所示。
03、衍射光栅型

横河的衍射光栅型全都使用可转动的高性能光栅,此类光谱仪会把目标测试光分段投送到探测器,完成光电转换后直接以光谱形式显示出来,没有运行复杂运算。此种设计能够极大提升光谱仪的分辨率与动态范围,可以更好得保留光谱细节。因此对于光传感、激光器制造等方面来说无疑蕴含着巨大的价值。
5、对比不同的光谱仪
不同原理的光谱仪性能与特点自然不尽相同,接下来用实例对比一下。
01、动态范围对比


【2005nm DFB-LD 衍射光栅型测量结果】
上面所展示的两图分别是傅里叶型和衍射光栅型光谱仪对同一信号的测试结果。对此可以清楚的看到,傅里叶型光谱仪完全没能看到边模,同时底噪的高度也将边模掩盖了。但是衍射光栅型光谱仪不但可以正确测量SMSR,还可以清晰显示两侧的信号噪声,同时仪表的本底噪声并没有对测试产生影响。
如上图所示我们对比了两者在2um波段的动态范围,经过下图我们再来看一下在3um波段的测试环境下这两类光谱仪会出现哪些情况。由图可知,同一个激光器在不同光谱仪上测试的情况下,峰值功率虽然相同但底噪位置却相差巨大。

进过对比能够看到,两种光谱仪在动态范围上差距明显。如果用户需要测试SMSR等参数,可优先选择衍射光栅型光谱仪。
02、脉冲光测试对比
在对比了连续光测试以后,我们再来看看脉冲光的测试对比情况。

【傅里叶仪型光谱仪】
在上面傅里叶型光谱仪的光谱动图展示中能够看到,峰值附近的光谱并不稳定。除此之外,在距离峰值较远位置,还会不定时地出现一些比较宽的假峰,对此会对我们的测试造成干扰。
但衍射光栅型光谱仪便不会出现这些问题。如下图所示,即使是谱宽很窄的脉冲信号也能够十分稳定清晰的显示出其光谱图形。

【衍射光栅型光谱仪】
结合上述例子,在选购光谱仪时,假设用户对动态范围的要求较高,同时需要精确测试光谱细节以及脉冲光等参数的情况下,我们通常会建议用户选择衍射光栅型光谱仪,其优势将会对后续的科研工作更有帮助。
6、MIR光谱仪新品展示
近期横河公司更新推出了2款新型MIR光谱仪。新产品最初在平台上做了更新,提升为更加方便、更有科技感的多点电容触控屏。这样更加便于用户直接在屏幕上进行设置参数、曲线缩放等操作,使用将更加灵活。

除此之外,在波长范围、分辨率、扫描速度等方面,这两款产品也都更加精进。具体参数如下所示:

【AQ6375E】

【AQ6376E】
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IP属地:广东1楼2023-09-22 11:32回复