Bir sistemin temel bileşenlerilazerüç kısma ayrılabilir: bir pompa kaynağı (çalışma ortamında popülasyonun tersine çevrilmesi için enerji sağlayan); bir çalışma ortamı (pompanın etkisi altında popülasyonun tersine çevrilmesine olanak tanıyan, elektronların yüksek enerji seviyelerinden daha düşük seviyelere geçişine ve foton formunda enerji salmasına olanak tanıyan uygun bir enerji seviyesi yapısına sahip); ve rezonans boşluğu.
Çalışma ortamının özellikleri yayılan lazer ışığının dalga boyunu belirler.
808nm dalga boyuna sahip ana lazer yarı iletken bir lazerdir. Yarı iletkenin bant aralığı enerjisi, yayılan lazer ışığının dalga boyunu belirler ve 808 nm'yi nispeten yaygın bir çalışma dalga boyu haline getirir. 808nm tipi yarı iletken lazer aynı zamanda en eski ve en yoğun araştırılanlardan biridir. Aktif bölgesi ya alüminyum içeren malzemelerden (InAlGaAs gibi) ya da alüminyum içermeyen malzemelerden (GaAsP gibi) oluşur. Bu lazer türü düşük maliyet, yüksek verimlilik ve uzun ömür gibi avantajlar sunar.
1064 nm aynı zamanda katı hal lazerleri için klasik bir dalga boyudur. Çalışma malzemesi neodim (Nd) katkılı YAG (itriyum alüminyum garnet Y3AI5012) kristalidir. YAG kristalindeki alüminyum iyonları, Nd katkılı katyonlarla sinerjistik olarak etkileşime girerek uygun bir uzaysal yapı ve enerji bandı yapısı oluşturur. Uyarma enerjisinin etkisi altında, Nd katyonları uyarılmış bir duruma uyarılır, radyoaktif geçişlere uğrar ve kalıcı etki yaratır. Ayrıca Nd:YAG kristalleri mükemmel stabilite ve nispeten uzun bir çalışma ömrü sunar.
Yarı iletken lazerler kullanılarak 1550nm lazerler de üretilebilir. Yaygın olarak kullanılan yarı iletken malzemeler arasında InGaAsP, InGaAsN ve InGaAlAs bulunur.
Kızılötesi bandın optik iletişim, sağlık hizmetleri, biyomedikal görüntüleme, lazer işleme ve daha fazlası gibi çok sayıda uygulaması vardır.
Örnek olarak optik iletişimi ele alalım. Mevcut fiber optik iletişimlerde kuvars fiber kullanılmaktadır. Işığın uzun mesafelerde kayıpsız bilgi taşıyabilmesini sağlamak için, ışığın hangi dalga boylarının fiber aracılığıyla en iyi şekilde iletildiğini dikkate almalıyız.
Yakın kızılötesi bantta, sıradan kuvars lifinin kaybı, safsızlık absorpsiyon tepe noktaları hariç, artan dalga boyuyla azalır. 0,85 μm, 1,31 μm ve 1,55 μm'de çok düşük kayıplı üç dalga boyu "pencere" mevcuttur. Işık kaynağı lazerinin emisyon dalga boyu ve fotodetektör fotodiyotunun dalga boyu tepkisi bu üç dalga boyu penceresiyle aynı hizada olmalıdır. Spesifik olarak, laboratuvar koşullarında 1,55 μm'deki kayıp 0,1419 dB/km'ye ulaşarak kuvars elyaf için teorik kayıp sınırına yaklaştı.
Bu dalga boyu aralığındaki ışık, biyolojik dokuya nispeten iyi bir şekilde nüfuz edebilir ve fototermal terapi gibi alanlarda uygulamaları vardır. Örneğin, Yue ve ark. yaklaşık 780 nm'lik bir maksimum absorpsiyon dalga boyuna ve 807 nm'lik bir emisyon dalga boyuna sahip olan siyanin yakın kızılötesi boya IR780'i kullanarak heparin-folat hedefli nanopartiküller oluşturdu. 10 mg/mL konsantrasyonda, 2 dakika süreyle lazer ışınlaması (808 nm lazer, 0,6 W/cm² güç yoğunluğu), sıcaklığı 23°C'den 42°C'ye yükseltti. Folat reseptörü pozitif MCF-7 tümörleri taşıyan farelere 1,4 mg/kg doz uygulandı ve tümörlere 5 dakika süreyle 808 nm lazer ışığı (0,8 W/cm²) uygulandı. Sonraki günlerde önemli tümör küçülmesi gözlendi.
Diğer uygulamalar arasında kızılötesi lidar bulunur. Mevcut 905 nm dalga boyu bandı, zayıf hava koşullarına müdahale etme kapasitesine sahiptir ve yağmur ve sise yetersiz nüfuz etmektedir. 1,5 μm'deki lazer radyasyonu, 1,5–1,8 μm'lik atmosferik pencereye düşer ve bu da havada düşük zayıflamaya neden olur. Ayrıca 905 nm, göze zararlı bant içinde yer alır ve hasarı en aza indirmek için güç sınırlaması gerektirir. Ancak 1550 nm göz açısından güvenli olduğundan lidarda da uygulama alanı bulur.
Özetle,lazerlerbu dalga boylarında hem olgun hem de uygun maliyetlidirler ve çeşitli uygulamalarda mükemmel performans sergilerler. Bu faktörlerin bir araya gelmesi, bu dalga boylarında lazerlerin yaygın şekilde kullanılmasına yol açmıştır.
Telif Hakkı @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd - Çin fiber optik modülleri, fiber birleştirilmiş lazer üreticileri, lazer bileşenleri tedarikçileri tüm hakları saklıdır.
