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(qū)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(qū)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中紅外波段激光在軍工領域、激光理療設備及環(huán)境監(jiān)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(fā)的Er3+的2.7μm發(fā)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(fā)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(fā)下能夠發(fā)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(fā)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(fā)下的中紅外發(fā)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(fā)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(yōu)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(fā)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(tǒng)，系統(tǒng)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(fā)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(tǒng)

配置808nm，980nm激光器摻Er離子樣品發(fā)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(tǒng)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(fā)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(fā)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；