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激光器的分类

常见的激光器主要有半导体激光器和光纤激光器。这两种激光器有不同的特点，其中半导激光器一般结构简单、输出功率比较大。光纤激光器体积较小、线宽较窄，信号更稳定。

半导体激光器

半导体激光器从构造来看，主要分为二极管激光器、量子级联激光器以及过渡金属掺杂的II-VI族半导体激光器。它们的构造如下图所示：

这三种半导体激光器都有各自的特点：

二极管激光器：通过半导体带隙中的电子和空穴的复合产生激光，通过调节材料层的带隙宽度来确定出射激光的波长。

量子级联激光器：通过半导体超晶格中的导带内的能量跃迁产生激光。通过改变超晶格中量子阱的层厚，来改变输出光的波长。

过渡金属掺杂的II-VI族半导体激光器：通过对掺杂物质的光学或电激发产生激光。

对于MIR波段的半导体激光器，目前比较有效的手段是采用过渡金属(Cr2+，Fe2+)掺杂II-VI族(ZnSe，ZnS，CdSe)的半导体激光器。这类激光器不仅具有较宽的波长带宽、出光功率高，同时体积也比较紧凑成本也很低。常用于飞秒化学、分子时间分辨测量、分子光谱分析，痕量气体(CO、N2O、SO2、O3、NO、NO2、CH4、NH3、H2S)分析、生物医学应用等，可以直接生成波长为2-20μm的激光。

目前已有研究单位做出了基于Fe:ZnSe过渡金属掺杂的II-VI族半导体激光器，其波长可调(3.7~4.8μm)，输出功率大于300mW。

光纤激光器

对于MIR波段的光纤激光器，主要是基于稀土掺杂的光纤激光器。根据掺杂稀土的成份不同，它将激发出不同波长的激光输出(参考下图)。输出波长为2μm波段的激光器主要利用掺杂稀土成份为铥(Tm3+)的硅(Si)光纤来实现的。3μm波段主要为掺铒(Er3+)的氟化物光纤激光器。而为了获得更长的波长(4-5μm)输出，会采用掺钬(Ho3+)的方式在氟化物光纤中实现。

NIR、MIR波段激光的应用

在认识了MIR波段激光后，我们也来看一下在MIR波段具体的应用吧。

首先是医疗美容领域，神奇的激光照一照，能让您的肌肤还原如初(如下图)。其实这就是NIR、MIR波段的激光在发挥作用。医生用激光器发射特定波段的激光，对皮肤的斑点、皱纹进行有效的治疗和修复。爱美的你再也不需要眼霜和精华素了。

还有环境监测领域，为了人类的可持续发展，我们需要一个自然生态平衡的地球。大气质量保护排在了第一位。科学家可以利用激光气体传感器对环境进行高速度、高灵敏度的监测。激光气体传感器的原理是利用不同气体的特征吸收谱，对气体成分进行分析。例如，我们可以用固定波长的MIR激光器对某一种气体的浓度进行监测；也可以利用可调谐MIR激光器对气体的种类与浓度进行分析。目前这类传感器的灵敏度可达到5ppbv(十亿分之五)以上。

中红外波段激光的应用领域还在不断拓展，相信科学界和工程界对光的探索和研究将继续阔步向前。而这一切都离不开精密光学测试仪器的强大支持。在这一领域如果您有什么问题或者需要评估产品在近红外、中红外波段的性能，欢迎联系横河，我们的技术专家会鼎立相助。