لیزر برای طیف سنجی

لیزر برای طیف سنجی

با توجه به طیف گسترده ای از روش ها برای طیف سنجی لیزری، طیف گسترده ای از منابع لیزر مختلف نیز وجود دارد که برای این اهداف استفاده می شود:

دیودهای لیزر تک فرکانس کوچک را می توان به عنوان منابع ارزان و فشرده قابل تنظیم طول موج استفاده کرد. طول موج انتشار اغلب به سادگی با تغییر جریان درایو تنظیم می شود که بر دما تأثیر می گذارد. طرح‌های اصلاح‌شده‌تر شامل یک تشدیدگر لیزری خارجی حاوی عناصر نوری انتخابی با طول موج است. چنین لیزرهای دیود حفره خارجی عملکرد بالاتری را ارائه می دهند.

برخی از لیزرهای حالت جامد قابل تنظیم پهن باند، مانند لیزرهای تیتانیوم یاقوت کبود، لیزرهای سلنید کروم روی و سولفید (Cr2+:ZnSe، Cr2+:ZnS، نگاه کنید به رسانه افزایش لیزر دوپ شده با کروم)، Cr4+:MgSiO4 (فورستریت و erbed-lass) لیزرهای فیبر می توانند محدوده طول موج ده ها تا صدها نانومتر را پوشش دهند و اغلب قدرت خروجی قابل توجهی و نویز لیزر کم را نیز ارائه می دهند. در برخی موارد، عملکرد سوئیچ Q با تولید پالس‌های نانوثانیه مفید است. نمونه های مهم طیف سنجی شکست ناشی از لیزر و LIDAR هستند. انرژی های پالس بالا همراه با پهنای خط باریک (معمولاً در عملکرد تک فرکانس) اغلب مورد توجه هستند.

لیزرهای حالت جامد با طول موج ثابت با توان نسبتاً بالا در طیف سنجی رامان استفاده می شود. عرض خط باریک مهم است.

تابش مادون قرمز میانی و تابش تراهرتز را می توان با لیزرهای آبشاری کوانتومی تولید کرد که اغلب عملکرد بهتر و راحتی بالاتری نسبت به لیزرهای نمک سرب که قبلاً اغلب استفاده می شد ارائه می دهند. مناطق با طول موج بسیار گسترده با چنین منابعی قابل دسترسی هستند.

لیزرهای حالت قفل، معمولاً به شکل لیزرهای حالت جامد، که قطارهای پالس های فوق کوتاه ساطع می کنند، برای تولید شانه های فرکانس (نگاه کنید به بالا)، اغلب با فرکانس های نوری بسیار تثبیت شده استفاده می شوند.

لیزرهای رنگی می توانند به مناطق با طول موج وسیع، به ویژه در محدوده طیفی مرئی، اما همچنین در فرابنفش نزدیک و مادون قرمز نزدیک دسترسی داشته باشند. نسخه های موج پیوسته، پالسی و حالت قفل شده وجود دارد.

نوسانگرهای پارامتری نوری که با انواع مختلفی از لیزرها در عملیات موج پیوسته پمپ می شوند، با پالس های نانوثانیه، پیکوثانیه یا فمتوثانیه، اغلب می توانند در مناطق با طول موج بسیار وسیع تنظیم شوند و می توانند به مناطق طیفی دسترسی پیدا کنند که مستقیماً با لیزر قابل دسترسی نیستند. گسترش به طول موج‌های کوتاه‌تر با روش‌هایی مانند دو برابر کردن فرکانس و تولید مجموع فرکانس امکان‌پذیر است، در حالی که تولید فرکانس اختلاف روشی برای تولید پرتوهای با طول موج بلند (اغلب مادون قرمز متوسط ​​یا حتی تراهرتز) است.

تولید ابرپیوسته می تواند به عنوان روشی برای تولید نور پهن باند مورد نیاز برای برخی اندازه گیری های طیف سنجی مورد استفاده قرار گیرد. این روش طیف بسیار وسیعی را، اغلب در ترکیب با انسجام فضایی بالا و قدرت نوری قابل توجه، ارائه می دهد.

این لیست از منابع لیزر کامل نیست. حتی انواع عجیب و غریب لیزرها و منابع غیرخطی نیز گاهی اوقات برای برآوردن الزامات خاصی برای کاربردهای طیف سنجی مورد استفاده قرار می گیرند.

سطح پایین نویز لیزر اغلب برای طیف‌سنجی دقیق مهم است. انواع مختلفی از نویز، مانند نویز شدت، نویز فاز (مربوط به پهنای باند نوری محدود) یا لرزش زمان‌بندی، ممکن است مرتبط باشند. بنابراین اغلب از طرح‌های کم و بیش پیچیده برای عملیات کم‌صدا و تثبیت لیزرها استفاده می‌شود. تا آنجا که به تثبیت فرکانس مربوط می شود، این خود اغلب شامل تکنیک های طیف سنجی می شوند. در موارد شدید، پهنای خط کمتر از 1 هرتز به دست می آید.