క్లాసిక్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ తరంగదైర్ఘ్యాలు 808nm, 1064nm మరియు 1550nm ఎందుకు ఉన్నాయి?

1. కాంతి మూలం (లేజర్)

a యొక్క ప్రాథమిక భాగాలులేజర్మూడు భాగాలుగా విభజించవచ్చు: ఒక పంపు మూలం (ఇది పని మాధ్యమంలో జనాభా విలోమాన్ని సాధించడానికి శక్తిని అందిస్తుంది); పని చేసే మాధ్యమం (ఇది సరైన శక్తి స్థాయి నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది పంపు చర్యలో జనాభా విలోమాన్ని ఎనేబుల్ చేస్తుంది, ఎలక్ట్రాన్‌లు అధిక శక్తి స్థాయిల నుండి దిగువ స్థాయికి మారడానికి మరియు ఫోటాన్‌ల రూపంలో శక్తిని విడుదల చేయడానికి అనుమతిస్తుంది); మరియు ప్రతిధ్వనించే కుహరం.

పని చేసే మాధ్యమం యొక్క లక్షణాలు విడుదలయ్యే లేజర్ కాంతి యొక్క తరంగదైర్ఘ్యాన్ని నిర్ణయిస్తాయి.

808nm తరంగదైర్ఘ్యం కలిగిన ప్రధాన స్రవంతి లేజర్ సెమీకండక్టర్ లేజర్. సెమీకండక్టర్ యొక్క బ్యాండ్ గ్యాప్ శక్తి విడుదలయ్యే లేజర్ లైట్ యొక్క తరంగదైర్ఘ్యాన్ని నిర్ణయిస్తుంది, ఇది 808nm సాపేక్షంగా సాధారణ ఆపరేటింగ్ తరంగదైర్ఘ్యం. 808nm రకం సెమీకండక్టర్ లేజర్ కూడా తొలిదశలో మరియు అత్యంత తీవ్రంగా పరిశోధించబడిన వాటిలో ఒకటి. దాని క్రియాశీల ప్రాంతంలో అల్యూమినియం-కలిగిన పదార్థాలు (InAlGaAs వంటివి) లేదా అల్యూమినియం-రహిత పదార్థాలు (GaAsP వంటివి) ఉంటాయి. ఈ రకమైన లేజర్ తక్కువ ధర, అధిక సామర్థ్యం మరియు సుదీర్ఘ జీవితం వంటి ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది.

1064nm అనేది సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్‌లకు క్లాసిక్ వేవ్‌లెంగ్త్ కూడా. పని చేసే పదార్థం నియోడైమియం (Nd) -డోప్డ్ YAG (యట్రియం అల్యూమినియం గార్నెట్ Y3AI5012) క్రిస్టల్. YAG క్రిస్టల్‌లోని అల్యూమినియం అయాన్‌లు Nd-డోప్డ్ కాటయాన్‌లతో సినర్జిస్టిక్‌గా సంకర్షణ చెందుతాయి, తగిన ప్రాదేశిక నిర్మాణం మరియు శక్తి బ్యాండ్ నిర్మాణాన్ని సృష్టిస్తాయి. ఉత్తేజిత శక్తి చర్యలో, Nd కాటయాన్‌లు ఉత్తేజిత స్థితిలోకి ఉత్తేజితమవుతాయి, రేడియోధార్మిక పరివర్తనలకు లోనవుతాయి మరియు లేసింగ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఇంకా, Nd:YAG స్ఫటికాలు అద్భుతమైన స్థిరత్వం మరియు సాపేక్షంగా సుదీర్ఘ కార్యాచరణ జీవితాన్ని అందిస్తాయి.

సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లను ఉపయోగించి 1550nm లేజర్‌లను కూడా ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. సాధారణంగా ఉపయోగించే సెమీకండక్టర్ పదార్థాలలో InGaAsP, InGaAsN మరియు InGaAlAలు ఉన్నాయి.

2. ఉపయోగాలు & అప్లికేషన్లు

ఇన్‌ఫ్రారెడ్ బ్యాండ్‌లో ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్స్, హెల్త్‌కేర్, బయోమెడికల్ ఇమేజింగ్, లేజర్ ప్రాసెసింగ్ మరియు మరిన్ని వంటి అనేక అప్లికేషన్‌లు ఉన్నాయి.

ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్‌లను ఉదాహరణగా తీసుకోండి. ప్రస్తుత ఫైబర్-ఆప్టిక్ కమ్యూనికేషన్‌లు క్వార్ట్జ్ ఫైబర్‌ను ఉపయోగించుకుంటాయి. కాంతి నష్టం లేకుండా ఎక్కువ దూరాలకు సమాచారాన్ని తీసుకువెళ్లగలదని నిర్ధారించుకోవడానికి, ఫైబర్ ద్వారా కాంతి యొక్క ఏ తరంగదైర్ఘ్యాలు ఉత్తమంగా ప్రసారం చేయబడతాయో మనం పరిగణించాలి.

సమీప-ఇన్‌ఫ్రారెడ్ బ్యాండ్‌లో, సాధారణ క్వార్ట్జ్ ఫైబర్ యొక్క నష్టం పెరుగుతున్న తరంగదైర్ఘ్యంతో తగ్గుతుంది, అశుద్ధత శోషణ శిఖరాలను మినహాయిస్తుంది. చాలా తక్కువ నష్టంతో మూడు తరంగదైర్ఘ్యం "విండోలు" 0.85 μm, 1.31 μm మరియు 1.55 μm వద్ద ఉన్నాయి. కాంతి మూలం లేజర్ యొక్క ఉద్గార తరంగదైర్ఘ్యం మరియు ఫోటోడెటెక్టర్ ఫోటోడియోడ్ యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం ప్రతిస్పందన ఈ మూడు తరంగదైర్ఘ్యం విండోలతో సమలేఖనం చేయాలి. ప్రత్యేకంగా, ప్రయోగశాల పరిస్థితులలో, 1.55 μm వద్ద నష్టం 0.1419 dB/kmకి చేరుకుంది, క్వార్ట్జ్ ఫైబర్ కోసం సైద్ధాంతిక నష్ట పరిమితిని చేరుకుంటుంది.

ఈ తరంగదైర్ఘ్య శ్రేణిలోని కాంతి జీవ కణజాలంలోకి సాపేక్షంగా బాగా చొచ్చుకుపోతుంది మరియు ఫోటోథర్మల్ థెరపీ వంటి ప్రాంతాల్లో అనువర్తనాలను కలిగి ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, యు మరియు ఇతరులు. సైనైన్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డై IR780ని ఉపయోగించి హెపారిన్-ఫోలేట్ టార్గెటెడ్ నానోపార్టికల్స్‌ను నిర్మించారు, ఇది గరిష్టంగా 780 nm శోషణ తరంగదైర్ఘ్యం మరియు 807 nm ఉద్గార తరంగదైర్ఘ్యం కలిగి ఉంది. 10 mg/mL గాఢత వద్ద, లేజర్ రేడియేషన్ (808 nm లేజర్, 0.6 W/cm² పవర్ డెన్సిటీ) 2 నిమిషాల పాటు ఉష్ణోగ్రతను 23°C నుండి 42°Cకి పెంచింది. ఫోలేట్ రిసెప్టర్-పాజిటివ్ MCF-7 కణితులను కలిగి ఉన్న ఎలుకలకు 1.4 mg/kg మోతాదు ఇవ్వబడింది మరియు కణితులు 5 నిమిషాల పాటు 808 nm లేజర్ లైట్ (0.8 W/cm²)తో వికిరణం చేయబడ్డాయి. తరువాతి రోజులలో గణనీయమైన కణితి సంకోచం గమనించబడింది.

ఇతర అనువర్తనాల్లో ఇన్‌ఫ్రారెడ్ లిడార్ ఉన్నాయి. ప్రస్తుత 905 nm తరంగదైర్ఘ్యం బ్యాండ్ బలహీనమైన వాతావరణ జోక్య సామర్థ్యాలను కలిగి ఉంది మరియు వర్షం మరియు పొగమంచులోకి తగినంత చొచ్చుకుపోదు. 1.5 μm వద్ద లేజర్ రేడియేషన్ 1.5-1.8 μm యొక్క వాతావరణ విండోలో వస్తుంది, ఫలితంగా గాలిలో తక్కువ క్షీణత ఏర్పడుతుంది. ఇంకా, 905 nm కంటి-ప్రమాదకర బ్యాండ్‌లో వస్తుంది, నష్టాన్ని తగ్గించడానికి శక్తి పరిమితి అవసరం. అయితే, 1550 nm కంటికి సురక్షితం, కాబట్టి ఇది లైడార్‌లో అప్లికేషన్‌లను కూడా కనుగొంటుంది.

సారాంశంలో,లేజర్లుఈ తరంగదైర్ఘ్యాలు పరిపక్వమైనవి మరియు ఖర్చుతో కూడుకున్నవి, మరియు అవి వివిధ అనువర్తనాల్లో అద్భుతమైన పనితీరును ప్రదర్శిస్తాయి. ఈ కారకాలు కలిపి ఈ తరంగదైర్ఘ్యాలలో లేజర్‌ల విస్తృత వినియోగానికి దారితీశాయి.