1535nm人眼安全波長激光在手持LIBS領(lǐng)域應(yīng)用前景
導(dǎo)語
近年來激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(LIBS)在工業(yè)現(xiàn)場領(lǐng)域越來越受到關(guān)注，尤其是在鋁合金檢測和鋰輝石礦檢測領(lǐng)域。在手持LIBS設(shè)備領(lǐng)域，主流設(shè)備還是國外的產(chǎn)品。在鋰電時代來臨之際，國內(nèi)儀器設(shè)備制造商能否在新的需求引領(lǐng)下，在手持LIBS領(lǐng)域有所突破？業(yè)內(nèi)都拭目以待。
手持LIBS設(shè)備中固體激光器技術(shù)一直是LIBS技術(shù)瓶頸?，F(xiàn)階段用于LIBS測試的激光器主要有：閃光燈泵浦的固體激光器（實驗室用），半導(dǎo)體堆棧泵浦的固體激光器激光器（手持設(shè)備應(yīng)用）、半導(dǎo)體泵浦窄脈寬微片激光器（能量偏小）。堆棧泵浦的激光器由于存在功耗高，工作溫度范圍小，功率穩(wěn)定性控制困難，一直是行業(yè)應(yīng)用的痛點。
最近使用Er:Glass為工作物質(zhì)的1535nm激光器，由于其特殊性能，已在軍事領(lǐng)域等惡劣環(huán)境下得到廣泛應(yīng)用，同時也受到了LIBS手持設(shè)備商和行業(yè)從業(yè)者廣泛關(guān)注。為了驗證1535nm鉺玻璃激光器在LIBS領(lǐng)域應(yīng)用性能，我們做了如下的應(yīng)用驗證試驗。
01 激光器激發(fā)性能驗證
以一款杏林睿光1535nm 1mj 10Hz 7ns脈寬的1535nm激光器為例，激光峰值功率為143.8kW，當選擇合適的聚焦系統(tǒng)時，將光斑聚焦到100μm時，峰值功率密度為1.82GW/cm2，滿足LIBS激發(fā)條件。
量TEM00.png)
典型光束質(zhì)量TEM00
激光器脈寬7ns
02 1064nm和1535nm激光器激發(fā)效果對比試驗
本試驗選擇4種激光激發(fā)黃銅樣品，對比分析各種激光器在LIBS光譜數(shù)據(jù)上的差異。
圖.jpg)
測試系統(tǒng)圖
試驗選擇了1064nm和1535nm各兩款激光器，激光器參數(shù)如下：
1-1064nm-10Hz-10mj-10ns? 藍色譜線
2-1064nm-1kHz-120μJ-750ps 綠色譜線
3-1535nm-1kHz-40μJ-5ns? 紅色譜線
4-1535nm-200Hz-70μJ-5ns? 黑色譜線
激發(fā)的光譜數(shù)據(jù)對比圖如下：
測試光譜圖
從測試圖我們可以看出，1064nm激光與1535nm激光在高重頻和低重頻激發(fā)LIBS時，光譜數(shù)據(jù)基本一致。說明1535nm與1064nm在激發(fā)效果上沒有差異。
03 1535nm激光器在輕金屬礦石激發(fā)效果測試
為了驗證1535nm在輕金屬領(lǐng)域的應(yīng)用可行性，使用1535nm 1mJ激光器在5Hz重頻下對鋰輝石樣品進行了測試。測試光譜圖如下：
北京杏林睿光 1535nm 1mJ微片激光器鋰輝石樣品測試效果圖
從實驗數(shù)據(jù)可以看出，1535nm激光可以有效的激發(fā)出Li元素特征譜線?？梢詫崿F(xiàn)礦石成分的檢測。
應(yīng)用前景
鉺玻璃激光器從原理結(jié)構(gòu)上決定了這款激光器在手持LIBS設(shè)備上有廣闊的應(yīng)用前景。
首先，由于鉺玻璃的吸收光譜在910-950nm波段有相對平坦的吸收系數(shù)，決定了這款激光器可以在不使用溫控的條件下實現(xiàn)寬溫工作（-40~65℃工作），且功率穩(wěn)定性高。
其次，激光器可以采用半導(dǎo)體封裝技術(shù)生產(chǎn)，氮氣密封確保低溫-40℃時不結(jié)露，激光器的體積重量很小，一個典型的1mJ激光器，激光頭重量不超過20g。激光器可以加裝PD，檢測出光并觸發(fā)采集設(shè)備。
北京杏林睿光 1535nm激光器實物圖
再次，由于激光器無需使用TEC溫控，系統(tǒng)整體功耗極低。電路尺寸可以做到20X40mm以內(nèi)。適合長時間野外使用。
以上特點，再加上1535nm處在人眼安全波段，極大降低了儀器使用中的激光安全風(fēng)險。以1535nm鉺玻璃激光為光源的LIBS手持設(shè)備，正在受到國內(nèi)外儀器設(shè)備商的關(guān)注。
北京杏林睿光科技有限公司成立于2010年，是一家專注于半導(dǎo)體激光器、微片激光器、窄線寬激光器、高功率固體激光器、激光探測與應(yīng)用技術(shù)的高新技術(shù)企業(yè)。我們將在LIBS應(yīng)用領(lǐng)域為廣大用戶提供支持。
推薦使用的兩款鉺玻璃激光器產(chǎn)品：
參數(shù).png)
