半導(dǎo)體532nm激光器:拉曼檢測(cè)的理想光源
伴隨對(duì)激發(fā)光源的不斷的優(yōu)化和發(fā)展,拉曼光譜技術(shù)作為物質(zhì)的重要的分析手段,其檢測(cè)的性能也隨之大大地提高了。尤其是近年來(lái)對(duì)激發(fā)光源的激光的研究和開(kāi)發(fā)使得拉曼光譜的檢測(cè)性能大大地提高了,對(duì)于很多的樣品的分析都得到了較好的應(yīng)用。而隨著對(duì)其獨(dú)特的優(yōu)越性——高的光電轉(zhuǎn)換效率、可控的光的頻率、寬的工作溫區(qū)、低的激發(fā)電壓、穩(wěn)定的輸出特性等一系列的優(yōu)點(diǎn),已逐步成為了拉曼檢測(cè)領(lǐng)域的主流選擇。
借助對(duì)復(fù)合的以電子空穴為載子的激發(fā),半導(dǎo)體激光器就具有了體積小、效率高、壽命長(zhǎng)等明顯的優(yōu)點(diǎn)。憑借對(duì)Nd:YAG晶體的高效的倍頻技術(shù)的運(yùn)用,將原有的1064nm的基頻光巧妙的轉(zhuǎn)換為了532nm的綠光的輸出。通過(guò)與電子的更為接近的躍遷能量的相互作用,尤其532nm的激光的輻射對(duì)拉曼散射的截面都能得到有效的增強(qiáng)。借助對(duì)拉曼檢測(cè)的精心調(diào)教,尤其是將532nm的激發(fā)波長(zhǎng)的巧妙的將靈敏度和熒光的抑制的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)的平衡的效果。
相較于785nm等的近紅外激光器,532nm的激光器其最大的核心優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)為其所具有的更高的拉曼散射的效率。借助對(duì)比532nm的激發(fā)下可達(dá)的785nm的拉曼信號(hào)的5-8倍的強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,對(duì)痕量的物質(zhì)的檢測(cè)具有較大的可行性。但其所對(duì)應(yīng)的532nm的激光卻正好處于了大部分的分子振動(dòng)能級(jí)與電子躍遷的能級(jí)之間,既可避免了由紫外激光的直接的對(duì)樣品的光解,又可對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)的熒光的干擾有效的規(guī)避。相較于其他的波長(zhǎng),尤其是532nm的激光對(duì)石墨烯的G峰(1580cm?1)的檢測(cè)的靈敏度都明顯地有了較大的提高。
依托于巧妙的將熱電制冷和光柵的反饋技術(shù)的巧妙的集成,使得現(xiàn)代的532nm的半導(dǎo)體激光器不僅具有了極好的波長(zhǎng)的穩(wěn)定性(可達(dá)±0.1nm),而且其所具有的輸出的功率的波動(dòng)也可達(dá)<0.5%的可控性。以其對(duì)長(zhǎng)期的拉曼映射的穩(wěn)定性尤為關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)8小時(shí)的連續(xù)工作,其拉曼的特征峰位移均不超過(guò)0.2cm?1,完全滿足了科研的檢測(cè)需求。其便攜的小巧的設(shè)計(jì)使其可輕松的與各類的微拉曼系統(tǒng)相結(jié)合,功率的可調(diào)范圍也達(dá)到了1-500mW的幅度,完全能夠滿足不同樣品的需求。
由其對(duì)血紅蛋白的良好的吸收峰的規(guī)避使其成為活體檢測(cè)的首選的激光器就是532nm的激光器。憑借其高的靈敏度,可對(duì)環(huán)境中的微小的ppb級(jí)的污染物都能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的識(shí)別和監(jiān)測(cè)。而在材料的科學(xué)研究中尤以二維材料的層數(shù)的精準(zhǔn)鑒定、微觀的應(yīng)力分析等就都深深的依賴了532nm的拉曼系統(tǒng)的高精度的成像能力。隨著半導(dǎo)體的工藝不斷的進(jìn)步,新型的分布式的反饋的(DFB)結(jié)構(gòu)也就進(jìn)一步將線的寬壓縮至了小于1MHz的水平為高的分辨的拉曼都提供了可能。
隨著量子點(diǎn)激光器的技術(shù)逐步成熟,532nm的半導(dǎo)體激光器將會(huì)在功率的輸出(向瓦級(jí)的邁進(jìn))和光束的質(zhì)量(M2<1.1)等方面都將實(shí)現(xiàn)一個(gè)較大的突破。其通過(guò)與光纖探頭、微型的光譜儀的深度的集成,將拉曼檢測(cè)設(shè)備推向更便攜、更智能的方向,進(jìn)一步鞏固了其在分析測(cè)試的核心地位。同時(shí)也將拉曼技術(shù)的應(yīng)用更廣泛的推廣開(kāi)來(lái),對(duì)拉曼的研究和發(fā)展具有很大的推動(dòng)作用。
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