在激光領域中,,紅外波段的定義是波長為圖片的激光,。紅外激光在軍事領域以及在民用領域均具有十分廣泛的應用,這是由于紅外波段的特性決定的,。
隨著紅外激光技術研究的不斷進步,,紅外激光的產生方法也逐步獲得拓展,目前主要通過摻雜離子的直接發(fā)射,、半導體技術和非線性技術等手段,。
(1)摻雜離子的直接發(fā)射:離子當中存在著不同的能級,,電子在能級之間躍遷,,會發(fā)射出具有中紅外波段的能量的光子,從而形成激光,。其中優(yōu)秀的摻雜離子激光器中激活的離子需要具備三個條件:
?、倬哂心芗壗Y構,擁有亞穩(wěn)態(tài),。
?、跒榱四軌虼蠓忍岣弑闷止庠崔D換的效率,應該選擇具有較強的光吸收帶隙寬度的激活離子,。
?、蹮晒饬孔有瘦^高。摻雜離子直接發(fā)射的激光器雖然光轉換效率比較高,,但是受到材料特性的限制,,只能獲得較小波段范圍的激光,。
(2)半導體技術,。傳統的半導體激光器是通過電子和空穴的復合,,使輻射出的光子形成激光。量子級聯技術出現以后,,使得量子效率與輸出功率可以進一步獲得提升,,與此同時延伸了輸出激光的波長區(qū)間。此類器件效率高,,輸出波長范圍廣,,但是輸出功率比較低,而且需要在低溫環(huán)境運行,。
?。?)非線性頻率轉換技術。利用該技術,,可以有效將離子直接發(fā)射的激光進行頻率的變換,,從而有效地使激光的波段擴大。同時可以實現激光器的小型化,、全固化,,并且輸出大功率的激光。
由于紅外波段位于大氣吸收窗口,,是熱輻射能量較為集中的區(qū)域,,且對水的吸收十分強烈,因此廣泛應用于各種領域,。
?。?)紅外制導導彈,使用了紅外探測器獲取并且追蹤目標所發(fā)出的熱輻射能量,,實現尋找并且制導,,可以實現精確打擊。紅外制導導彈已經從第一代美國研發(fā)的“響尾蛇”AM-9B系列空空導彈,,到第二代英國的“紅頭”導彈和發(fā)過的“馬特拉”R530導彈,,到第三代的蘇聯P-73導彈。前三代受限于紅外點源尋技術,,無法區(qū)分多目標,。自二十世紀七十年代,第四代紅外凝視成像技術,,將熱目標作為擴展源處理,,帶來了紅外制導導彈的變革。第四代典型的代表以色列的“怪蛇”-4/5導彈,。
?。?)紅外激光雷達,。利用了激光亮度高、單色性優(yōu)異,、方向性強的優(yōu)點,。在高度成像方面取得非常大的優(yōu)勢,將分辨率提升至厘米甚至毫米的級別,,與之前的微波雷達對比,,高了接近100倍;而測量角速度方面也比微波雷達高1000倍以上,。同時因為中紅外波段位于最小的大氣吸收窗口,,能有效地提高測量的準確度。
?。?)紅外激光通信,。激光作為信息載體由于承載的信息量大大提高,因而可以很大程度上豐富通信的方式,。但是傳統的激光源會受到較強的大氣吸收和散射,使得通信的距離大大降低,,所以傳統的激光通信無法完全取代無線電通信,。但是位于大氣吸收窗口的紅外激光則受到較少的大氣吸收以及散射,能使激光通信迎來新時代,。
另外紅外激光還應用于醫(yī)療和環(huán)境監(jiān)測等領域,。