定義:
波長在750nm和1mm之間的不可見光。
紅外光的波長大于700-800nm,即可見光的波長上限。二者的界限并不是很明確,在該區(qū)域眼睛的響應(yīng)度非常緩慢的減小。盡管在700nm時(shí)響應(yīng)度已經(jīng)很低,但是當(dāng)激光二極管的光足夠強(qiáng),波長為750nm時(shí)也是可以看到的。盡管這些光并不亮,但是對(duì)眼睛是有傷害的。紅外光譜的上限也是沒有明確的定義的,通常認(rèn)為約等于1mm。
不同的紅外光譜區(qū)域的定義為:
近紅外區(qū)域(也稱為IR-A),波長從約700 nm到1400 nm。在這一波長區(qū)域工作的激光器對(duì)眼睛傷害很大,因?yàn)榻t外光同可見光一樣可以穿透并且聚焦于視網(wǎng)膜,但是不會(huì)引起起保護(hù)作用的眨眼反射。因此需要進(jìn)行眼睛防護(hù)。
中紅外光(MWIR)波長從3到8微米。大氣對(duì)該波段的光有強(qiáng)烈的吸收,具有許多吸收線,例如二氧化碳(CO2)和水蒸氣(H2O)。許多氣體具有很強(qiáng)的中紅外吸收線,因此這一光譜區(qū)域的光可用于氣體光譜學(xué)。
長波紅外光(LWIR)波長從8到15微米,后面為遠(yuǎn)紅外(FIR),波長范圍到1 mm,有時(shí)認(rèn)為從8微米開始。這一光譜區(qū)域可用于熱成像。
一定要注意的是,實(shí)際中這些區(qū)域的定義有些變化。
許多玻璃對(duì)于近紅外光是透明的,但是在更長波長時(shí)吸收很強(qiáng),因?yàn)檫@時(shí)光子可以直接轉(zhuǎn)化為聲子。對(duì)于二氧化硅玻璃,強(qiáng)吸收發(fā)生在波長約為2微米時(shí)。
紅外光也稱為熱輻射,因?yàn)闊狍w的熱輻射通常在紅外波長范圍內(nèi)。即使在室溫或者低于室溫時(shí),熱體也會(huì)輻射很強(qiáng)的中紅外和遠(yuǎn)紅外光,可以用于熱成像。例如,冬季供暖房子的紅外成像可以顯示屋內(nèi)存在熱泄漏(例如,在窗戶、屋頂?shù)龋?,因此可以提高直接探測(cè)的效率。
紅外輻射源
大多數(shù)激光器,例如Nd:YAG 激光器,光纖激光器以及高功率激光二極管都會(huì)輻射近紅外光。而產(chǎn)生中紅外和遠(yuǎn)紅外光譜的激光器則相對(duì)較少。
二氧化碳激光器輻射的光為1060 nm和該區(qū)域內(nèi)其它波長的光。
固體中紅外激光器的激光晶體存在的普遍問題是宿主介質(zhì)有限的透明度,以及存在快速多光子躍遷過程取代激光躍遷過程;
需要聲子能量很低的晶體材料。低溫鉛鹽激光器是早期經(jīng)常采用的中紅外光譜學(xué)光源,但是現(xiàn)在被量子級(jí)聯(lián)激光器取代,該激光器甚至在室溫時(shí)都能實(shí)現(xiàn)連續(xù)波工作。
自由電子激光器可以用做寬帶調(diào)諧的紅外光光源。
紅外光也可由非線性頻率轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生。例如,中紅外光可由非線性晶體材料的差頻產(chǎn)生得到,或者由光學(xué)參量振蕩器得到??梢詤㈤喸~條中紅外激光器光源。
普通的電燈泡輻射的紅外光比可見光多,因此其功率轉(zhuǎn)化效率只有5-10%。太陽光也包含很強(qiáng)的紅外成分。
紅外光探測(cè)
可以采用很多類型的光電探測(cè)器探測(cè)紅外光。例如,采用半導(dǎo)體的光電二極管帶隙能量足夠小,這樣載流子不僅能被光激光還能被熱能量激發(fā),因?yàn)樵谑覝叵鹿庾幽芰勘萲BT大不了很多。
因此,紅外探測(cè)器需要冷卻到足夠低的溫度來提高其靈敏度。紅外相機(jī)也需要如此。
尤其是近紅外光,存在紅外線探測(cè)器,一些風(fēng)景中輻射的紅外線在紅外敏感的光陰極上成像,并且顯示出來,例如綠色。這些紅外線探測(cè)器通常用于激光器實(shí)驗(yàn)室中用來追蹤紅外激光光束。
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