近中红外荧光光谱测试

近中红外具体指哪个波段？

红外辐射覆盖从700nm到1mm的范围，常见地按照波段进行区分，红外分为以下几个部分：近红外（0.75-1.4μm）、短波红外（1.4-3μm）、中红外（3-8μm）、长波红外（8-15μm）、远红外（15-1000μm），所以近中红外区我们大致概括为700nm到8μm范围。
 

红外与电磁波谱的关系

近中红外荧光材料的典型应用——近中红外激光晶体

Er:YAG和Cr,Er:YAG激光晶体棒的图片

由于3μm中红外波段激光在军工领域、激光理疗设备及环境监测等领域有着重要的应用前景，稀土离子掺杂的固体激光材料因此得到广泛关注及大量研究。

较早被研究的材料有基于808nm、980nm激光器激发的Er3+的2.7μm发射（4I11/2-4I13/2跃迁），随着半导体激光器在短波长逐渐成熟，衍生出了Ho3+离子掺杂的LiYF4，使用640nm的激光激发可产生1.2μm（5I6-5I8），2.0μm（5I7-5I8），2.8-3μm（5I5-5I7）均具有较强的荧光，再有硫系玻璃如Ho3+掺杂的Ge-Ga-S-CsI玻璃，在900nm激发下能够发射2.81μm（5I6-5I7）和3.86μm（5I5-5I6）。

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所微纳光电子功能材料实验室在3微米激光晶体研究中取得进展，研究团采用提拉法生长Ho：CaGdAlO4和Ho，Pr：CaGdAlO4晶体，分析晶体质量、结构、溶质分凝与偏振光谱性能。Ho3+的5I6→5I7跃迁呈宽带荧光特性，发射波长从2750nm延伸至3000nm，为中红外超短脉冲的产生提供频谱保障。

Ho:CaGdAlO4和Ho,Pr:CaGdAlO4晶体在1550nm激发下的中红外发射光谱

Ho:CaGdAlO4和Ho,Pr:CaGdAlO4晶体荧光衰减曲线

以上数据截取自文章“Enhanced 2.86 μm emission from a Ho,Pr:CaGdAlO4 crystal”，发表在Journal of Luminescence杂志上，DOI:10.1016/j.jlumin.2020.117620

中红外客户案例与实测数据

1. 华南理工大学掺铒微晶玻璃的中红外荧光光谱

在众多激光玻璃材料中，由于Er离子掺杂的氟化物玻璃具有较低的声子能量、优异的中红外透过特性、较高的激光损伤阈值，因此它是目前实现2.7μm波段光纤激光器的候选材料并备受关注，其2.7μm波段发光源于Er3+离子的4I11/2-4I13/2跃迁。

采用卓立汉光中红外荧光测试系统，系统组成：980nm激光器、Omni-λ5015i影像校正型红外单色仪、红外镀金反射式样品室、液氮制冷型InSb探测器（光谱响应范围1-5.5um）。

掺铒中红外荧光微晶玻璃

PL谱测试结果，发射峰在2.7μm左右。

2. 湘潭大学中红外组合式荧光光谱测量系统

配置808nm，980nm激光器掺Er离子样品发射在1550nm，2730nm左右。

3. 南方科技大学近中红外荧光光谱

卓立汉光近中红外光谱系统全新设计

OmniFluo960-IR：告别分离式组成，亮白整体式设计

配置方案

激发光源：根据需要选择合适的激光器比如常见的808nm、980nm、1064nm、1550nm等

样品仓：红外镀金反射式样品仓，带激光耦合光路；

发射光谱仪：320mm焦距红外镀金光谱仪

TE制冷型InGaAs探测器（美国Judson芯片），含二级制冷，前置放大器，响应范围：800-1700nm；

液氮制冷InSb探测器（美国Judson芯片），前置放大器，响应范围：1-5.5μm；

数据采集：斩波器chopper&锁相放大器lock-in；

寿命测量：示波器oscilloscope；