1535nm人眼安全波长激光在手持LIBS领域应用前景
导语
近年来激光诱导击穿光谱技术(LIBS)在工业现场领域越来越受到关注，尤其是在铝合金检测和锂辉石矿检测领域。在手持LIBS设备领域，主流设备还是国外的产品。在锂电时代来临之际，国内仪器设备制造商能否在新的需求引领下，在手持LIBS领域有所突破？业内都拭目以待。
手持LIBS设备中固体激光器技术一直是LIBS技术瓶颈。现阶段用于LIBS测试的激光器主要有：闪光灯泵浦的固体激光器（实验室用），半导体堆栈泵浦的固体激光器激光器（手持设备应用）、半导体泵浦窄脉宽微片激光器（能量偏小）。堆栈泵浦的激光器由于存在功耗高，工作温度范围小，功率稳定性控制困难，一直是行业应用的痛点。
最近使用Er:Glass为工作物质的1535nm激光器，由于其特殊性能，已在军事领域等恶劣环境下得到广泛应用，同时也受到了LIBS手持设备商和行业从业者广泛关注。为了验证1535nm铒玻璃激光器在LIBS领域应用性能，我们做了如下的应用验证试验。
01 激光器激发性能验证
以一款杏林睿光1535nm 1mj 10Hz 7ns脉宽的1535nm激光器为例，激光峰值功率为143.8kW，当选择合适的聚焦系统时，将光斑聚焦到100μm时，峰值功率密度为1.82GW/cm2，满足LIBS激发条件。
典型光束质量TEM00
激光器脉宽7ns
02 1064nm和1535nm激光器激发效果对比试验
本试验选择4种激光激发黄铜样品，对比分析各种激光器在LIBS光谱数据上的差异。
测试系统图
试验选择了1064nm和1535nm各两款激光器，激光器参数如下：
1-1064nm-10Hz-10mj-10ns 蓝色谱线
2-1064nm-1kHz-120μJ-750ps 绿色谱线
3-1535nm-1kHz-40μJ-5ns 红色谱线
4-1535nm-200Hz-70μJ-5ns 黑色谱线
激发的光谱数据对比图如下：
测试光谱图
从测试图我们可以看出，1064nm激光与1535nm激光在高重频和低重频激发LIBS时，光谱数据基本一致。说明1535nm与1064nm在激发效果上没有差异。
03 1535nm激光器在轻金属矿石激发效果测试
为了验证1535nm在轻金属领域的应用可行性，使用1535nm 1mJ激光器在5Hz重频下对锂辉石样品进行了测试。测试光谱图如下：
北京杏林睿光 1535nm 1mJ微片激光器锂辉石样品测试效果图
从实验数据可以看出，1535nm激光可以有效的激发出Li元素特征谱线。可以实现矿石成分的检测。
应用前景
铒玻璃激光器从原理结构上决定了这款激光器在手持LIBS设备上有广阔的应用前景。
首先，由于铒玻璃的吸收光谱在910-950nm波段有相对平坦的吸收系数，决定了这款激光器可以在不使用温控的条件下实现宽温工作（-40~65℃工作），且功率稳定性高。
其次，激光器可以采用半导体封装技术生产，氮气密封确保低温-40℃时不结露，激光器的体积重量很小，一个典型的1mJ激光器，激光头重量不超过20g。激光器可以加装PD，检测出光并触发采集设备。
北京杏林睿光 1535nm激光器实物图
再次，由于激光器无需使用TEC温控，系统整体功耗极低。电路尺寸可以做到20X40mm以内。适合长时间野外使用。
以上特点，再加上1535nm处在人眼安全波段，极大降低了仪器使用中的激光安全风险。以1535nm铒玻璃激光为光源的LIBS手持设备，正在受到国内外仪器设备商的关注。
北京杏林睿光科技有限公司成立于2010年，是一家专注于半导体激光器、微片激光器、窄线宽激光器、高功率固体激光器、激光探测与应用技术的高新技术企业。我们将在LIBS应用领域为广大用户提供支持。
推荐使用的两款铒玻璃激光器产品：
