Kế hoạch lựa chọn laser có thể điều chỉnh từ hồng ngoại gần đến hồng ngoại trung

Bài viết này nhằm mục đích thảo luận về một số cân nhắc và đề xuất chương trình khi lựa chọn nguồn sáng cận hồng ngoại đến hồng ngoại trung. Bài viết này chủ yếu giới thiệu và so sánh ngắn gọn bốn loại chính là bộ dao động tham số quang học (OPO), bộ khuếch đại tham số quang học (OPA), laser xếp tầng lượng tử và nguồn sáng siêu liên tục.

1. Định nghĩa dải phổ khác nhau

Nói chung, khi mọi người nói về nguồn sáng hồng ngoại, họ đang đề cập đến ánh sáng có bước sóng chân không lớn hơn ~ 700–800nm ​​(giới hạn trên của dải bước sóng khả kiến).

Giới hạn dưới của bước sóng cụ thể không được xác định rõ ràng trong mô tả này vì khả năng nhận biết tia hồng ngoại của mắt người giảm dần chứ không bị cắt đứt ở một vách đá.

Ví dụ, phản ứng của ánh sáng ở bước sóng 700 nm đối với mắt người vốn đã rất thấp, nhưng nếu ánh sáng đủ mạnh, mắt người thậm chí có thể nhìn thấy ánh sáng phát ra từ một số điốt laser có bước sóng vượt quá 750 nm, điều này cũng tạo ra tia hồng ngoại. tia laser là một nguy cơ an toàn. --Ngay cả khi nó không sáng lắm đối với mắt người, sức mạnh thực tế của nó có thể rất cao.

Tương tự, giống như phạm vi giới hạn dưới của nguồn sáng hồng ngoại (700 ~ 800 nm), phạm vi xác định giới hạn trên của nguồn sáng hồng ngoại cũng không chắc chắn. Nói chung, nó là khoảng 1 mm.

Dưới đây là một số định nghĩa phổ biến về dải hồng ngoại:

---Vùng quang phổ cận hồng ngoại (còn gọi là IR-A), phạm vi ~750-1400 nm.
Laser phát ra ở vùng bước sóng này dễ gây ra tiếng ồn và các vấn đề về an toàn cho mắt người, do chức năng lấy nét của mắt người tương thích với dải ánh sáng cận hồng ngoại và khả kiến, do đó nguồn sáng dải cận hồng ngoại có thể được truyền và tập trung đến võng mạc nhạy cảm tương tự, nhưng ánh sáng dải hồng ngoại gần không kích hoạt phản xạ chớp mắt bảo vệ. Kết quả là võng mạc của mắt con người bị tổn thương do năng lượng quá mức do mất cảm giác. Vì vậy, khi sử dụng nguồn sáng ở dải này phải hết sức chú ý đến việc bảo vệ mắt.

---Hồng ngoại bước sóng ngắn (SWIR, IR-B) nằm trong khoảng từ 1.4-3 μm.
Khu vực này tương đối an toàn cho mắt vì ánh sáng này được mắt hấp thụ trước khi đến võng mạc. Ví dụ, bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium được sử dụng trong truyền thông cáp quang hoạt động ở vùng này.
---Phạm vi hồng ngoại sóng giữa (MWIR) là 3-8 μm.
Bầu khí quyển cho thấy sự hấp thụ mạnh mẽ ở các vùng trong khu vực; nhiều loại khí trong khí quyển sẽ có vạch hấp thụ trong dải này, chẳng hạn như carbon dioxide (CO2) và hơi nước (H2O). Cũng bởi vì nhiều loại khí thể hiện sự hấp thụ mạnh ở dải này. Đặc tính hấp thụ mạnh khiến vùng quang phổ này được sử dụng rộng rãi để phát hiện khí trong khí quyển.

---Phạm vi hồng ngoại sóng dài (LWIR) là 8-15 μm.
--Tiếp theo là tia hồng ngoại xa (FIR), có phạm vi từ 15 μm{1}} mm (nhưng cũng có những định nghĩa bắt đầu từ 50 μm, xem ISO 20473). Vùng quang phổ này chủ yếu được sử dụng để chụp ảnh nhiệt.
Bài viết này nhằm mục đích thảo luận về việc lựa chọn laser bước sóng có thể điều chỉnh băng thông rộng với các nguồn sáng hồng ngoại gần đến hồng ngoại trung, có thể bao gồm hồng ngoại bước sóng ngắn nêu trên (SWIR, IR-B, dao động từ 1.4-3 μm) và một phần của hồng ngoại sóng giữa (MWIR, có phạm vi là 3-8 μm).

2. Ứng dụng điển hình

Một ứng dụng điển hình của các nguồn sáng trong dải này là xác định quang phổ hấp thụ laser trong các khí vi lượng (ví dụ như viễn thám trong chẩn đoán y tế và giám sát môi trường). Ở đây, quá trình phân tích tận dụng các dải hấp thụ mạnh và đặc trưng của nhiều phân tử trong vùng quang phổ giữa hồng ngoại, đóng vai trò là "dấu vân tay phân tử". Mặc dù người ta cũng có thể nghiên cứu một số phân tử này thông qua các vạch hấp thụ pan ở vùng cận hồng ngoại, vì nguồn laser cận hồng ngoại dễ điều chế hơn nên có những lợi thế khi sử dụng các vạch hấp thụ cơ bản mạnh ở vùng hồng ngoại giữa với độ nhạy cao hơn. .

Trong hình ảnh hồng ngoại giữa, các nguồn sáng trong dải này cũng được sử dụng. Người ta thường lợi dụng ánh sáng hồng ngoại giữa có thể xuyên sâu hơn vào vật liệu và ít bị tán xạ hơn. Ví dụ: trong các ứng dụng hình ảnh siêu phổ tương ứng, hồng ngoại gần đến hồng ngoại trung có thể cung cấp thông tin quang phổ cho từng pixel (hoặc voxel).

Do sự phát triển không ngừng của các nguồn laser hồng ngoại trung, chẳng hạn như laser sợi quang, các ứng dụng xử lý vật liệu laser phi kim loại ngày càng trở nên thiết thực. Thông thường, người ta tận dụng khả năng hấp thụ mạnh ánh sáng hồng ngoại của một số vật liệu nhất định, chẳng hạn như màng polymer, để loại bỏ có chọn lọc các vật liệu.

Một trường hợp điển hình là màng dẫn điện trong suốt oxit thiếc indi (ITO) dùng làm điện cực trong các thiết bị điện tử và quang điện tử cần được cấu trúc bằng phương pháp cắt đốt bằng laser chọn lọc. Một ví dụ khác là việc loại bỏ chính xác lớp phủ trên sợi quang. Mức công suất cần thiết trong dải tần này cho các ứng dụng như vậy thường thấp hơn nhiều so với mức công suất cần thiết cho các ứng dụng như cắt laser.

Các nguồn ánh sáng cận hồng ngoại đến hồng ngoại trung cũng được quân đội sử dụng cho các biện pháp đối phó hồng ngoại định hướng chống lại tên lửa tầm nhiệt. Ngoài công suất đầu ra cao hơn phù hợp để làm chói mắt camera hồng ngoại, cũng cần có phạm vi phủ sóng quang phổ rộng trong dải truyền khí quyển (khoảng 3-4 μm và 8-13 μm) để ngăn các bộ lọc khía đơn giản bảo vệ máy dò hồng ngoại.

Cửa sổ truyền khí quyển được mô tả ở trên cũng có thể được sử dụng để liên lạc quang học trong không gian tự do thông qua các chùm tia định hướng và laser tầng lượng tử được sử dụng trong nhiều ứng dụng cho mục đích này.

Trong một số trường hợp, cần có xung siêu ngắn hồng ngoại giữa. Ví dụ, người ta có thể sử dụng các lược tần số hồng ngoại trung bình trong quang phổ laser, hoặc khai thác cường độ cực đại cao của các xung siêu ngắn để phát laser. Điều này có thể được tạo ra bằng tia laser bị khóa chế độ.

Đặc biệt, đối với các nguồn sáng từ hồng ngoại gần đến hồng ngoại trung, một số ứng dụng có yêu cầu đặc biệt về bước sóng quét hoặc khả năng điều chỉnh bước sóng, và laser có thể điều chỉnh bước sóng từ cận hồng ngoại đến hồng ngoại trung cũng đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong các ứng dụng này.

Ví dụ, trong quang phổ, tia laser có thể điều chỉnh hồng ngoại giữa là công cụ thiết yếu, dù là trong cảm biến khí, giám sát môi trường hay phân tích hóa học. Các nhà khoa học điều chỉnh bước sóng của tia laser để định vị chính xác nó trong phạm vi hồng ngoại giữa nhằm phát hiện các vạch hấp thụ phân tử cụ thể. Bằng cách này, họ có thể thu được thông tin chi tiết về thành phần và tính chất của vật chất, giống như việc giải mã một cuốn sách chứa đầy bí mật.

Trong lĩnh vực hình ảnh y tế, tia laser điều chỉnh hồng ngoại trung cũng đóng một vai trò quan trọng. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các công nghệ chẩn đoán và hình ảnh không xâm lấn. Bằng cách điều chỉnh chính xác bước sóng của tia laser, ánh sáng hồng ngoại trung bình có thể xuyên qua mô sinh học, mang lại hình ảnh có độ phân giải cao. Điều này rất quan trọng trong việc phát hiện và chẩn đoán bệnh tật, những điều bất thường, giống như một tia sáng thần kỳ soi vào những bí mật bên trong cơ thể con người.

Lĩnh vực quốc phòng, an ninh cũng không thể tách rời khỏi việc ứng dụng tia laser điều chỉnh hồng ngoại tầm trung. Những tia laser này đóng vai trò quan trọng trong các biện pháp đối phó hồng ngoại, đặc biệt là chống lại tên lửa tầm nhiệt. Ví dụ, Hệ thống đối phó hồng ngoại định hướng (DIRCM) có thể bảo vệ máy bay khỏi bị tên lửa theo dõi và tấn công. Bằng cách nhanh chóng điều chỉnh bước sóng của tia laser, các hệ thống này có thể can thiệp vào hệ thống dẫn đường của tên lửa đang bay tới và ngay lập tức lật ngược tình thế trận chiến, giống như một thanh kiếm thần bảo vệ bầu trời.

Công nghệ viễn thám là phương tiện quan sát, giám sát trái đất quan trọng, trong đó tia laser điều chỉnh hồng ngoại đóng vai trò chủ đạo. Các lĩnh vực như giám sát môi trường, nghiên cứu khí quyển và quan sát Trái đất đều dựa vào việc sử dụng các tia laser này. Tia laser hồng ngoại trung bình có thể điều chỉnh cho phép các nhà khoa học đo các vạch hấp thụ cụ thể của khí trong khí quyển, cung cấp dữ liệu có giá trị giúp nghiên cứu khí hậu, giám sát ô nhiễm và dự báo thời tiết, giống như một chiếc gương thần có thể nhìn thấu những bí ẩn của tự nhiên.

Trong môi trường công nghiệp, tia laser điều chỉnh hồng ngoại trung bình được sử dụng rộng rãi để xử lý vật liệu chính xác. Bằng cách điều chỉnh tia laser theo các bước sóng được hấp thụ mạnh bởi một số vật liệu nhất định, chúng cho phép cắt bỏ, cắt hoặc hàn có chọn lọc. Điều này cho phép sản xuất chính xác trong các lĩnh vực như điện tử, chất bán dẫn và vi cơ khí. Tia laser có thể điều chỉnh bằng hồng ngoại giữa giống như một con dao khắc được đánh bóng tinh xảo, cho phép ngành công nghiệp chạm khắc những sản phẩm được chạm khắc tinh xảo và thể hiện sự sáng chói của công nghệ.

3. Các loại sản phẩm laser có thể điều chỉnh từ hồng ngoại gần đến hồng ngoại trung và các đặc điểm lựa chọn

Nhiều công nghệ có thể tạo ra các tia laser từ hồng ngoại gần đến hồng ngoại trung, chẳng hạn như các loại laser muối chì khác nhau dựa trên các hợp chất chì bậc ba sớm hoặc các hợp chất bậc bốn, cũng như các loại laser khối cách điện pha tạp thông thường, các loại laser sợi quang khác nhau và laser khí carbon dioxide. Đợi đã, ở đây chúng tôi tập trung vào một số công nghệ và sản phẩm nguyên lý laser có thể được điều chỉnh theo nhiều bước sóng từ cận hồng ngoại đến hồng ngoại trung bình.

①Bộ dao động, bộ khuếch đại và bộ tạo tham số quang học (OPO và OPA)

Trong hệ thống chuyển đổi tần số phi tuyến, có thể sử dụng tia laser cận hồng ngoại, bộ tạo dao động tham số quang học bơm (OPO), bộ khuếch đại (OPA) hoặc máy phát (OPG) để tạo ra ánh sáng chạy không tải trong vùng phổ hồng ngoại giữa, chẳng hạn như:
Trong laser hồng ngoại trung OPO nano giây, laser Q-switched có thể được sử dụng làm nguồn bơm. Các vật liệu tinh thể phổ biến được sử dụng cho các ứng dụng như vậy là kẽm germanium phosphide (ZGP, ZnGeP2), bạc gali sulfua và selenua (AgGaS2, AgGaSe2), gali selenua (GaSe) và cadmium selenua (CdSe).
Vì nhiều vật liệu trong số này mờ đục ở vùng 1 μm nên thường cần phải sử dụng OPO nối tiếp: OPO đầu tiên chuyển đổi bức xạ laser 1 μm thành bước sóng dài hơn, sau đó được sử dụng để bơm OPO hồng ngoại giữa thực tế. Tín hiệu và tần số không tải của tần số sau đều có thể nằm trong vùng phổ hồng ngoại giữa.
Laser picosecond Nd:YVO4 bị khóa chế độ 1064 nm cũng có thể được sử dụng để bơm đồng bộ các tinh thể OPO và LiNbO3, cho phép đầu ra ánh sáng không tải đạt tới 4 μm hoặc thậm chí 4,5 μm. Giới hạn bước sóng của nó chủ yếu vượt trội hơn so với việc tăng khả năng hấp thụ ánh sáng ở bước sóng dài. Vì vậy, các OPO dựa trên nguyên lý này thường có tín hiệu cộng hưởng. Một thiết bị như vậy có thể dễ dàng tạo ra các xung có năng lượng hàng chục milijoule. Bước sóng đầu ra có thể điều chỉnh được trên hàng trăm nanomet.

②CWOPO

So với sự kích thích xung của OPO thông thường, các sản phẩm công nghệ CWOPO gần đây cung cấp tia laser hồng ngoại trung dựa trên khung sau:

1) Laser sợi quang và bộ khuếch đại DFB;

2) Điều khiển laser sợi quang DFB;

3) Bộ phận quang học và bộ điều khiển OPO;
Loại sản phẩm này có thể cung cấp bước sóng đầu ra có thể điều chỉnh liên tục trong phạm vi hồng ngoại trung bình 1435-4138 nm (6969-2416 cm-1). Đồng thời, so với OPO xung, loại sản phẩm này có thể cung cấp độ rộng đường truyền tuyệt vời. (<100 MHz). This makes it possible for such products to be optimized in applications such as infrared calibration and spectral analysis.

③Laser tầng lượng tử

Laser tầng lượng tử là một hướng phát triển tương đối mới trong lĩnh vực laser bán dẫn.

Sự khác biệt giữa laser xếp tầng lượng tử và laser bán dẫn hồng ngoại trung ban đầu dựa trên sự chuyển đổi giữa các băng tần là nó hoạt động dựa trên sự chuyển đổi giữa các băng tần con.

Điều này cho phép laser tầng lượng tử thiết kế các chi tiết của cấu trúc lớp bán dẫn sao cho năng lượng photon chuyển tiếp (và do đó bước sóng) có thể thay đổi trong một phạm vi rộng. Ngoài ra, một số phạm vi điều chỉnh bước sóng quan trọng (đôi khi vượt quá 10% bước sóng trung tâm) cũng có thể được bao phủ thông qua các thiết bị khoang bên ngoài.

Mặc dù hiện nay cần phải làm mát bằng đông lạnh để đạt được hiệu suất tối ưu nhưng nhiều laser tầng lượng tử vẫn có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng, thậm chí là liên tục. Laser tầng lượng tử cũng có thể được sử dụng để tạo ra các xung laser có thời gian xung thậm chí dưới 1 ns, mặc dù công suất cực đại khá hạn chế.

Về công suất, mặc dù công suất đầu ra của nó có thể đạt tới 1 W thông qua tối ưu hóa nhưng công suất đầu ra của loại laser này vẫn thấp hơn so với các loại laser hồng ngoại thông thường. Bởi vì, trong lĩnh vực laser tầng lượng tử, vốn chủ yếu được sử dụng trong quang phổ, laser tầng lượng tử bị giới hạn ở những chuyển tiếp có năng lượng phonon thấp hơn.

Dưới đây là một số tham số và loại phổ biến:
Ống laser CW-DFB 800 cm-1-2320 cm-1
Ống laser DFB dạng xung 700 cm-1-2350 cm-1
Ống laser DFB làm lạnh 645 cm-1-2370 cm-1

OPO (bộ dao động tham số quang học) và tầng lượng tử là hai công nghệ được sử dụng phổ biến trong thế hệ laser hồng ngoại giữa và chúng có một số khác biệt đáng kể về ứng dụng.

OPO (Bộ tạo dao động tham số quang học, bộ tạo dao động tham số quang học):

OPO là thiết bị quang phi tuyến sử dụng các quá trình tham số trong tinh thể quang hoặc sợi quang phi tuyến để tạo ra các bước sóng mới, bao gồm cả dải hồng ngoại giữa. OPO kích thích các dao động tham số thông qua nguồn sáng bơm, trong đó các vật liệu phi tuyến trong bộ tạo dao động sẽ chia đèn bơm thành đèn tín hiệu và đèn phụ. Bước sóng ánh sáng tín hiệu có thể điều chỉnh được trong phạm vi hồng ngoại giữa, trong khi ánh sáng phụ đóng vai trò phản hồi tới nguồn sáng máy bơm. OPO có hiệu suất chuyển đổi cao và dải điều chỉnh tần số rộng nên được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu và ứng dụng laser hồng ngoại giữa.

Sự khác biệt về ứng dụng: OPO phù hợp với các ứng dụng yêu cầu khả năng điều chỉnh tần số. Bằng cách điều chỉnh tần số của ánh sáng bơm hoặc các điều kiện khớp pha của tinh thể phi tuyến, có thể đạt được đầu ra laser có thể điều chỉnh liên tục trong phạm vi hồng ngoại giữa. OPO có thể được sử dụng trong phân tích quang phổ, phát hiện khí, chụp ảnh y sinh và các lĩnh vực khác, đồng thời đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu phân tích độ nhạy cao hoặc chụp ảnh vi mô ở dải hồng ngoại giữa.

Thác lượng tử:

Laser xếp tầng lượng tử là loại laser dựa trên cấu trúc siêu mạng bán dẫn tạo ra ánh sáng laser hồng ngoại giữa thông qua quá trình xếp tầng lượng tử. Trong laser tầng lượng tử, các electron giải phóng năng lượng thông qua quá trình chuyển tiếp từng bước giữa nhiều dải năng lượng, tạo ra bức xạ hồng ngoại trung có thể điều chỉnh liên tục.

Sự khác biệt về ứng dụng: Laser tầng lượng tử có công suất cao hơn và độ rộng phổ hẹp hơn, phù hợp để đo quang phổ có độ phân giải cao, lidar, hình ảnh hồng ngoại và các lĩnh vực khác. Laser tầng lượng tử cũng có thể hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao nên phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu laser hồng ngoại trung trong điều kiện khắc nghiệt, chẳng hạn như kiểm tra công nghiệp, giám sát môi trường, v.v.

Tóm lại, OPO chủ yếu được sử dụng cho các ứng dụng có khả năng điều chỉnh tần số cao, trong khi laser xếp tầng lượng tử phù hợp hơn với công suất cao, băng thông hẹp và nhiệt độ cao.

Việc so sánh cụ thể về sự khác biệt của giá trị tham số sẽ khác nhau tùy theo mẫu sản phẩm và nhà sản xuất. Sau đây là ví dụ về một số so sánh tham số phổ biến:

--Khả năng điều chỉnh tần số:

OPO: Có thể đạt được đầu ra laser hồng ngoại trung bình có thể điều chỉnh liên tục, với dải tần thường từ hàng trăm megahertz đến vài gigahertz hoặc rộng hơn.

Tầng lượng tử: Phạm vi điều chỉnh tần số tương đối hẹp, thường từ hàng chục đến hàng trăm megahertz hoặc hẹp hơn.

--Công suất và hiệu suất đầu ra:

OPO: Công suất đầu ra thường nằm trong khoảng vài trăm miliwatt đến vài watt và hiệu suất chuyển đổi có thể đạt hơn 10%.

Tầng lượng tử: Công suất đầu ra thường nằm trong khoảng từ hàng chục đến hàng trăm miliwatt và hiệu suất chuyển đổi có thể đạt hơn 20%.

--Băng thông phổ:

OPO: Độ rộng phổ phổ hẹp, thường nằm trong phạm vi từ vài gigahertz đến hàng chục megahertz.

Tầng lượng tử: Độ rộng phổ phổ tương đối rộng, thường nằm trong khoảng từ hàng chục gigahertz đến hàng trăm megahertz.

--Nhiệt độ hoạt động:

OPO: Nó thường cần hoạt động ở nhiệt độ phòng ổn định hơn hoặc gần nhiệt độ phòng.

Dòng thác lượng tử: Có thể hoạt động ở nhiệt độ hoạt động cao hơn, thường cao hơn nhiệt độ phòng, thậm chí lên tới hàng chục độ C.

Cần lưu ý rằng các giá trị này chỉ mang tính tham khảo chung và không đại diện cho các thông số cụ thể của tất cả các sản phẩm thương mại. Các thông số thực tế phụ thuộc vào model sản phẩm, tiến bộ công nghệ cũng như yêu cầu về thiết kế và hiệu suất của nhà sản xuất. Khi lựa chọn một sản phẩm thương mại cụ thể, tốt nhất bạn nên tham khảo bảng thông số kỹ thuật của sản phẩm và tài liệu kỹ thuật do nhà sản xuất cung cấp để biết thông số thông số chính xác.

④Nguồn sáng siêu liên tục

Có một số nguồn sáng dựa trên sự tạo ra siêu liên tục trải rộng trên một phần lớn dải hồng ngoại giữa. Nguồn sáng như vậy có thể hoạt động dựa trên một số sợi quang hồng ngoại trung nhất định, qua đó các xung ánh sáng cường độ cao được gửi đi để tạo ra các tương tác phi tuyến mạnh.

Nếu cần có ánh sáng có băng thông hẹp có thể điều chỉnh được thì có thể sử dụng các bộ lọc có thể điều chỉnh để trích xuất các thành phần quang phổ mong muốn từ ánh sáng phổ rộng. Trong một số trường hợp, toàn bộ phổ được sử dụng. Một ví dụ là chụp cắt lớp mạch lạc quang học (OCT). Quá trình này thường được thực hiện ở dải bước sóng ngắn hơn. Tuy nhiên, ưu điểm của ánh sáng hồng ngoại giữa trong ứng dụng này là ánh sáng hồng ngoại giữa ít bị tán xạ hơn. So với các dải bước sóng ngắn hơn, nó có khả năng thâm nhập sâu hơn.

Currently, the most popular commercial mid-infrared (mid-IR) light sources are optical parametric oscillators (OPOs) [1] and amplifiers (OPAs) [2], and quantum cascade lasers (QCLs) [3]. They have achieved very good performance and proven useful in many important applications. However, it should be noted that OPO/OPA are complex, susceptible to vibration, require frequent maintenance, and are difficult to scale up. QCLs can cover a significant emission band of ~3.5–12 μm, but they emit low output power with limited tunability per laser output wavelength. This has led to the need to find new alternative solutions for these laser sources. In this context, high-power mid-infrared supercontinuum generators appear to be of great interest, mainly due to their unique properties, the most important of which are their broad spectrum spanning thousands of nanometers, high spectral power density (>1 mW/nm), nó có băng thông rộng hơn, độ kết hợp không gian, tính định hướng và độ sáng cao hơn so với laser truyền thống.

⑤Nguồn sáng hồng ngoại trung bình

Hiện tại có nhiều nỗ lực phát triển các mạch tích hợp quang tử cho các ứng dụng hồng ngoại trung, chẳng hạn như các mạch dựa trên nền tảng quang tử silicon. Thật không may, việc triển khai nguồn sáng hồng ngoại trung trên chip không phải là điều dễ dàng, điều này đã dẫn đến việc nghiên cứu nhiều phương pháp khả thi. Một ví dụ là việc tích hợp các nguồn sáng vào các chất bán dẫn khác và mặc dù điều này gây ra những khó khăn về mặt kỹ thuật nhưng cũng có những ví dụ liên quan đến công nghệ liên kết chip lật. Một khả năng khác là tích hợp các nguồn phát vật đen (→ bức xạ nhiệt) hoặc các vật liệu phát quang, mặc dù điều này không tạo ra bức xạ kết hợp về mặt không gian.

Có các phương pháp khác dựa trên chuyển đổi tần số phi tuyến, sử dụng tính phi tuyến Kerr để trộn bốn sóng hoặc tán xạ Raman kích thích. Và bằng cách sử dụng bộ cộng hưởng vi mô, lược tần số cũng có thể được tạo ra.

bên cạnh đó

Sau đây là một số nguồn sáng hồng ngoại trung ít được sử dụng hơn. Vì chúng không được sử dụng rộng rãi nên chúng sẽ không được thảo luận quá chi tiết ở đây, chẳng hạn như laser điện tử tự do và laser CO₂ nhân đôi tần số.

Dựa trên những điều trên, sau đây là tài liệu tham khảo để so sánh và lựa chọn các loại laser khác nhau: