תוכנית בחירת לייזר מתכווננת כמעט אינפרא אדום עד אמצע אינפרא אדום

מאמר זה נועד לדון בכמה שיקולים והצעות לתוכנית בעת בחירת מקורות אור קרוב לאינפרא אדום עד אמצע אינפרא אדום. מאמר זה מציג ומשווה בעיקר בקצרה את ארבע הקטגוריות העיקריות של מתנדים פרמטריים אופטיים (OPO), מגברים פרמטריים אופטיים (OPA), לייזר מפל קוונטי ומקורות אור סופר-רציפים.

1. הגדרות טווח ספקטרלי שונות

באופן כללי, כאשר אנשים מדברים על מקורות אור אינפרא אדום, הם מתייחסים לאור עם אורכי גל ואקום גדולים מ-~700-800 ננומטר (הגבול העליון של טווח אורכי הגל הנראה).

הגבול התחתון של אורך הגל הספציפי אינו מוגדר בבירור בתיאור זה מכיוון שתפיסת האינפרא אדום של העין האנושית פוחתת לאט ולא נחתכת בצוק.

לדוגמה, תגובת האור ב-700 ננומטר לעין האנושית כבר נמוכה מאוד, אבל אם האור מספיק חזק, העין האנושית יכולה אפילו לראות את האור הנפלט על ידי כמה דיודות לייזר עם אורכי גל שעולים על 750 ננומטר, מה שגם עושה אינפרא אדום לייזר מהווה סיכון בטיחותי. --גם אם הוא אינו בהיר מאוד לעין האנושית, הכוח האמיתי שלו עשוי להיות גבוה מאוד.

באופן דומה, כמו טווח הגבול התחתון של מקור האור האינפרא אדום (700~800 ננומטר), גם טווח הגדרת הגבול העליון של מקור האור האינפרא אדום אינו ודאי. באופן כללי, זה בערך 1 מ"מ.

להלן כמה הגדרות נפוצות של פס האינפרא אדום:

——אזור ספקטרלי קרוב לאינפרא אדום (נקרא גם IR-A), טווח ~750-1400 ננומטר.
לייזרים הנפלטים באזור אורך גל זה מועדים לבעיות רעש ובעיות בטיחות בעיניים אנושיות, מכיוון שפונקציית מיקוד העין האנושית תואמת את טווחי האור הקרוב לאינפרא אדום והנראה, כך שניתן להעביר את מקור האור של פס האינפרא אדום ולהתמקד בו. רשתית רגישה באותו אופן, אך אור הרצועה הקרובה לאינפרא אדום אינו מפעיל את רפלקס המצמוץ המגן. כתוצאה מכך, הרשתית של העין האנושית ניזוקה מעודף אנרגיה עקב חוסר רגישות. לכן, בעת שימוש במקורות אור ברצועה זו, יש להקדיש תשומת לב מלאה להגנה על העיניים.

——טווח אינפרא אדום באורך גל קצר (SWIR, IR-B) מ-1.4-3 מיקרומטר.
אזור זה בטוח יחסית לעיניים מכיוון שאור זה נספג בעין לפני שהוא מגיע לרשתית. לדוגמה, מגברי סיבים מסוממים בארביום המשמשים בתקשורת סיבים אופטיים פועלים באזור זה.
——טווח אינפרא אדום של גל ביניים (MWIR) הוא 3-8 מיקרומטר.
האטמוספירה מראה ספיגה חזקה בחלקים מהאזור; לגזים אטמוספריים רבים יהיו קווי ספיגה ברצועה זו, כגון פחמן דו חמצני (CO2) ואדי מים (H2O). כמו כן מכיוון שגזים רבים מציגים ספיגה חזקה ברצועה זו מאפייני ספיגה חזקים הופכים את האזור הספקטרלי הזה לשימוש נרחב לגילוי גזים באטמוספירה.

——טווח אינפרא אדום של גלים ארוכים (LWIR) הוא 8-15 מיקרומטר.
——הבא הוא אינפרא אדום רחוק (FIR), שנע בין 15 מיקרומטר-1 מ"מ (אבל יש גם הגדרות שמתחילות מ-50 מיקרומטר, ראה ISO 20473). אזור ספקטרלי זה משמש בעיקר להדמיה תרמית.
מאמר זה נועד לדון בבחירה של לייזרים באורך גל מתכוונן בפס רחב עם מקורות אור קרוב לאינפרא אדום עד אמצע אינפרא אדום, שעשויים לכלול את האינפרא אדום באורך גל קצר (SWIR, IR-B, החל מ-1.4-3 מיקרומטר) וחלק מהאינפרא אדום של הגל האמצעי (MWIR, הטווח הוא 3-8 מיקרומטר).

2. יישום טיפוסי

יישום טיפוסי של מקורות אור ברצועה זו הוא זיהוי ספקטרום ספיגת הלייזר בגזי קורט (למשל חישה מרחוק באבחון רפואי ובניטור סביבתי). כאן, הניתוח מנצל את פסי הקליטה החזקים והאופייניים של מולקולות רבות באזור הספקטרלי האינפרא אדום, המשמשות כ"טביעות אצבע מולקולריות". למרות שניתן גם ללמוד חלק מהמולקולות הללו דרך קווי ספיגה של פאן באזור אינפרא אדום קרוב, מכיוון שקל יותר להכין מקורות לייזר קרוב לאינפרא אדום, ישנם יתרונות לשימוש בקווי ספיגה בסיסיים חזקים באזור האינפרא אדום האמצעי עם רגישות גבוהה יותר .

בהדמיה באמצע אינפרא אדום, נעשה שימוש גם במקורות אור ברצועה זו. אנשים בדרך כלל מנצלים את העובדה שאור אינפרא אדום בינוני יכול לחדור עמוק יותר לתוך חומרים ויש לו פחות פיזור. לדוגמה, ביישומי הדמיה היפר-ספקטרליים תואמים, אינפרא אדום קרוב עד אינפרא אדום בינוני יכולים לספק מידע ספקטרלי עבור כל פיקסל (או ווקסל).

בשל המשך הפיתוח של מקורות לייזר אינפרא אדום בינוני, כגון לייזרים סיבים, יישומי עיבוד חומרים לייזר לא מתכתיים הופכים מעשיים יותר ויותר. בדרך כלל, אנשים מנצלים את הספיגה החזקה של אור אינפרא אדום על ידי חומרים מסוימים, כגון סרטי פולימר, כדי להסיר חומרים באופן סלקטיבי.

מקרה טיפוסי הוא שסרטים מוליכים שקופים של אינדיום בדיל (ITO) המשמשים לאלקטרודות במכשירים אלקטרוניים ואופטואלקטרוניים צריכים להיות מובנים על ידי אבלציה סלקטיבית בלייזר. דוגמה נוספת היא הפשטה מדויקת של ציפויים על סיבים אופטיים. רמות ההספק הנדרשות ברצועה זו עבור יישומים כאלה הן בדרך כלל נמוכות בהרבה מאלה הנדרשות עבור יישומים כגון חיתוך לייזר.

מקורות אור קרוב אינפרא אדום עד אמצע אינפרא אדום משמשים גם את הצבא לאמצעי נגד אינפרא אדום כיווני נגד טילים שואפי חום. בנוסף להספק תפוקה גבוה יותר המתאים למצלמות אינפרא אדום מסנוור, נדרש גם כיסוי ספקטרלי רחב בתוך פס השידור האטמוספרי (בסביבות 3-4 מיקרומטר ו-8-13 מיקרומטר) כדי למנוע מסננים פשוטים מחורצים להגן על גלאי אינפרא אדום.

חלון השידור האטמוספרי המתואר לעיל יכול לשמש גם לתקשורת אופטית במרחב פנוי באמצעות אלומות כיווניות, ולייזרי מפל קוונטיים משמשים ביישומים רבים למטרה זו.

במקרים מסוימים, יש צורך בפולסים קצרים במיוחד באינפרא אדום. לדוגמה, אפשר להשתמש במסרקות תדר אמצע אינפרא אדום בספקטרוסקופיה בלייזר, או לנצל את עוצמות השיא הגבוהות של פולסים קצרים במיוחד לצורך לייזר. זה יכול להיווצר עם לייזר נעול מצב.

בפרט, עבור מקורות אור קרוב לאינפרא אדום עד אמצע אינפרא אדום, לחלק מהיישומים יש דרישות מיוחדות לסריקת אורכי גל או כוונון אורך גל, וגם לייזרים מתכווננים באורך גל קרוב לאינפרא אדום עד אמצע אינפרא אדום ממלאים תפקיד חשוב ביותר ביישומים אלו.

לדוגמה, בספקטרוסקופיה, לייזרים מתכווננים אינפרא אדום באמצע הם כלים חיוניים, בין אם בחישת גזים, ניטור סביבתי או ניתוח כימי. מדענים מתאימים את אורך הגל של הלייזר כדי למקם אותו במדויק בטווח האינפרא אדום האמצעי כדי לזהות קווי ספיגה מולקולריים ספציפיים. בדרך זו, הם יכולים לקבל מידע מפורט על הרכבו ותכונותיו של החומר, כמו פיצוח ספר קוד מלא בסודות.

בתחום ההדמיה הרפואית, ללייזרים מתכווננים אינפרא אדום בינוני תפקיד חשוב. הם נמצאים בשימוש נרחב בטכנולוגיות אבחון והדמיה לא פולשניות. על ידי כוונון מדויק של אורך הגל של הלייזר, אור אינפרא אדום בינוני יכול לחדור לרקמה ביולוגית, וכתוצאה מכך תמונות ברזולוציה גבוהה. זה חשוב לאיתור ואבחון מחלות וחריגות, כמו אור קסום המציץ לתוך הסודות הפנימיים של גוף האדם.

גם תחום ההגנה והביטחון אינו נפרד מיישום לייזרים מתכווננים אינפרא אדום בינוני. לייזרים אלה ממלאים תפקיד מפתח באמצעי נגד אינפרא אדום, במיוחד נגד טילים שוחרי חום. לדוגמה, מערכת אמצעי הנגד של אינפרא אדום (DIRCM) יכולה להגן על מטוסים מפני מעקב והתקפת טילים. על ידי התאמה מהירה של אורך הגל של הלייזר, מערכות אלו יכולות להפריע למערכת ההנחיה של הטילים הנכנסים ולהפוך מיידית את גאות הקרב, כמו חרב קסם השומרת על השמיים.

טכנולוגיית חישה מרחוק היא אמצעי חשוב לתצפית וניטור על כדור הארץ, שבו לייזרים מתכווננים אינפרא אדום ממלאים תפקיד מפתח. תחומים כמו ניטור סביבתי, מחקר אטמוספרי ותצפית על כדור הארץ מסתמכים כולם על השימוש בלייזרים אלה. לייזרים מתכווננים אינפרא אדום באמצע מאפשרים למדענים למדוד קווי ספיגה ספציפיים של גזים באטמוספרה, ומספקים נתונים חשובים שיסייעו לחקר האקלים, ניטור זיהום וחיזוי מזג האוויר, כמו מראת קסם שיכולה לראות את מסתורי הטבע.

במסגרות תעשייתיות, לייזרים מתכווננים אינפרא אדום באמצע נמצאים בשימוש נרחב לעיבוד חומרים מדויק. על ידי כוונון לייזרים לאורכי גל הנספגים בחומרים מסוימים, הם מאפשרים אבלציה סלקטיבית, חיתוך או ריתוך. זה מאפשר ייצור מדויק בתחומים כמו אלקטרוניקה, מוליכים למחצה ומיקרו-עיבוד. הלייזר המתכוונן אינפרא אדום בינוני הוא כמו סכין גילוף מלוטש דק, המאפשר לתעשייה לחצוב מוצרים מגולפים דק ולהראות את הזוהר של הטכנולוגיה.

3. סוגים ומאפייני בחירה של מוצרי לייזר מתכווננים קרוב לאינפרא אדום עד אמצע אינפרא אדום

טכנולוגיות רבות יכולות לייצר לייזרים כמעט אינפרא אדום עד אמצע אינפרא אדום, כגון סוגים שונים של לייזרים מלח עופרת המבוססים על תרכובות עופרת טרינריות מוקדמות או תרכובות רבעוניות, כמו גם לייזרים מבודדים מסוממים נפוצים בתפזורת, לייזרים סיבים שונים ולייזרי גז פחמן דו חמצני. רגע, כאן אנו מתמקדים במספר טכנולוגיות ומוצרים של עקרונות הלייזר שניתן לכוונן בטווח רחב של אורכי גל מקרב אינפרא אדום ועד אינפרא אדום בינוני.

①מתנדים פרמטריים אופטיים, מגברים ומחוללים (OPO ו-OPA)

במערכת המרת תדרים לא ליניארית, ניתן להשתמש בלייזר קרוב לאינפרא אדום, מתנד פרמטרי אופטי משאבה (OPO), מגבר (OPA) או מחולל (OPG) ליצירת אור סרק באזור הספקטרלי האינפרא אדום, כגון:
בלייזרי OPO אמצע אינפרא אדום של ננו-שניות, ניתן להשתמש בלייזרים בעלי Q-switch כמקורות משאבה. חומרים גבישיים נפוצים המשמשים ליישומים כאלה הם אבץ גרמניום פוספיד (ZGP, ZnGeP2), גליום סולפיד וסלניד כסף (AgGaS2, AgGaSe2), גליום סלניד (GaSe) וקדמיום סלניד (CdSe).
מכיוון שרבים מהחומרים הללו אטומים באזור 1 מיקרומטר, לעתים קרובות יש צורך להשתמש ב-OPO בסדרות: ה-OPO הראשון ממיר את קרינת הלייזר של 1 מיקרומטר לאורך גל ארוך יותר, אשר משמש לאחר מכן לשאיבת ה-OPO האמצעי אינפרא אדום בפועל. האות ותדר הסרק של האחרון יכולים להיות שניהם באזור הספקטרום האמצעי של אינפרא אדום.
ניתן להשתמש בלייזר Nd:YVO4 עם מצב פיקושניות נעול במצב 1064 ננומטר כדי לשאוב באופן סינכרוני גבישי OPO ו-LiNbO3, מה שמאפשר פלט אור סרק להגיע ל-4 מיקרומטר או אפילו 4.5 מיקרון. מגבלת אורך הגל שלו עדיפה בעיקר על הגברת ספיגת אור סרק באורכי גל ארוכים. לכן, ל-OPO המבוססים על עיקרון זה יש בדרך כלל אות תהודה. מכשיר כזה יכול בקלות לייצר פולסים עם אנרגיה בעשרות מיליג'אול. אורך הגל של הפלט ניתן לכיוון על פני מאות ננומטרים.

②CWOPO

בהשוואה לעירור הדופק של OPO כללי, מוצרי הטכנולוגיה העדכניים של CWOPO מספקים לייזרים אינפרא אדום בינוני המבוססים על המסגרת הבאה:

1) לייזרים ומגברים סיבי DFB;

2) בקרת לייזר סיב DFB;

3) חלק אופטי OPO ובקרה;
סוג זה של מוצר יכול לספק אורך גל פלט מתכוונן ברציפות בטווח האינפרא אדום האמצעי של 1435-4138 ננומטר (6969-2416 ס"מ-1). יחד עם זאת, בהשוואה לפולס OPO, סוג זה של מוצר יכול לספק רוחב קו מצוין. (<100 MHz). This makes it possible for such products to be optimized in applications such as infrared calibration and spectral analysis.

③ לייזר מפל קוונטי

לייזרים מפל קוונטיים הם כיוון פיתוח חדש יחסית בתחום הלייזרים מוליכים למחצה.

ההבדל בין לייזרים מפל קוונטי לבין לייזרים מוליכים למחצה אמצע אינפרא אדום מוקדמים המבוססים על מעברים בין פסים הוא שהם עובדים על בסיס מעברים בין תת-פסים.

זה מאפשר ללייזרי מפל קוונטים להנדס את הפרטים של מבנה שכבת המוליכים למחצה כך שניתן לשנות את אנרגיית הפוטון המעבר (ולכן את אורך הגל) בטווח רחב. בנוסף, ניתן לכסות כמה טווחי כוונון אורך גל חשובים (לעיתים עולים על 10% מאורך הגל המרכזי) גם באמצעות התקני חלל חיצוניים.

למרות שקירור קריוגני נדרש כיום להשגת ביצועים אופטימליים, עדיין ניתן להפעיל לייזרים מפל קוונטי רבים בטמפרטורת החדר, אפילו באופן רציף. ניתן להשתמש בלייזרי מפל קוונטיים גם ליצירת לייזרים פולסים עם זמני פולסים אפילו מתחת ל-1 ns, אם כי הספק שיא מוגבל למדי.

מבחינת הספק, למרות שהספק המוצא שלו יכול להגיע ל-1 W באמצעות אופטימיזציה, הספק המוצא של לייזר מסוג זה עדיין נמוך מזה של לייזרים אינפרא אדום נפוצים. מכיוון שבתחום לייזר מפל קוונטים, המשמשים בעיקר בספקטרוסקופיה, לייזרים מפל קוונטי מוגבלים למעברים עם אנרגיית פונון נמוכה יותר.

להלן כמה פרמטרים וסוגים נפוצים:
צינור לייזר CW-DFB 800 ס"מ-1-2320 ס"מ-1
צינור לייזר DFB פועם 700 ס"מ-1-2350 ס"מ-1
צינור לייזר DFB בקירור 645 ס"מ-1-2370 ס"מ-1

OPO (מתנד פרמטרי אופטי) ומפל קוונטי הן שתי טכנולוגיות נפוצות בייצור לייזר אינפרא אדום בינוני, ויש להן כמה הבדלים משמעותיים ביישום.

OPO (מתנד פרמטרי אופטי, מתנד פרמטרי אופטי):

OPO הוא מכשיר אופטי לא ליניארי המשתמש בתהליכים פרמטריים בגבישים אופטיים לא ליניאריים או בסיבים אופטיים כדי ליצור אורכי גל חדשים, כולל פס האינפרא אדום האמצעי. OPO מעורר תנודות פרמטריות דרך מקור אור משאבה, שבו חומרים לא ליניאריים במתנד מפצלים את אור המשאבה לאור אות ואור עזר. ניתן לכוונן את אורך הגל של אור האות לטווח האינפרא אדום האמצעי, בעוד שאור העזר פועל כמשוב למקור האור המשאבה. ל-OPO יש יעילות המרה גבוהה וטווח כוונון תדרים רחב, כך שהוא נמצא בשימוש נרחב במחקר ויישומים של לייזר אינפרא אדום בינוני.

הבדל יישום: OPO מתאים ליישומים הדורשים כוונון תדרים. על ידי התאמת תדירות אור המשאבה או תנאי התאמת הפאזות של הגביש הלא ליניארי, ניתן להשיג פלט לייזר מתכוונן ברציפות בטווח האינפרא אדום הבינוני. ניתן להשתמש ב-OPO בניתוח ספקטרלי, גילוי גזים, הדמיה ביו-רפואית ותחומים נוספים, והוא מתאים במיוחד ליישומים הדורשים ניתוח ברגישות גבוהה או הדמיה מיקרוסקופית בפס האינפרא אדום האמצעי.

מפל קוונטים:

לייזר מפל הקוונטי הוא לייזר המבוסס על מבנה סריג-על מוליכים למחצה שיוצר אור לייזר אמצע אינפרא אדום באמצעות תהליך מפל קוונטי. בלייזר מפל קוונטי, אלקטרונים משחררים אנרגיה באמצעות תהליך מעבר שלב אחר שלב בין פסי אנרגיה מרובים, ומייצרים קרינה בינונית אינפרא אדום הניתנת לכיוון מתמשך.

הבדלי יישומים: ללייזרי מפל קוונטים יש הספק גבוה יותר ורוחב קו ספקטרלי צר יותר, והם מתאימים למדידה ספקטרלית ברזולוציה גבוהה, לידר, הדמיה אינפרא אדום ושדות אחרים. לייזר מפל קוונטים יכול לעבוד גם בסביבות בטמפרטורה גבוהה, כך שהם מתאימים ליישומים הדורשים לייזרים אינפרא אדום בינוני בתנאים קשים, כגון בדיקה תעשייתית, ניטור סביבתי וכו'.

לסיכום, OPO משמש בעיקר ליישומים עם כוונון בתדר גבוה, בעוד שלייזרי מפל קוונטיים מתאימים יותר להספק גבוה, רוחב קו צר וטמפרטורה גבוהה.

ההשוואה הספציפית של הבדלי ערכי פרמטרים משתנה לפי דגם המוצר והיצרן. להלן דוגמאות לכמה השוואות פרמטרים נפוצות:

——כוונון תדר:

OPO: ניתן להשיג פלט לייזר בינוני אינפרא אדום מתכוונן ברציפות, עם טווח תדרים בדרך כלל ממאות מגה-הרץ לכמה גיגה-הרץ או יותר.

מפל קוונטי: טווח כוונון התדרים צר יחסית, בדרך כלל עשרות עד מאות מגה-הרץ או צר יותר.

- כוח פלט ויעילות:

OPO: הספק המוצא הוא בדרך כלל בטווח של כמה מאות מיליוואט עד כמה וואט, ויעילות ההמרה יכולה להגיע ליותר מ-10%.

מפל קוונטי: הספק המוצא הוא בדרך כלל בטווח של עשרות עד מאות מיליוואט, ויעילות ההמרה יכולה להגיע ליותר מ-20%.

——רוחב קו ספקטרלי:

OPO: רוחב הקו הספקטרלי צר, בדרך כלל בטווח של כמה גיגה-הרץ עד עשרות מגה-הרץ.

מפל קוונטי: רוחב הקו הספקטרלי רחב יחסית, בדרך כלל בטווח של עשרות גיגה-הרץ עד מאות מגה-הרץ.

--טמפרטורת פעולה:

OPO: זה בדרך כלל צריך לעבוד בטמפרטורת חדר יציבה יותר או קרוב לטמפרטורת החדר.

מפל קוונטי: יכול לעבוד בטמפרטורות עבודה גבוהות יותר, בדרך כלל מעל טמפרטורת החדר, אפילו עד עשרות מעלות צלזיוס.

יש לציין כי ערכים אלו הם רק להתייחסות כללית ואינם מייצגים את הפרמטרים הספציפיים של כל המוצרים המסחריים. הפרמטרים בפועל תלויים בדגם המוצר, בהתקדמות הטכנולוגית ובדרישות התכנון והביצועים של היצרן. בעת בחירת מוצר מסחרי ספציפי, עדיף לעיין בגיליון מפרט המוצר ובתיעוד הטכני שסופק על ידי היצרן לקבלת מידע מדויק על הפרמטרים.

④ מקור אור Supercontinuum

ישנם כמה מקורות אור המבוססים על יצירת רצף על המשתרעים על חלק גדול מרצועת האינפרא אדום האמצעית. מקור אור כזה יכול לפעול על בסיס סיבים אופטיים מסוימים באינפרא אדום, שדרכם נשלחים פולסי אור עזים ליצירת אינטראקציות לא ליניאריות חזקות.

אם יש צורך באור מתכוונן ברוחב קו צר, ניתן להשתמש במסננים הניתנים לכוונון כדי לחלץ את הרכיבים הספקטרליים הרצויים מהאור רחב הספקטרום. במקרים מסוימים, כל הספקטרום מנוצל. דוגמה אחת היא טומוגרפיה קוהרנטית אופטית (OCT). תהליך זה מבוצע לעתים קרובות ברצועות אורך גל קצרות יותר. עם זאת, היתרון של אור אמצע אינפרא אדום ביישום זה הוא שאור אמצע אינפרא אדום פחות מפוזר. בהשוואה לרצועות אורך גל קצרות יותר, יש לו את היכולת לחדור עמוק יותר.

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), יש לו רוחב פס רחב יותר, קוהרנטיות מרחבית גבוהה יותר, כיווניות ובהירות מאשר לייזרים מסורתיים.

⑤ מקור אור מיקרו בינוני אינפרא אדום

כיום ישנם ניסיונות רבים לפתח מעגלים משולבים פוטוניים עבור יישומי אינפרא אדום בינוניים, כגון אלו המבוססים על פלטפורמות פוטוני סיליקון. למרבה הצער, זה לא קל ליישם מקור אור אינפרא אדום בינוני על שבב, מה שהוביל למחקר על שיטות אפשריות רבות. דוגמה אחת היא שילוב מקורות אור על מוליכים למחצה אחרים, ולמרות שהדבר מציב קשיים טכניים, ישנן גם דוגמאות המעורבות בטכנולוגיית הדבקת שבב הפוך. אפשרות נוספת היא לשלב פולטי גוף שחור (→ קרינה תרמית) או חומרים זוהרים, אם כי זה לא גורם לקרינה קוהרנטית מרחבית.

ישנן שיטות אחרות המבוססות על המרת תדר לא ליניארית, תוך שימוש באי-לינאריות של Kerr עבור ערבוב של ארבעה גלים או פיזור ראמאן מגורה. ובאמצעות microresonators, ניתן ליצור גם מסרקות תדרים.

חוץ מזה

להלן כמה מקורות אור אמצע אינפרא אדום שנמצאים בשימוש בתדירות נמוכה יותר. מכיוון שהם אינם בשימוש נרחב, הם לא יידונו בפירוט רב מדי כאן, כגון לייזרים אלקטרונים חופשיים ולייזרי CO₂ מוכפלים בתדר.

בהתבסס על האמור לעיל, להלן אסמכתא להשוואה ובחירה של סוגי לייזר שונים: