為什么選對激光波長對拉曼光譜很重要
對于剛接觸拉曼光譜的研究者，最常提出的問題是："我需要什么激光激發波長？" 答案顯然取決于待測材料本身。材料的拉曼散射截面及其物理光學特性都至關重要。若樣品對激發波長透明且足夠薄，可能會檢測到基底材料的光譜貢獻，這種貢獻既可能是拉曼散射也可能是光致發光。
拉曼光譜中的激光器有許多不同的波長，通?？蛇x擇的范圍從紫外，可見光到近紅外等等。對于某一個特定應用的最佳波長并不總是顯而易見的，拉曼實驗中的優化需要考慮很多變量，而變量中很多都與波長相關。
首先，拉曼信號非常弱。它來自于樣品材料中的光子 - 聲子相互作用，而這是一個強度很小的過程。另外，拉曼散射強度與激發波長的四次方成反比，這意味著在長波長激光激發的拉曼信號更加弱。
選擇激發波長時的另一個考慮因素是材料光密度隨波長的變化。如果材料是透明的，則激光束的焦深將由透鏡的數值孔徑、激光的波長以及該波長處樣品折射率的實際分量決定。但是，如果樣品不透明，則光穿透深度將不是由物理光學元件決定的，而是由樣品在該波長下的吸收率決定的。這些情況使許多光譜學家能夠通過改變激發波長來對半導體等材料進行深度剖析。通常，激發波長越長，光穿透樣品的深度就越深。市售可見波長激光器的范圍所提供的半導體深度穿透變化與某些微電子器件的制造深度相匹配。
785nm做拉曼的優勢
拉曼光譜中最常用的波長是785nm。它兼顧了信號強度、熒光干擾、探測器效率、成本效益和激光器之間的最佳平衡。當然，具體的波長還要取決于具體的應用。
1. 熒光抑制優勢
785nm 屬于近紅外波段，其能量相對較低，能夠大幅降低樣品本底熒光的激發概率。在生物、高分子材料等容易產生熒光的樣品檢測里，這種特性尤為重要，它可以讓拉曼信號更加清晰地呈現出來。在生物樣品（細胞/組織）、碳材料（石墨烯/碳納米管）、染料/色素等強熒光體系中，785nm可有效提取拉曼信號。
2. 穿透深度與生物兼容性
較低的光子能量使得 785nm 激光器對樣品造成的熱效應和光化學損傷較小。這一優勢讓它非常適合用于活體組織、有機分子以及納米材料等對光較為敏感的樣品分析。
3. 信噪比優化平衡
785nm 激光處于硅基探測器（如 CCD）的高靈敏度響應范圍內，這樣就無需使用成本較高的制冷型探測器，從而降低了設備的整體成本。
4. 降低光損傷風險
較低的光子能量使得 785nm 激光器對樣品造成的熱效應和光化學損傷較小。這一優勢讓它非常適合用于活體組織、有機分子以及納米材料等對光較為敏感的樣品分析。
785nm激光器在常規拉曼檢測中實現了熒光抑制、穿透深度、檢測靈敏度的最佳平衡，是生物醫學、材料科學等領域的理想選擇。對于特殊需求（如深色樣品需1064nm，無機材料需532nm），建議采用多波長聯用系統。
拉曼實驗選擇激光器時應考慮哪些指標
除了波長之外，在為拉曼光譜儀選擇激光器時應考慮一些重要的性能參數。關鍵的參數包括線寬，頻率穩定性，光譜純度，光束質量，輸出功率大小和功率穩定性以及光學隔離器。此外，還應考慮激光器的牢固可靠性，大小，壽命和成本結構等。
光譜線寬
線寬決定了拉曼信號的極限分辨率。對于大多數固定光柵系統，為了不限制系統的光譜分辨率，激光線寬應該小于10pm。但是，高分辨率系統需要的線寬遠小于此值，有時甚至低于1 MHz。
頻率穩定性
為了不影響光譜分辨率，激光譜線在記錄光譜時必須保持非常固定的波長。通常情況下，長時間工作時頻率飄移不能超過幾個pm。
光譜純度
拉曼信號需要激光器的光譜純度大于60dB，對于通常情況而言我們在離主峰1~2nm的時候達到這樣的光譜純度即可，而低波數拉曼應用可能需要在離主峰幾百pm的地方實現高的邊模抑制比（SMSR）。
光束質量
在共焦拉曼成像應用中，需要使用TEM00光束以獲得最佳的空間分辨率。但是基于探針的定量拉曼分析，對于光束質量要求不高。
輸出功率大小和功率穩定
激光輸出功率范圍從紫外線約10 mW到近紅外線約100 mW。輸出功率大小要求與波長，將要研究的材料類型以及采樣頻率和成像速度都有關。
光隔離器
在共聚焦成像裝置中，樣品可能會把激光反射回激光器，這會引起功率和噪聲不穩定，并且會導致激光器永久損壞。通常最好的選擇是將光隔離器直接集成在激光源本身中。
最后，通過前面的論述，我們知道785nm是做拉曼光譜的最佳平衡，我想給大家推薦一下Cobolt的785nm DISCO激光器，它是全球首臺固體785nm拉曼激光器，可在TEM00 光束中提供高達 500 mW 的功率。采用創新設計，具有出色的波長穩定性（8h,±3℃，小于1pm）、小于 100 kHz 的線寬和優于 70 dB 的光譜純度，為高分辨率拉曼光譜測量提供所需的性能。
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