Bilim Adası Ekibi, Yüksek Darbeli Enerji Orta Kızılötesi Fiber Optik İletimde Çığır Açıyor

Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi, Hefei Fiziksel Bilimler Enstitüsü, Sağlık Enstitüsü'ndeki araştırmacı Jiang Haihe'nin grubu, orta kızılötesi dalga boyu bandında yüksek enerjili darbeli lazer iletim sisteminin çalışmasında önemli ilerleme kaydetti ve 78 μm'lik daha büyük çekirdek çapına sahip, ilk kez 2,79 μm dalga boyu bandındaki yüksek enerjili darbeli lazer ışığının verimli iletimini gerçekleştiren, 6-delikli mikro yapılı anti-rezonans içi boş çekirdekli fiber (AR-HCF) tasarladı oda sıcaklığı durumunda. Sonuçlar uluslararası üne sahip Optical TTG'de yayınlandı. Sonuçlar uluslararası tanınmış bir optik TOP dergisi olan Optics and Laser Technology'de yayınlandı.
Lazer tıbbi cihazlar genellikle lazer ışığını hastaya iletmek için esnek bir kateter gerektirir, ancak geleneksel orta kızılötesi lazer tıbbi cihazların çoğu, lazer ışığını iletmek için bir ışık kılavuz kolu kullanır. Bununla birlikte, lazer iletiminin geleneksel ışık kılavuzu kolu yönteminin karmaşık sistem yapısı, düşük iletim verimliliği ve esneklik eksikliği gibi birçok sorunu vardır. Optik fiber iletiminin kullanılması yukarıdaki sorunları çözebilir, ancak lazer hasar eşiğinin orta kızılötesi bandındaki katı çekirdekli optik fiber malzemesi düşüktür ve yüksek enerji yoğunluğuna sahip 3μm bantlı erbium lazer tıbbi aletlerini karşılayamaz ışık kılavuzu ihtiyaçlarının karşılanması. Bu nedenle araştırma ekibi, lazer enerjisini iletmek için AR-HCF alternatif ışık kılavuzu kolunun basit yapısını, yüksek bağlantı iletim verimliliğini, yüksek hasar eşiğini ve esnek iletimini tasarladı ve araştırdı.
Ekip, oda sıcaklığında 2,79 μm bandındaki yüksek enerjili darbeli lazerleri verimli bir şekilde iletmek için ilk kez, 78 μm'lik büyük çekirdek çapına sahip tasarlanmış 6-delikli AR-HCF mikroyapısını kullandı. Fibere zarar vermeden tüm bölgedeki ortalama kuplaj iletim verimliliği %77,3 olup, yüksek ışın kalitesi ve küçük kuplaj enerjisi altında en yüksek kuplaj iletim verimliliği %85'e ulaşmaktadır. Çekirdekteki hava emilen zayıflama çıkarıldığında, yapılandırılmış fiber sistemin kendi iletim verimliliği gerçekte %90'ı aşmaktadır. Sistem, canlı organizmalarda yumuşak doku ablasyonu için gereken değeri çok aşan 350 J/cm2 enerji yoğunluğu eşiğiyle 11,78 mJ'lik maksimum atımlı lazer enerjisi çıkışı elde eder. Aynı zamanda AR-HCF'nin minimum bükülme yarıçapı 20 cm'dir ve buna karşılık gelen kayıp, cerrahın klinik ihtiyaçlarını karşılayabilir ve AR-HCF'nin çıkış ucundaki lazer ışın kalitesi, giriş ucundaki lazer ışınından daha iyidir. bu iyi bir gelişme.
2,79 μm dalga boyu iletimi için diğer yapılardan ve malzemelerden yapılmış mevcut optik fiberlerle karşılaştırıldığında, silika AR-HCF'nin 6-delik yapısı daha güçlü mekanik stabiliteye, daha yüksek hasar eşiğine ve daha düşük bükülme hassasiyetine sahiptir ve iletimden daha iyi performans gösterir. geleneksel ışık kılavuzu kolları. Bu çalışma, 2,79 μm Cr,Er:YSGG tıbbi katı hal lazerlerinin verimli iletimi için yeni bir yol açıyor.

Şekil 1. AR-HCF kesit yapısı

Şekil 2. 2,79 μm AR-HCF uzaysal iletim deney cihazı

Şekil 3. Farklı bükülme yarıçapları ve bükülme yönleriyle AR-HCF'nin kayıpları