Zinātnes salas komanda panāk izrāvienu augstas impulsa enerģijas vidējas infrasarkanās optiskās šķiedras pārraidē

Nesen Ķīnas Zinātņu akadēmijas Hefei Fizisko zinātņu institūta Veselības institūta pētnieku Jiang Haihe grupa ir panākusi nozīmīgu progresu augstas enerģijas impulsu lāzera pārraides sistēmas izpētē vidējā infrasarkanā viļņa garuma joslā. izstrādāja 6-caurumu mikrostrukturētu pretrezonanses dobu kodolu šķiedru (AR-HCF) ar lielāku serdes diametru 78 μm, kas pirmo reizi realizē efektīvu augstas enerģijas impulsa lāzera gaismas pārraidi ar 2,79 μm viļņa garuma joslu. istabas temperatūras stāvoklī. Rezultāti ir publicēti starptautiski pazīstamajā Optical TTG. Rezultāti ir publicēti starptautiski atzītā optiskā TOP žurnālā Optics and Laser Technology.
Lāzera medicīnas ierīcēm parasti ir nepieciešams elastīgs katetrs, lai pārraidītu lāzera gaismu uz pacientu, bet lielākajā daļā parasto vidēja infrasarkano lāzera medicīnas ierīču lāzera gaismas pārraidīšanai tiek izmantota gaismas virzītāja svira. Tomēr tradicionālajai lāzera pārraides gaismas virzītāja rokas metodei ir daudz problēmu, piemēram, sarežģīta sistēmas struktūra, zema pārraides efektivitāte un elastības trūkums. Optiskās šķiedras pārraides izmantošana var atrisināt iepriekš minētās problēmas, taču cietās kodola optiskās šķiedras materiāls lāzera bojājuma sliekšņa vidējā infrasarkanajā joslā ir zems, un tas neatbilst 3 μm joslas erbija lāzera medicīnas instrumentiem ar augstu enerģijas blīvumu. gaismas vadu vajadzībām. Tāpēc pētnieku grupa izstrādāja un pētīja vienkāršu konstrukciju, augstu savienojuma pārraides efektivitāti, augstu bojājumu slieksni un elastīgu AR-HCF alternatīvās gaismas virzītāja rokas pārraidi, lai pārraidītu lāzera enerģiju.
Komanda pirmo reizi izmantoja izstrādāto 6-caurumu mikrostruktūru AR-HCF ar lielu serdes diametru 78 μm, lai efektīvi pārraidītu augstas enerģijas impulsu lāzerus 2,79 μm joslā istabas temperatūrā. Nebojājot šķiedru, vidējā sakabes pārvades efektivitāte visā reģionā ir 77,3%, un augstākā sakabes pārvades efektivitāte sasniedz 85% augstas staru kūļa kvalitātes un mazas sakabes enerģijas gadījumā. Ja atskaita gaisa absorbēto vājinājumu kodolā, pašas strukturētās šķiedras sistēmas pārraides efektivitāte faktiski pārsniedz 90%. Sistēma sasniedz maksimālo impulsa lāzera enerģijas izvadi 11,78 mJ ar atbilstošu enerģijas blīvuma slieksni 350 J/cm2, kas ievērojami pārsniedz vērtību, kas nepieciešama mīksto audu ablācijai dzīvos organismos. Tajā pašā laikā AR-HCF minimālais lieces rādiuss ir 20 cm, un attiecīgie zaudējumi var apmierināt ķirurga klīniskās vajadzības, un lāzera stara kvalitāte AR-HCF izejas galā ir labāka nekā ievades galā. , kas ir labs uzlabojums.
Salīdzinot ar pašreizējām optiskajām šķiedrām, kas izgatavotas no citām struktūrām un materiāliem 2,79 μm viļņa garuma pārraidei, silīcija AR-HCF 6-caurumu struktūrai ir spēcīgāka mehāniskā stabilitāte, augstāks bojājuma slieksnis un zemāka lieces jutība, un tā pārspēj parastās gaismas vadotnes. Šis pētījums paver jaunu veidu, kā efektīvi pārraidīt 2,79 μm Cr,Er:YSGG medicīniskos cietvielu lāzerus.

1. attēls. AR-HCF šķērsgriezuma struktūra

2. attēls. 2,79 μm AR-HCF telpiskās pārraides eksperimentālā ierīce

3. attēls. AR-HCF zudumi ar dažādiem lieces rādiusiem un lieces virzieniem