Science Islandi meeskond teeb läbimurde suure impulsienergiaga keskmise infrapuna fiiberoptilise ülekande vallas

Hiljuti on Hiina Teaduste Akadeemia Hefei Füüsikaliste Teaduste Instituudi Terviseinstituudi teadlaste Jiang Haihe rühm teinud olulisi edusamme keskmise infrapuna lainepikkuse riba suure energiaga impulsslaseri ülekandesüsteemi uurimisel. kavandas 6-augu mikrostruktureeritud antiresonantsi õõneskiu (AR-HCF), mille südamiku läbimõõt on suurem, 78 μm, mis esmakordselt realiseerib 2,79 μm lainepikkusribaga suure energiaga impulsslaseri valguse tõhusa ülekande toatemperatuuril. Tulemused on avaldatud rahvusvaheliselt tuntud Optical TTG-s. Tulemused on avaldatud rahvusvaheliselt tunnustatud optika TOP ajakirjas Optics and Laser Technology.
Lasermeditsiiniseadmed vajavad laservalguse edastamiseks patsiendile tavaliselt painduvat kateetrit, kuid enamik tavapärastest keskmise infrapuna lasermeditsiiniseadmetest kasutavad laservalguse edastamiseks valgusjuhti. Traditsioonilisel laseredastusmeetodil on aga palju probleeme, nagu keeruline süsteemi struktuur, madal ülekandetõhusus ja paindlikkuse puudumine. Optiliste kiudude ülekande kasutamine võib ülaltoodud probleeme lahendada, kuid laserikahjustuse läve keskmise infrapunariba tahke tuumaga optilise kiu materjal on madal ega vasta suure energiatihedusega 3 μm ribaga erbium laseri meditsiiniinstrumentidele. valgusjuhi vajadustest. Seetõttu kavandas ja uuris uurimisrühm laserenergia edastamiseks AR-HCF alternatiivse valgusjuhtvarre lihtsat struktuuri, kõrget haakeseadise ülekandetõhusust, kõrget kahjustusläve ja paindlikku ülekannet.
Meeskond kasutas esmakordselt kavandatud 6-augu mikrostruktuuriga AR-HCF suure südamiku läbimõõduga 78 μm, et tõhusalt edastada suure energiaga impulsslasereid 2,79 μm ribal toatemperatuuril. Kiudu kahjustamata on kogu piirkonna keskmine sidestuse ülekandeefektiivsus 77,3% ja kõrgeima sidestuse ülekandeefektiivsus ulatub kaugtule kvaliteedi ja väikese sidestusenergia korral 85% -ni. Kui südamikus õhku neelduv sumbumine maha arvata, ületab struktureeritud kiudsüsteemi enda ülekandeefektiivsus tegelikult 90%. Süsteem saavutab maksimaalse impulsslaseri energiaväljundi 11,78 mJ, vastava energiatiheduse lävega 350 J/cm2, mis ületab tunduvalt elusorganismide pehmete kudede ablatsiooniks vajaliku väärtuse. Samal ajal on AR-HCF minimaalne painderaadius 20 cm ja vastav kadu võib rahuldada kirurgi kliinilisi vajadusi ning laserkiire kvaliteet AR-HCF väljundis on parem kui sisendotsas. , mis on hea edasiminek.
Võrreldes praeguste optiliste kiududega, mis on valmistatud muudest 2,79 μm lainepikkusega ülekandeks mõeldud struktuuridest ja materjalidest, on ränidioksiidi AR-HCF 6-augustruktuuril tugevam mehaaniline stabiilsus, kõrgem kahjustuslävi ja madalam paindetundlikkus ning see ületab tavalised valguse juhthoovad. See uuring avab uue võimaluse 2,79 μm Cr,Er:YSGG meditsiiniliste tahkislaserite tõhusaks edastamiseks.

Joonis 1. AR-HCF ristlõike struktuur

Joonis 2. 2,79 μm AR-HCF ruumilise ülekande katseseade

Joonis 3. AR-HCF kaod erinevate painderaadiuste ja paindesuundadega