Tím Science Island urobil prelom v oblasti prenosu cez infračervené optické vlákna s vysokou pulznou energiou

Skupina výskumníka Jiang Haihe z Inštitútu zdravia, Hefei Institute of Physical Sciences, Čínska akadémia vied, nedávno urobila významný pokrok v štúdiu vysokoenergetického pulzného laserového prenosového systému v pásme stredných infračervených vlnových dĺžok a navrhol 6-dierové mikroštruktúrované antirezonančné vlákno s dutým jadrom (AR-HCF) s väčším priemerom jadra 78 μm, ktoré po prvýkrát realizuje efektívny prenos vysokoenergetického pulzného laserového svetla v pásme vlnovej dĺžky 2,79 μm v podmienkach izbovej teploty. Výsledky boli publikované v medzinárodne uznávanom Optical TTG. Výsledky boli publikované v Optics and Laser Technology, medzinárodne uznávanom optickom TOP časopise.
Laserové lekárske zariadenia zvyčajne vyžadujú flexibilný katéter na prenos laserového svetla k pacientovi, ale väčšina konvenčných stredno-infračervených laserových lekárskych zariadení používa na prenos laserového svetla svetlovodné rameno. Tradičná metóda laserového prenosu s vodiacim ramenom má však veľa problémov, ako je zložitá štruktúra systému, nízka účinnosť prenosu a nedostatok flexibility. Použitie prenosu optických vlákien môže vyriešiť vyššie uvedené problémy, ale materiál optického vlákna s pevným jadrom v strednom infračervenom pásme prahu poškodenia laserom je nízky a nemôže spĺňať 3μm pásmo erbiových laserových lekárskych prístrojov s vysokou hustotou energie. potreby svetlovodu. Preto výskumný tím navrhol a skúmal jednoduchú štruktúru, vysokú účinnosť prenosu spojky, vysoký prah poškodenia a flexibilný prenos alternatívneho ramena svetlovodu AR-HCF na prenos laserovej energie.
Tím prvýkrát použil navrhnutú 6-mikroštruktúru otvoru AR-HCF s veľkým priemerom jadra 78 μm na efektívny prenos vysokoenergetických pulzných laserov v pásme 2,79 μm pri izbovej teplote. Bez poškodenia vlákna je priemerná účinnosť prenosu spojenia v celom regióne 77,3 % a najvyššia účinnosť prenosu spojenia dosahuje 85 % pri vysokej kvalite lúča a nízkej energii spojenia. Ak sa odpočíta vzduchom absorbovaný útlm v jadre, vlastná prenosová účinnosť systému štruktúrovaných vlákien v skutočnosti presahuje 90 %. Systém dosahuje maximálny výstup pulznej laserovej energie 11,78 mJ so zodpovedajúcim prahom hustoty energie 350 J/cm2, čo ďaleko presahuje hodnotu potrebnú na abláciu mäkkých tkanív v živých organizmoch. Zároveň je minimálny polomer ohybu AR-HCF 20 cm a zodpovedajúca strata môže spĺňať klinické potreby chirurga a kvalita laserového lúča na výstupnom konci AR-HCF je lepšia ako na vstupnom konci. , čo je dobré zlepšenie.
V porovnaní so súčasnými optickými vláknami vyrobenými z iných štruktúr a materiálov na prenos vlnovej dĺžky 2,79 μm má 6-otvorová štruktúra oxidu kremičitého AR-HCF silnejšiu mechanickú stabilitu, vyšší prah poškodenia a nižšiu citlivosť na ohyb a prekonáva prenos konvenčné svetlovodné ramená. Táto štúdia otvára nový spôsob efektívneho prenosu 2,79 μm Cr,Er:YSGG medicínskych pevnolátkových laserov.

Obrázok 1. Štruktúra prierezu AR-HCF

Obrázok 2. Experimentálne zariadenie s priestorovým prenosom AR-HCF 2,79 μm

Obrázok 3. Straty AR-HCF s rôznymi polomermi ohybu a smermi ohybu