Tim Znanstvenog otoka napravio je iskorak u prijenosu srednje infracrvenih optičkih vlakana visoke pulsne energije

Nedavno je skupina istraživača Jianga Haihea s Instituta za zdravlje Hefei Instituta za fizičke znanosti Kineske akademije znanosti postigla važan napredak u proučavanju visokoenergetskog pulsnog laserskog prijenosnog sustava u srednjem infracrvenom pojasu valne duljine, te je dizajnirao 6-rupno mikrostrukturirano antirezonantno vlakno sa šupljom jezgrom (AR-HCF) s većim promjerom jezgre od 78 μm, koje po prvi put ostvaruje učinkovit prijenos visokoenergetskog pulsnog laserskog svjetla valne duljine od 2,79 μm u uvjetima sobne temperature. Rezultati su objavljeni u međunarodno poznatom časopisu Optical TTG. Rezultati su objavljeni u Optici i laserskoj tehnologiji, međunarodno priznatom optičkom TOP časopisu.
Laserski medicinski uređaji obično zahtijevaju fleksibilni kateter za prijenos laserskog svjetla do pacijenta, ali većina konvencionalnih laserskih medicinskih uređaja srednjeg infracrvenog spektra koristi svjetlosni vodič za prijenos laserskog svjetla. Međutim, tradicionalna metoda prijenosa lasera putem svjetlovodne ruke ima mnogo problema, poput složene strukture sustava, niske učinkovitosti prijenosa i nedostatka fleksibilnosti. Korištenje prijenosa optičkih vlakana može riješiti gore navedene probleme, ali materijal čvrstog optičkog vlakna u srednjem infracrvenom pojasu praga oštećenja lasera je nizak i ne može zadovoljiti medicinske instrumente erbijevog lasera od 3 μm s visokom gustoćom energije potreba svjetlovoda. Stoga je istraživački tim dizajnirao i istražio jednostavnu strukturu, visoku učinkovitost prijenosa spojnice, visok prag oštećenja i fleksibilan prijenos AR-HCF alternativnog svjetlosnog vodiča za prijenos laserske energije.
Tim je po prvi put upotrijebio dizajniranu 6-mikrostrukturu rupa AR-HCF s velikim promjerom jezgre od 78 μm za učinkovit prijenos visokoenergetskih pulsirajućih lasera u pojasu od 2,79 μm na sobnoj temperaturi. Bez oštećenja vlakna, prosječna učinkovitost spojenog prijenosa u cijeloj regiji je 77,3%, a najveća učinkovitost spojenog prijenosa doseže 85% pod visokom kvalitetom snopa i malom spojnom energijom. Ako se oduzme prigušenje apsorbirano zrakom u jezgri, vlastita učinkovitost prijenosa sustava strukturiranih vlakana zapravo prelazi 90%. Sustav postiže maksimalni impulsni laserski izlaz energije od 11,78 mJ, s odgovarajućim pragom gustoće energije od 350 J/cm2, što daleko premašuje vrijednost potrebnu za ablaciju mekog tkiva u živim organizmima. U isto vrijeme, minimalni radijus savijanja AR-HCF-a je 20 cm i odgovarajući gubitak može zadovoljiti kliničke potrebe kirurga, a kvaliteta laserske zrake na izlaznom kraju AR-HCF-a bolja je od one na ulaznom kraju , što je dobar napredak.
U usporedbi s trenutnim optičkim vlaknima izrađenim od drugih struktura i materijala za prijenos valne duljine od 2,79 μm, 6-struktura rupa silicijevog dioksida AR-HCF ima veću mehaničku stabilnost, viši prag oštećenja i nižu osjetljivost na savijanje te nadmašuje prijenos konvencionalni svjetlosni vodiči. Ova studija otvara novi način učinkovitog prijenosa 2,79 μm Cr,Er:YSGG medicinskih lasera u čvrstom stanju.

Slika 1. Struktura presjeka AR-HCF

Slika 2. Eksperimentalni uređaj za prostorni prijenos 2,79 μm AR-HCF

Slika 3. Gubici AR-HCF-a s različitim radijusima savijanja i smjerovima savijanja