Команда Острова науки совершила прорыв в области высокоимпульсной передачи энергии по оптоволоконному кабелю в среднем инфракрасном диапазоне

Недавно группа исследователей Цзян Хайхэ из Института здравоохранения Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук добилась важного прогресса в изучении системы передачи высокоэнергетических импульсных лазеров в среднем инфракрасном диапазоне длин волн. разработал 6-дырочное микроструктурированное антирезонансное полое волокно (AR-HCF) с большим диаметром сердцевины 78 мкм, которое впервые реализует эффективную передачу высокоэнергетического импульсного лазерного света в диапазоне длин волн 2,79 мкм. в условиях комнатной температуры. Результаты были опубликованы во всемирно известном журнале Optical TTG. Результаты были опубликованы в журнале Optics and Laser Technology, международно признанном оптическом журнале TOP.
Лазерным медицинским устройствам обычно требуется гибкий катетер для передачи лазерного света пациенту, но в большинстве традиционных лазерных медицинских устройств среднего инфракрасного диапазона для передачи лазерного света используется световод. Однако традиционный метод передачи лазера со световодным рычагом имеет множество проблем, таких как сложная структура системы, низкая эффективность передачи и отсутствие гибкости. Использование оптоволоконной передачи может решить вышеуказанные проблемы, но материал оптического волокна с твердым сердечником в среднем инфракрасном диапазоне порога лазерного повреждения низок и не может соответствовать медицинским инструментам эрбиевого лазера диапазона 3 мкм с высокой плотностью энергии. потребностей в световодах. Поэтому исследовательская группа разработала и исследовала простую конструкцию, высокую эффективность передачи связи, высокий порог повреждения и гибкую передачу альтернативного световода AR-HCF для передачи лазерной энергии.
Команда впервые использовала разработанную 6-дырочную микроструктуру AR-HCF с большим диаметром сердцевины 78 мкм для эффективной передачи высокоэнергетических импульсных лазеров в диапазоне 2,79 мкм при комнатной температуре. Без повреждения волокна средняя эффективность передачи связи во всем регионе составляет 77,3%, а максимальная эффективность передачи связи достигает 85% при высоком качестве луча и небольшой энергии связи. Если вычесть затухание, поглощаемое воздухом в сердцевине, собственная эффективность передачи системы структурированного волокна фактически превышает 90%. Система достигает максимальной мощности импульсного лазера 11,78 мДж с соответствующим порогом плотности энергии 350 Дж/см2, что намного превышает значение, необходимое для абляции мягких тканей в живых организмах. В то же время минимальный радиус изгиба AR-HCF составляет 20 см, и соответствующая потеря может удовлетворить клинические потребности хирурга, а качество лазерного луча на выходном конце AR-HCF лучше, чем на входном конце. , что является хорошим улучшением.
По сравнению с современными оптическими волокнами, изготовленными из других структур и материалов для передачи длины волны 2,79 мкм, 6-дырочная структура кремнезема AR-HCF обладает более высокой механической стабильностью, более высоким порогом повреждения, меньшей чувствительностью к изгибу и превосходит передачу обычные световоды. Это исследование открывает новый путь эффективной передачи медицинских твердотельных лазеров Cr,Er:YSGG с длиной волны 2,79 мкм.

Рисунок 1. Структура поперечного сечения AR-HCF

Рисунок 2. Экспериментальное устройство пространственной передачи AR-HCF с длиной волны 2,79 мкм.

Рисунок 3. Потери АР-HCF при различных радиусах изгиба и направлениях изгиба