Tim Science Island Membuat Terobosan dalam Transmisi Serat Optik Inframerah Menengah Energi Pulsa Tinggi

Baru-baru ini, kelompok peneliti Jiang Haihe di Institut Kesehatan, Institut Ilmu Fisika Hefei, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, telah membuat kemajuan penting dalam studi sistem transmisi laser berdenyut energi tinggi pada pita panjang gelombang inframerah tengah, dan telah merancang serat inti berongga anti-resonansi berstruktur mikro (AR-HCF) lubang 6-dengan diameter inti lebih besar yaitu 78 μm, yang untuk pertama kalinya mewujudkan transmisi efisien sinar laser berdenyut energi tinggi dengan pita panjang gelombang 2,79 μm dalam kondisi suhu ruangan. Hasilnya telah dipublikasikan di Optical TTG yang terkenal secara internasional. Hasilnya telah dipublikasikan di Optics and Laser Technology, jurnal TOP optik yang diakui secara internasional.
Perangkat medis laser biasanya memerlukan kateter fleksibel untuk mengirimkan sinar laser ke pasien, namun sebagian besar perangkat medis laser inframerah-tengah konvensional menggunakan lengan pemandu cahaya untuk mengirimkan sinar laser. Namun, metode transmisi laser lengan pemandu cahaya tradisional memiliki banyak masalah, seperti struktur sistem yang kompleks, efisiensi transmisi yang rendah, dan kurangnya fleksibilitas. Penggunaan transmisi serat optik dapat mengatasi masalah di atas, namun bahan serat optik inti padat pada pita inframerah tengah ambang kerusakan laser rendah, dan tidak dapat memenuhi instrumen medis laser erbium pita 3μm dengan kepadatan energi tinggi kebutuhan panduan cahaya. Oleh karena itu, tim peneliti merancang dan menyelidiki struktur sederhana, efisiensi transmisi kopling tinggi, ambang kerusakan tinggi, dan transmisi fleksibel lengan pemandu cahaya alternatif AR-HCF untuk mengirimkan energi laser.
Tim menggunakan struktur mikro lubang 6-AR-HCF yang dirancang dengan diameter inti besar 78 μm untuk pertama kalinya untuk mentransmisikan laser berdenyut energi tinggi secara efisien pada pita 2,79 μm pada suhu kamar. Tanpa merusak serat, efisiensi transmisi kopling rata-rata di seluruh wilayah adalah 77,3%, dan efisiensi transmisi kopling tertinggi mencapai 85% pada kualitas sinar tinggi dan energi kopling kecil. Jika redaman yang diserap udara di inti dikurangi, efisiensi transmisi sistem serat terstruktur sebenarnya melebihi 90%. Sistem ini mencapai keluaran energi laser berdenyut maksimum sebesar 11,78 mJ, dengan ambang kepadatan energi yang sesuai sebesar 350 J/cm2, yang jauh melebihi nilai yang diperlukan untuk ablasi jaringan lunak pada organisme hidup. Pada saat yang sama, radius tekukan minimum AR-HCF adalah 20 cm dan kehilangan yang sesuai dapat memenuhi kebutuhan klinis ahli bedah, dan kualitas sinar laser pada ujung keluaran AR-HCF lebih baik daripada pada ujung masukan. , yang merupakan peningkatan yang bagus.
Dibandingkan dengan serat optik saat ini yang terbuat dari struktur dan bahan lain untuk transmisi panjang gelombang 2,79 μm, struktur lubang 6-silika AR-HCF memiliki stabilitas mekanis yang lebih kuat, ambang kerusakan yang lebih tinggi, dan sensitivitas tekukan yang lebih rendah serta mengungguli transmisi lengan pemandu cahaya konvensional. Studi ini membuka cara baru untuk transmisi efisien laser solid-state medis 2,79 μm Cr,Er:YSGG.

Gambar 1. Struktur penampang AR-HCF

Gambar 2. Perangkat eksperimen transmisi spasial AR-HCF 2,79 μm

Gambar 3. Kerugian AR-HCF dengan jari-jari lentur dan arah lentur yang berbeda