Pasukan Pulau Sains Membuat Terobosan dalam Transmisi Gentian Optik Inframerah Tengah Tenaga Nadi Tinggi

Baru-baru ini, kumpulan penyelidik Jiang Haihe di Institut Kesihatan, Institut Sains Fizikal Hefei, Akademi Sains China, telah membuat kemajuan penting dalam kajian sistem penghantaran laser berdenyut tenaga tinggi dalam jalur panjang gelombang inframerah pertengahan, dan telah mereka bentuk 6-lubang gentian teras berongga anti-resonans berstruktur mikro (AR-HCF) dengan diameter teras yang lebih besar iaitu 78 μm, yang buat pertama kalinya merealisasikan penghantaran cekap cahaya laser berdenyut tenaga tinggi jalur panjang gelombang 2.79 μm dalam keadaan suhu bilik. Hasilnya telah diterbitkan dalam Optical TTG yang terkenal di peringkat antarabangsa. Hasilnya telah diterbitkan dalam Teknologi Optik dan Laser, jurnal TOP optik yang diiktiraf di peringkat antarabangsa.
Peranti perubatan laser biasanya memerlukan kateter yang fleksibel untuk menghantar cahaya laser kepada pesakit, tetapi kebanyakan peranti perubatan laser inframerah pertengahan konvensional menggunakan lengan panduan cahaya untuk menghantar cahaya laser. Walau bagaimanapun, kaedah lengan pandu cahaya tradisional penghantaran laser mempunyai banyak masalah, seperti struktur sistem yang kompleks, kecekapan penghantaran yang rendah, dan kekurangan fleksibiliti. Penggunaan penghantaran gentian optik boleh menyelesaikan masalah di atas, tetapi bahan gentian optik teras pepejal dalam jalur inframerah pertengahan ambang kerosakan laser adalah rendah, dan tidak dapat memenuhi alat perubatan laser erbium band 3μm dengan ketumpatan tenaga yang tinggi. keperluan panduan cahaya. Oleh itu, pasukan penyelidik mereka bentuk dan menyiasat struktur ringkas, kecekapan penghantaran gandingan yang tinggi, ambang kerosakan yang tinggi dan penghantaran fleksibel lengan panduan cahaya alternatif AR-HCF untuk menghantar tenaga laser.
Pasukan ini menggunakan struktur mikro 6-lubang AR-HCF yang direka dengan diameter teras besar 78 μm buat kali pertama untuk menghantar laser berdenyut tenaga tinggi dengan cekap dalam jalur 2.79 μm pada suhu bilik. Tanpa merosakkan gentian, purata kecekapan penghantaran gandingan di seluruh rantau ialah 77.3%, dan kecekapan penghantaran gandingan tertinggi mencapai 85% di bawah kualiti rasuk tinggi dan tenaga gandingan kecil. Jika pengecilan serapan udara dalam teras ditolak, kecekapan penghantaran sistem gentian berstruktur itu sebenarnya melebihi 90%. Sistem ini mencapai output tenaga laser berdenyut maksimum sebanyak 11.78 mJ, dengan ambang ketumpatan tenaga sepadan 350 J/cm2, yang jauh melebihi nilai yang diperlukan untuk ablasi tisu lembut dalam organisma hidup. Pada masa yang sama, jejari lenturan minimum AR-HCF ialah 20 cm dan kehilangan yang sepadan boleh memenuhi keperluan klinikal pakar bedah, dan kualiti pancaran laser pada hujung keluaran AR-HCF adalah lebih baik daripada pada hujung input. , yang merupakan peningkatan yang baik.
Berbanding dengan gentian optik semasa yang diperbuat daripada struktur dan bahan lain untuk penghantaran panjang gelombang 2.79 μm, 6-struktur lubang silika AR-HCF mempunyai kestabilan mekanikal yang lebih kukuh, ambang kerosakan yang lebih tinggi, dan kepekaan lenturan yang lebih rendah dan mengatasi prestasi penghantaran lengan panduan cahaya konvensional. Kajian ini membuka cara baharu untuk penghantaran laser keadaan pepejal perubatan 2.79 μm Cr, Er: YSGG yang cekap.

Rajah 1. Struktur keratan rentas AR-HCF

Rajah 2. 2.79 μm peranti eksperimen penghantaran spatial AR-HCF

Rajah 3. Kehilangan AR-HCF dengan jejari lentur dan arah lentur yang berbeza