साइंस आइलैंड टीम ने हाई पल्स एनर्जी मिड-इन्फ्रारेड फाइबर ऑप्टिक ट्रांसमिशन में सफलता हासिल की

हाल ही में, स्वास्थ्य संस्थान, हेफ़ेई इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिकल साइंसेज, चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज में शोधकर्ता जियांग हैहे के समूह ने मध्य-अवरक्त तरंग दैर्ध्य बैंड में उच्च-ऊर्जा स्पंदित लेजर ट्रांसमिशन प्रणाली के अध्ययन में महत्वपूर्ण प्रगति की है, और 78 μm के बड़े कोर व्यास के साथ एक {{2}होल माइक्रोस्ट्रक्चर्ड एंटी-रेजोनेंस हॉलो-कोर फाइबर (AR-HCF) डिज़ाइन किया गया है, जो पहली बार 2.79 μm तरंग दैर्ध्य बैंड के उच्च ऊर्जा स्पंदित लेजर प्रकाश के कुशल संचरण का एहसास करता है। कमरे के तापमान की स्थिति में. परिणाम अंतरराष्ट्रीय स्तर पर प्रसिद्ध ऑप्टिकल टीटीजी में प्रकाशित किए गए हैं। परिणाम अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मान्यता प्राप्त ऑप्टिकल टॉप जर्नल ऑप्टिक्स एंड लेजर टेक्नोलॉजी में प्रकाशित हुए हैं।
लेज़र चिकित्सा उपकरणों को आमतौर पर रोगी तक लेज़र प्रकाश संचारित करने के लिए एक लचीले कैथेटर की आवश्यकता होती है, लेकिन अधिकांश पारंपरिक मध्य-अवरक्त लेज़र चिकित्सा उपकरण लेज़र प्रकाश संचारित करने के लिए एक प्रकाश गाइड बांह का उपयोग करते हैं। हालाँकि, लेज़र ट्रांसमिशन की पारंपरिक लाइट-गाइड आर्म विधि में कई समस्याएं हैं, जैसे जटिल सिस्टम संरचना, कम ट्रांसमिशन दक्षता और लचीलेपन की कमी। ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन का उपयोग उपरोक्त समस्याओं को हल कर सकता है, लेकिन लेजर क्षति सीमा के मध्य-अवरक्त बैंड में ठोस-कोर ऑप्टिकल फाइबर की सामग्री कम है, और उच्च ऊर्जा घनत्व वाले 3μm बैंड एरबियम लेजर चिकित्सा उपकरणों को पूरा नहीं कर सकती है। प्रकाश मार्गदर्शक की आवश्यकता। इसलिए, अनुसंधान टीम ने लेजर ऊर्जा संचारित करने के लिए एक सरल संरचना, उच्च युग्मन संचरण दक्षता, उच्च क्षति सीमा और एआर-एचसीएफ वैकल्पिक प्रकाश गाइड बांह के लचीले संचरण को डिजाइन और जांच की।
टीम ने पहली बार कमरे के तापमान पर 2.79 माइक्रोन बैंड में उच्च-ऊर्जा स्पंदित लेजर को कुशलतापूर्वक प्रसारित करने के लिए 78 माइक्रोन के बड़े कोर व्यास के साथ डिज़ाइन किए गए 6-होल माइक्रोस्ट्रक्चर एआर-एचसीएफ का उपयोग किया। फाइबर को नुकसान पहुंचाए बिना, पूरे क्षेत्र में औसत युग्मन संचरण दक्षता 77.3% है, और उच्च बीम गुणवत्ता और छोटी युग्मन ऊर्जा के तहत उच्चतम युग्मन संचरण दक्षता 85% तक पहुंच जाती है। यदि कोर में वायु-अवशोषित क्षीणन घटा दिया जाता है, तो संरचित फाइबर प्रणाली की अपनी संचरण दक्षता वास्तव में 90% से अधिक हो जाती है। सिस्टम 11.78 एमजे का अधिकतम स्पंदित लेजर ऊर्जा उत्पादन प्राप्त करता है, जिसके अनुरूप ऊर्जा घनत्व सीमा 350 जे/सेमी2 है, जो जीवित जीवों में नरम ऊतक उच्छेदन के लिए आवश्यक मूल्य से कहीं अधिक है। साथ ही, एआर-एचसीएफ का न्यूनतम झुकने वाला त्रिज्या 20 सेमी है और संबंधित नुकसान सर्जन की नैदानिक ​​​​आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है, और एआर-एचसीएफ के आउटपुट छोर पर लेजर बीम की गुणवत्ता इनपुट छोर की तुलना में बेहतर है। , जो एक अच्छा सुधार है।
2.79 माइक्रोन तरंग दैर्ध्य संचरण के लिए अन्य संरचनाओं और सामग्रियों से बने मौजूदा ऑप्टिकल फाइबर की तुलना में, सिलिका एआर-एचसीएफ की 6- छेद संरचना में मजबूत यांत्रिक स्थिरता, उच्च क्षति सीमा और कम झुकने की संवेदनशीलता है और संचरण से बेहतर प्रदर्शन करती है। पारंपरिक प्रकाश गाइड हथियार। यह अध्ययन 2.79 μm Cr,Er:YSGG मेडिकल सॉलिड-स्टेट लेज़रों के कुशल संचरण के लिए एक नया रास्ता खोलता है।

चित्र 1. एआर-एचसीएफ क्रॉस-सेक्शन संरचना

चित्र 2. 2.79 माइक्रोन एआर-एचसीएफ स्थानिक संचरण प्रयोगात्मक उपकरण

चित्र 3. विभिन्न झुकने वाली त्रिज्याओं और झुकने की दिशाओं के साथ एआर-एचसीएफ के नुकसान