लेजर-वेक-फील्ड एक्सेलेरेशन (LWFA) त्वरण का एक महत्वपूर्ण साधन है जो इसे कणों के पारंपरिक RF त्वरण से अलग करता है। LWFA GeV/cm के त्वरण ग्रेडिएंट उत्पन्न कर सकता है, जिससे गैस पेडल के आकार और लागत में काफी कमी आने और सक्षम होने की उम्मीद है। ब्रैकीथेरेपी। LWFA परिवर्तित करता है LWFA एक लेजर पल्स की प्रकाश ऊर्जा को त्वरित इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा में परिवर्तित करता है। चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन ऊर्जा दसियों से सैकड़ों केवी है, जो 1014 डब्ल्यू / सेमी 2 या उससे अधिक की लेजर फोकसिंग तीव्रता के अनुरूप है, और यदि फोकसिंग व्यास 20 माइक्रोन है, तो पीक लेजर पावर को गीगावाट स्तर तक पहुंचने की जरूरत है।
इस अंक में, 2022 [1] में प्रकाशित एक समीक्षा लेख कैंसर के इलाज के लिए LWFA के लिए आवश्यक अल्ट्राफास्ट फाइबर लेजर तकनीक और मजबूत पल्स डिलीवरी तकनीक पर चर्चा करने के लिए प्रस्तुत किया गया है। एन्डोस्कोपिक LWFA में जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, हाई-पॉवर फेमटोसेकंड पल्स सॉलिड-स्टेट कार्बन नैनोट्यूब को उत्तेजित करते हैं, और लेजर वेक फील्ड LWFA के उच्च घनत्व पर है, जहां इलेक्ट्रॉनों को दसियों से सैकड़ों केवी तक त्वरित किया जा सकता है, जो पर्याप्त है स्वस्थ ऊतकों को नुकसान पहुँचाए बिना कैंसर कोशिकाओं को नष्ट करें।
अल्ट्राफास्ट फाइबर लेज़रों में, सिग्नल लाइट और पंप लाइट को फाइबर में लंबी क्रिया दूरी के साथ निर्देशित तरंगों के रूप में प्रेषित किया जाता है, जो फाइबर के उच्च सतह-से-आयतन अनुपात के साथ मिलकर औसत शक्ति को बढ़ावा देना आसान बनाता है। फाइबर लेजर। हाई पीक पावर अल्ट्राफास्ट फाइबर लेजर सिस्टम आमतौर पर एक मास्टर-ऑसिलेटर-पावर-एम्पलीफायर (MOPA) आर्किटेक्चर को नियोजित करता है, जिसमें एक अल्ट्राफास्ट फाइबर ऑसिलेटर फेमटोसेकंड या पिकोसेकंड रेंज में स्थिर बीज दालें प्रदान करता है। गैर-रैखिकता और भौतिक क्षति की चुनौतियों का समाधान करने के लिए, उच्च-शक्ति अल्ट्राफास्ट फाइबर लेजर आमतौर पर चिरप्ड-पल्स एम्प्लीफिकेशन (सीपीए) तकनीक और बड़े मोड क्षेत्र (एलएमए) फाइबर को नियोजित करते हैं।
लेजर की चरम शक्ति को दसियों या सैकड़ों मेगावाट से गीगावाट स्तर तक बढ़ाया जाता है। नीला त्रिकोणीय डेटा बिंदु 10 GW/cm2 के पास तीव्रता रेखा को घेरता है, जो अरैखिक चरण संचय द्वारा लगाई गई सीमाओं को दर्शाता है। उच्च शिखर शक्ति प्राप्त करने के लिए, कई अल्ट्राफास्ट फाइबर एक्साइटर्स के सुसंगत बीम संयोजन (सीबीसी) का उपयोग किया जा सकता है।
एंडोस्कोपिक अनुप्रयोगों में, उपचार स्थल के पास LWFA डिवाइस को गीगावाट पीक पावर के लेजर दालों को वितरित करने के लिए एक खोखले-कोर फाइबर को एक लचीले चैनल के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। इस मामले में, ऑप्टिकल पल्स मुख्य रूप से एयर कोर में फैलता है, भौतिक क्षति की समस्या को कम करता है, जबकि गैर-रैखिकता और फैलाव दोनों बहुत कम हो जाते हैं। 40 माइक्रोन के मोड-फील्ड व्यास (एमएफडी) और लगभग 25 सेमी के मोड़ त्रिज्या वाले एयर-कोर फाइबर को 500 एफएस की चौड़ाई, 500 माइक्रोजे की ऊर्जा और 1 जीडब्ल्यू की चरम शक्ति के साथ दालों को प्रसारित करने के लिए दिखाया गया है। 2016 में, मैटिया मिशिएलेटो एट अल। एक उपन्यास एंटी-रेजोनेंट एयर-कोर फाइबर (5 मीटर की लंबाई, लगभग 22 माइक्रोन के एमएफडी और 16 सेमी के मोड़ त्रिज्या के साथ) का प्रस्ताव दिया, जो कम नुकसान पर 70 डब्ल्यू तक की औसत शक्ति के साथ पिकोसेकंड दालों को प्रसारित करने में सक्षम है।
अंत में, तेजी से विकसित हो रही अल्ट्राफास्ट फाइबर लेजर तकनीक LWFA के लिए गीगावाट पीक पावर के साथ फेमटोसेकंड दाल देने में सक्षम है, और हॉलो-कोर फाइबर ऐसे अल्ट्राशॉर्ट और अल्ट्रा-शक्तिशाली दालों को प्रसारित करने में सक्षम हैं। इन दो तकनीकों के संयोजन से भविष्य में उच्च घनत्व वाले LWFA-आधारित एंडोस्कोपिक कैंसर के उपचार को सक्षम करने की उम्मीद है।
