L’équipe de Science Island réalise une percée dans la transmission par fibre optique infrarouge moyen à haute énergie d’impulsion

Récemment, le groupe de chercheurs Jiang Haihe de l'Institut de la santé de l'Institut des sciences physiques Hefei de l'Académie chinoise des sciences a réalisé des progrès importants dans l'étude du système de transmission laser pulsé à haute énergie dans la bande de longueur d'onde de l'infrarouge moyen, et a a conçu une fibre creuse anti-résonance microstructurée à 6- trous (AR-HCF) avec un diamètre de noyau plus grand de 78 μm, qui réalise pour la première fois la transmission efficace de la lumière laser pulsée à haute énergie d'une bande de longueur d'onde de 2,79 μm dans des conditions de température ambiante. Les résultats ont été publiés dans le journal Optical TTG de renommée internationale. Les résultats ont été publiés dans Optics and Laser Technology, une revue optique TOP de renommée internationale.
Les dispositifs médicaux à laser nécessitent généralement un cathéter flexible pour transmettre la lumière laser au patient, mais la plupart des dispositifs médicaux à laser infrarouge moyen conventionnels utilisent un bras guide de lumière pour transmettre la lumière laser. Cependant, la méthode traditionnelle de transmission laser à bras guide de lumière présente de nombreux problèmes, tels qu'une structure de système complexe, une faible efficacité de transmission et un manque de flexibilité. L'utilisation de la transmission par fibre optique peut résoudre les problèmes ci-dessus, mais le matériau de la fibre optique à noyau solide dans la bande infrarouge moyenne du seuil de dommage du laser est faible et ne peut pas répondre aux instruments médicaux au laser erbium à bande de 3 μm à haute densité d'énergie. des besoins en guides de lumière. Par conséquent, l’équipe de recherche a conçu et étudié une structure simple, une efficacité de transmission de couplage élevée, un seuil de dommages élevé et une transmission flexible du bras de guidage de lumière alternatif AR-HCF pour transmettre l’énergie laser.
L'équipe a utilisé pour la première fois la microstructure à trous 6-AR-HCF avec un grand diamètre de noyau de 78 μm pour transmettre efficacement des lasers pulsés à haute énergie dans la bande de 2,79 μm à température ambiante. Sans endommager la fibre, l'efficacité moyenne de transmission de couplage dans toute la région est de 77,3 %, et l'efficacité de transmission de couplage la plus élevée atteint 85 % sous une qualité de faisceau élevée et une faible énergie de couplage. Si l'on déduit l'atténuation absorbée par l'air dans le cœur, l'efficacité de transmission du système à fibres structurées dépasse en réalité 90 %. Le système atteint une puissance laser pulsée maximale de 11,78 mJ, avec un seuil de densité d'énergie correspondant de 350 J/cm2, ce qui dépasse de loin la valeur requise pour l'ablation des tissus mous dans les organismes vivants. Dans le même temps, le rayon de courbure minimum de l'AR-HCF est de 20 cm et la perte correspondante peut répondre aux besoins cliniques du chirurgien, et la qualité du faisceau laser à l'extrémité de sortie de l'AR-HCF est meilleure que celle à l'extrémité d'entrée. , ce qui est une bonne amélioration.
Comparée aux fibres optiques actuelles constituées d'autres structures et matériaux pour une transmission de longueur d'onde de 2,79 μm, la structure à trous 6- de la silice AR-HCF présente une stabilité mécanique plus forte, un seuil de dommage plus élevé et une sensibilité à la flexion plus faible et surpasse la transmission de les bras de guidage de lumière conventionnels. Cette étude ouvre une nouvelle voie pour une transmission efficace des lasers médicaux à semi-conducteurs Cr, Er: YSGG de 2,79 µm.

Figure 1. Structure de la section transversale AR-HCF

Figure 2. Dispositif expérimental de transmission spatiale AR-HCF de 2,79 μm

Figure 3. Pertes d'AR-HCF avec différents rayons de courbure et directions de courbure