Thathas a’ sealltainn leusair meadhan-fo-dhearg (MIR) teann agus làidir aig 6.45 um le cumhachd toraidh cuibheasach àrd agus càileachd giùlan faisg air Gaussian.Cumhachd toraidh as àirde de 1.53 W le leud cuisle timcheall air 42 ns aig 10 kHz air a choileanadh le bhith a’ cleachdadh ZnGeP2 （ZGP） oscillator parametric optigeach (OPO) 。 Is e seo an cumhachd cuibheasach as àirde aig 6.45 um de leusair uile-stàite sam bith cho fad ‘s as aithne dhuinn.Tha am feart càileachd giùlan cuibheasach air a thomhas mar M2 = 1.19.
A bharrachd air an sin, tha seasmhachd cumhachd toraidh àrd air a dhearbhadh, le atharrachadh cumhachd nas lugha na 1.35% rms thairis air 2 h, agus faodaidh an leusair ruith gu h-èifeachdach airson còrr air 500 h gu h-iomlan. A bharrachd air an sin, tha buaidh milleadh co-thaobhach air a sgrùdadh gu teòiridheach airson a’ chiad uair, cho fad ‘s as aithne dhuinn, agus tha na toraidhean a’ nochdadh gu bheil comas ablation sàr-mhath aig an leusair MIR seo, ga fhàgail comasach a chuir an àite lasers dealanach an-asgaidh.©2022 Buidheann Foillseachaidh Optica
https://doi.org/10.1364/OL.446336
Meadhan-infridhearg （MIR） Tha comas aig rèididheachd laser 6.45 um thagraidhean ann an raointean leigheis àrd-chruinneas mar thoradh air na buannachdan a th’ ann bho ìre ablation susbainteach agus glè bheag de mhilleadh co-thaobhach 【1 】 Lasers dealanach an-asgaidh （FELs）, lasers bhalbhaichean strontium, gas Tha lasers Raman, agus lasers stàite cruaidh stèidhichte air oscillator paramet-ric optigeach (OPO) no gineadh tricead eadar-dhealachaidh (DFG) air an cleachdadh gu cumanta 6.45 um stòran laser. Ach, tha cosgais àrd, meud mòr, agus structar iom-fhillte FELs a’ cuingealachadh an cuid Faodaidh lasers steam Strontium agus lasers Raman gas na bannan targaid fhaighinn, ach tha droch sheasmhachd aig an dithis, seirbheis ghoirid
Sheall sgrùdaidhean gu bheil 6.45 um leusairean stàite cruaidh a’ toirt a-mach raon aois milleadh teirmeach nas lugha ann am figheagan bith-eòlasach agus gu bheil an doimhneachd fuasglaidh aca nas doimhne na doimhneachd FEL fo na h-aon chumhachan, a dhearbh gun urrainn dhaibh. a bhith air a chleachdadh mar roghainn èifeachdach eile an àite FELs airson ablation maothraidh bith-eòlasach 【2】 A bharrachd air an sin, tha na buannachdan aig lasers solid-state airson structar teann, deagh sheasmhachd, agus
obrachadh bùird, gan dèanamh innealan gealltanach airson stòr solais a6.45μn fhaighinn.Mar a tha aithnichte, tha pàirt chudromach aig criostalan infridhearg neo-loidhneach anns a’ phròiseas tionndaidh tricead a thathar a’ cleachdadh gus lasers MIR àrd-choileanaidh a choileanadh. Tha na criostalan seo a’ toirt a-steach a’ mhòr-chuid de chalcogenides, leithid AgGaS2 (AGS) 【3,41, LiInS2 (LIS) 【5,61, LilnSe2 (LISe) 【7 】 , BaGaS , （ （ 】 ， agus BaGaSe （BGSe） 【10-12】, a bharrachd air todhar fosfair CdSiP2 (CSP) 【13-16】 agus ZnGeP2 (ZGP) 【17】 tha an dà chuid mu dheireadh cofficial. Mar eisimpleir, gheibhear rèididheachd MIR le bhith a’ cleachdadh CSP-OPO. Tha suidheachadh iom-fhillte aig SPOPO） agus tha iad cosgail.shold （60 MW/cm2）, giùlan teirmeach nas àirde (0.36 W / cm K）, agus co-èifeachd neo-loidhneach coimeasach （75pm / V）。 Mar sin, tha ZGP na chriostal optigeach neo-loidhneach MIR sàr-mhath airson àrd-chumhachd no àrd-. iarrtasan lùtha 【18-221.Mar eisimpleir, chaidh cuas còmhnard còmhnard ZGP-OPO le raon gleusaidh de 3.8-12.4 um a phumpadh le leusair 2.93 um a dhearbhadh. 1.2 mJ 【201.Airson an tonn-tonn sònraichte de 6.45 um, chaidh lùth aon-pulse as àirde de 5.67 mJ aig tricead ath-aithris de 100 Hz a choileanadh le bhith a’ cleachdadh cuas OPO fàinne neo-planar stèidhichte air criostal ZGP. Le ath-aithris tricead 200Hz, ràinig cumhachd toraidh cuibheasach de 0.95 W 【221.Cho fad 's as aithne dhuinn, is e seo an cumhachd toraidh as àirde a chaidh a choileanadh aig 6.45 um.Tha sgrùdaidhean gnàthaichte a’ moladh gu bheil feum air cumhachd cuibheasach nas àirde airson ablation clò èifeachdach 【23】 Mar sin, bhiodh leasachadh stòr laser practaigeach àrd-chumhachd 6.45 um air leth cudromach ann a bhith a’ brosnachadh leigheas bith-eòlasach.Anns an Litir seo, tha sinn ag aithris air leusair MIR 6.45 um làn-stàite sìmplidh, teann aig a bheil cumhachd toraidh cuibheasach àrd agus a tha stèidhichte air ZGP-OPO air a phumpadh le nanosecond （ns）-pulse 2.09 um
Tha an cumhachd toraidh cuibheasach as àirde den leusair 6.45 um suas ri 1.53 W le leud cuisle timcheall air 42ns aig tricead ath-aithris de 10 kHz, agus tha càileachd beam sàr-mhath aige. Tha an obair seo a' sealltainn gur e dòigh-obrach èifeachdach a th' anns an leusair airson fìor shlaodadh tissuc, leis gu bheil e ag obair mar sgalp leusair.Tha an suidheachadh deuchainneach air a sgeidseadh ann am Fig.1.Tha an ZGP-OPO air a phumpadh le leusair LD-pumpaidh dachaigh 2.09 um Ho:YAG a bheir seachad 28 W de chumhachd cuibheasach aig 10 kHz.le fad cuisle timcheall air 102 ns. FWHM） agus factar càileachd giùlan cuibheasach M2 de mu 1.7.MI agus M2 tha dà sgàthan 45 le còmhdach a tha gu math meòrachail aig 2.09 um.Tha na sgàthanan seo a’ comasachadh smachd a chumail air giùlan a’ phump. , f2 = 100 mm） air an cur an sàs airson bualadh beam le trast-thomhas beam de mu 3.5 mm anns an ZGP crystal.An aonaranachd optigeach （ISO） air a chleachdadh gus casg a chuir air an t-seam pumpa tilleadh chun phump 2.09 um source.A truinnsear leth-tonn （HWP） aig 2.09 um air a chleachdadh gus smachd a chumail air polarachadh an t-solais pumpa.M3 agus M4 nan sgàthanan caise OPO, le CaF2 còmhnard air a chleachdadh mar stuth an t-substrate.Tha an sgàthan aghaidh M3 còmhdaichte le anti-meòrachaidh (98%) beam agus còmhdach àrd-mheòrachadh （98%） airson na tonnan comharra 6.45 um idler agus 3.09 um. Tha an sgàthan toraidh M4 gu math meòrachail (98%) aig 2.09um agus 3.09 um agus a’ ceadachadh tar-chuir pàirt den idler 6.45 um.Tha an criostal ZGP air a ghearradh aig 6-77.6 ° agusp = 45 ° airson maidseadh ìre seòrsa-JⅡ 【2090.0 （o）6450.0 （o）+3091.9（e）】, a tha nas freagarraiche airson tonn-tonn sònraichte agus solas parametric toraidh Tha tomhasan criostal ZGP 5mm x 6 mm x 25 mm, agus tha e air a lìomhadh agus air a chòmhdach le frith-mheòrachadh air gach taobh aghaidh airson na trì tonnan gu h-àrd. stèidhichte ann an sinc teas copair le fuarachadh uisge （T = 16）。 Is e fad a’ chuan 27 mm.Is e an ùine cuairt cruinn aig an OPO 0.537 ns airson an laser pumpa. Rinn sinn deuchainn air stairsneach milleadh criostal ZGP leis an R. -on-I modh 【17】 Chaidh stairsneach milleadh criostal ZGP a thomhas gu bhith 0.11 J / cm2 aig 10 kHz. anns an deuchainn, a rèir dùmhlachd cumhachd as àirde de 1.4 MW / cm2, a tha ìosal air sgàth an càileachd còmhdach gu ìre mhath ìosal.Tha cumhachd toraidh an t-solais idler gineadh air a thomhas le meatair lùth （D, OPHIR, 1 uW gu 3 W）, agus tha tonn-tonn an t-solais chomharran air a sgrùdadh le spectrometer （APE, 1.5-6.3 m） 。Gus faigh cumhachd toraidh àrd de 6.45 um, bidh sinn a’ dèanamh an fheum as fheàrr de dhealbhadh paramadairean an OPO.A atharrais àireamhach stèidhichte air teòiridh measgachadh trì-tonn agus cquations iomadachaidh paraxial 【24,25】 ； anns an atharrais, tha sinn cleachdaidh na crìochan a fhreagras air na suidheachaidhean deuchainneach agus gabh ri buille cuir a-steach le ìomhaigh Gaussian ann an àite agus ùine. An dàimh eadar sgàthan toraidh OPO
tha tar-chuir, dian cumhachd pumpa, agus èifeachdas toraidh air a mheudachadh le bhith a’ làimhseachadh dùmhlachd giùlan a’ phump anns a’ chuas gus cumhachd toraidh nas àirde a choileanadh agus aig an aon àm a’ seachnadh milleadh air criostal ZGP agus na h-eileamaidean optigeach. W airson gnìomhachd ZGP-OPO. de chòrr air 1.5 W a gheibhear.Tha Figear 2 a’ sealltainn an dàimh eadar cumhachd toraidh tomhaiste an idler aig 6.45 um agus an cumhachd pumpa tachartais. Tha stairsneach pumpa a’ freagairt ri cumhachd pumpa cuibheasach de 3.55WA cumhachd toraidh idler as àirde de 1.53 W air a choileanadh aig cumhachd pumpa timcheall air 18.7 W, a tha a rèir èifeachdas tionndaidh optigeach-gu-optigeach o.f timcheall air 8.20%% agus cflicency tionndaidh cuantamach de 25.31%. Airson sàbhailteachd fad-ùine, tha an leusair air obrachadh faisg air 70% den chumhachd toraidh as àirde aige. Tha seasmhachd cumhachd air a thomhas aig cumhachd toraidh IW, mar air a shealltainn ann an inset (a) ann am Fig.2.Thathas a’ faighinn a-mach gu bheil an atharrachadh cumhachd tomhaiste nas lugha na 1.35% rms ann an 2 h, agus gun urrainn don leusair obrachadh gu h-èifeachdach airson còrr air 500 h gu h-iomlan. air a thomhas an àite an idler mar thoradh air an raon tonn-tonn cuibhrichte den speactrometer （APE, 1.5-6.3 um） air a chleachdadh san deuchainn againn. ann an inset (b) de Fig.2.Tha tonn-tonn meadhanach an idler an uairsin air a thoirt a-mach gu bhith 6.45um.Tha leud cuisle an idler air a lorg le photodetector （Thorlabs,PDAVJ10） agus air a chlàradh le oscilloscope didseatach (Tcktronix，2GHz) ） 。 Tha cruth tonn oscilloscope àbhaisteach air a shealltainn ann am Fig.3 agus a’ taisbeanadh leud cuisle timcheall air 42 ns.Leud na cuisletha 41.18% nas cumhainge airson an idler 6.45 um an taca ris a’ phump-chuisle 2.09 um mar thoradh air buaidh caolachaidh buannachd ùineail a’ phròiseas tionndaidh tricead neo-loidhneach. Tha idler 6.45 um air a thomhas le beam laser
anailisiche (Spiricon, M2-200-PIII) aig 1 W de chumhachd toraidh, mar a chithear ann am Fig.4.Is e na luachan tomhais aig M2 agus M, 2 1.32 agus 1.06 air an x axis agus an axis y, fa leth, a’ freagairt air factar càileachd giùlan cuibheasach de M2 = 1.19. thathar a' dèanamh deuchainn dearbhaidh-prionnsapal a' toirt a-steach ablation laser de eanchainn muc-mhara.Tha lionsa f=50 air a chleachdadh gus an giùlan 6.45 um cuisle a chuimseachadh gu radius sliasaid de mu 0.75 mm. Tha teòthachd an uachdar (T) den stuth bith-eòlasach mar ghnìomh an àite radial r air a thomhas le teirm-chamara （FLIR A615） gu sioncronach rè a’ phròiseas ablation. , 2, 4, 6, 10 ， agus 20 s aig cumhachd laser de I W. Airson gach ùine irradachaidh, tha sia suidheachaidhean sampaill air an còmhdachadh: r = 0,0.62,0.703,1.91,3.05, agus 4.14 mm air feadh an t-slighe radial a thaobh meadhan an t-suidheachaidh irradachaidh, mar a chithear ann am Fig.5.Is e na ceàrnagan an dàta teòthachd tomhaiste. aig suidheachadh an ablation air an stuth maothraidh a' dol am meud le bhith a' sìor fhàs irradachaidh. 'S e na teothaichean T as àirde aig a' mheadhan r=0 132.39,160.32,196.34，
205.57,206.95, agus 226.05C airson amannan irradachaidh de 1,2, 4,6,10, agus 20 s, fa leth. Teòiridh giùlan teirmeach airson clò bith-eòlasach 126】 agus teòiridh iomadachadh laser ann an clò bith-eòlasach 【27】 còmhla ri paramadairean optigeach eanchainn muc 1281.
Tha an atharrais air a dhèanamh le bhith a’ gabhail a-steach giùlan Gaussian a-steach. Leis gur e clò eanchainn porcine iomallach a th’ anns an stuth bith-eòlasach a thathas a’ cleachdadh san deuchainn, thathas a’ toirt aire do bhuaidh fala agus metabolism air an teòthachd, agus tha clò eanchainn muc air a dhèanamh nas sìmplidhe a-steach don. Tha geàrr-chunntas air na paramadairean a thathas a’ cleachdadh san atharrais ann an Clàr 1.Is e na lùban cruaidh a chithear ann am Fig.5 na sgaoilidhean teòthachd radial samhlachail a thaobh an ionaid ablation air an uachdar clò airson na sia irradachadh eadar-dhealaichte Tha e follaiseach bho Fig.5 gu bheil an dàta deuchainneach ag èirigh gu math leis na toraidhean samhlachail. Tha suidheachadh ablation a’ dol am meud mar a bhios an ùine irradia a’ dol am meud airson gach irradiation.55C, a tha a’ ciallachadh gu bheil ceallan fhathast gnìomhach anns na sònaichean uaine （T <55C） de na lùban ann am Fig.5.Sòn buidhe gach lùb (55C)60C） 。 Chithear ann am Fig.5 gu bheil na radii ablation samhlachail aig T = 60 ° Care0.774,0.873,0.993,1.071,1.198 agus 1.364 mm, fa leth, airson amannan irradachaidh de 1,2,46, 10, agus 20an, fhad 'sa tha an radii ablation samhlaichte aigT = 55C 0.805,0.908,1.037,1.134,1.271, agus 1.456 mm, fa leth. 2.394,3.098,3.604,4.509, agus 5.845 mm2 airson 1,2,4,6,10, agus 20an irradiation, fa leth.Tha an sgìre le collateral milleadh sgìre air a lorg a bhith 0.003,0.0040.006,0.013, agus 0.027 mm2.Chì sinn gu bheil na sònaichean ablation laser agus na sònaichean milleadh co-thaobhach ag àrdachadh leis an ùine irradachaidh. gu bhith 8.17%, 8.18%, 9.06%, 12.11%, 12.56%, agus 13.94% airson diofar amannan irradachaidh, a tha a 'ciallachadh gu bheil am milleadh co-thaobhach air na stuthan ablated beag.l tha dàta agus toraidhean atharrais a’ sealltainn gu bheil an leusair teann, àrd-chumhachd, uile-chruaidh 6.45 um ZGP-OPO a’ toirt seachad ablachadh èifeachdach de fhigheagan bith-eòlasach. Chaidh cumhachd cuibheasach as àirde de 1.53 W fhaighinn le cumhachd stùc de 3.65kW agus feart càileachd giùlan cuibheasach de M2 = 1.19.A’ cleachdadh an rèididheachd 6.45 um MIR seo, a Chaidh an cuairteachadh teodhachd air an uachdar maothraidh ablated a thomhas gu deuchainneach agus gu teòiridheach. Dh’ aontaich an dàta tomhaiste gu math leis na toraidhean samhlachail. airson a’ chiad uair.sgalp laser.