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新型超快黄光激光器助力生物医学应用

发布:bianxl    |    2020-09-13 14:14    阅读:367
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新型超快黄光激光器助力生物医学应用

研究人员发明了一种全新的小型、超快、高功率的黄光激光器。这种可调谐激光器具有良好的光束质量,可满足实际应用中对于黄色超快脉冲的需求。

“血液中的血红蛋白对于黄色-橙色光谱范围的光吸收能力很强,因此这个波段的激光在生物医学、皮肤医学治疗和眼科手术中具有重要应用。”印度物理研究实验室光子科学研究小组的成员Anirban Ghosh说。“我们所研发的飞秒级、可调谐的黄色激光,未来将有望提供低热损伤、选择范围更广的医学治疗方式。”

Goutam K. Samanta带领的研究团队在美国光学学会期刊Optics Letters上详细描述了这一发现。他们使用被称为非线性转换(nonlinear frequency conversion)的方法,将中红外激光转换成为了570 nm到596 nm之间调谐的黄光。

“我们展示了一种强大的、高功率、超快可调谐的产生黄光的简单配置,” Ghosh说。“除了可用于生物医学方面,黄光同时也是全彩视频投影所急需的波段,同时可用于各类光谱应用中。”

图1 研究人员使用两次倍频将中红外激光转换为黄色激光,可在570nm-596nm范围内调谐。此波段可用于一系列应用中。Varun Sharma供图。

图1 研究人员使用两次倍频将中红外激光转换为黄色激光,可在570nm-596nm范围内调谐。此波段可用于一系列应用中。Varun Sharma供图。

制造更优的黄色激光器

研究表明,黄色激光是医学治疗的最佳波段。此前,研究人员通常使用大体积、低效率的铜蒸汽激光器、染料激光器和光学参量振荡器来产生黄色激光。尽管所产生的黄色激光成功用于各类应用,但是这种产生黄色激光的技术有很多局限性,比如平均功率低,空间波束分布差,波长可调性有限甚至压根不可调节,以及输出脉冲宽等。

“飞秒激光可在短时间内发射大量光子,强度高、精度高,且不造成热损伤,因此有着极其重要的应用。” Ghosh说。“然而,目前还没有可满足所有实际应用参数需求的商用飞秒黄色激光器。”

为了在一次实验中同时解决所有问题,研究人员将最近开发的中红外波段超快固态Cr2+: ZnS激光二次倍频,来制造黄色激光。

将超快激光倍频并不是一个简单的过程,需要使用合适的晶体来产生所需的高质量激光。“我们分别使用两个不同的非线性晶体,将峰值波长为2360nm的超快中红外激光器倍频,并使用任何标准光学实验室都有的简单光学组件来组建高功率、可调谐的超快黄色激光光源。” Ghosh说。“在此过程中,还可提供可调谐的超快近红外辐射,具有可观的平均功率,可用于光谱、材料处理和成像等领域。”

测试表明,在重复频率为80 MHz的情况下,新激光器可以提供超过1 W的最大输出平均功率。同时,长时间具有良好的功率稳定性。

研究人员计划进一步提高激光的脉冲持续时间、效率,减小激光器体积。他们还在努力优化激光,使其能在室温下工作,满足长期使用的需求。

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