Ny ultrahurtig gul laser klar til at gavne biomedicinske applikationer

Forskere har udviklet en ny kompakt og ultrahurtig, højeffekt gul laser. Den indstillelige laser udviser fremragende strålekvalitet og hjælper med at udfylde behovet for en praktisk gul lyskilde, der udsender ultrahurtige lysimpulser.

"Det gul-orange spektralområde absorberes i høj grad af hæmoglobin i blodet, gør lasere med disse bølgelængder særligt anvendelige til biomedicinske applikationer, hudbehandlinger og øjenoperationer, " sagde forskerteammedlem Anirban Ghosh fra Photonic Sciences Lab ved Physical Research Laboratory i Indien. "Et femtosekund, afstembar gul laserkilde kan en dag tilbyde medicinske behandlinger, der giver mindre termisk skade og er mere selektive."

I tidsskriftet The Optical Society (OSA). Optik bogstaver , forskere ledet af Goutam K. Samanta beskriver, hvordan de brugte et optisk fænomen kendt som ikke-lineær frekvensomdannelse til at konvertere melleminfrarødt laserlys til gult lys, der kan indstilles fra 570 nm til 596 nm.

"Vi demonstrerer en robust, høj effekt, ultrahurtig, indstillelig gul stråling i en ret simpel eksperimentel konfiguration, " sagde Ghosh. "Ud over biomedicinske applikationer, dette er et eftertragtet bølgelængdeinterval til fuldfarvevideoprojektion og kan bruges til en række forskellige spektrale applikationer. "

Bygger en bedre gul laser

Selvom undersøgelser har vist, at laseremittering i det gule spektralområde er optimalt til forskellige medicinske behandlinger, sådanne bølgelængder skabes normalt ved hjælp af omfangsrige og ineffektive kobberdamplasere, farvelasere og optiske parametriske oscillatorer. Disse kilder er blevet brugt med succes til forskellige applikationer, men de lider af en eller flere ulemper såsom lav gennemsnitseffekt, mangel på god rumlig stråleprofil, begrænset eller ingen bølgelængdeindstilling og brede udgangsimpulser.

"Femtosekundlasere er vigtige for mange applikationer, fordi de udsender et stort antal fotoner i en kort periode for at give en meget høj intensitet og ekstrem høj præcision uden at forårsage nogen termisk skade, "sagde Ghosh." Dog, der er ingen kommercielt tilgængelig femtosekund gul laser, der kan levere alle de ønskede parametre, der er nødvendige for de applikationer, der ville drage fordel af dette bølgelængdeområde."

For at løse disse begrænsninger i en enkelt eksperimentel konfiguration, forskerne brugte en nyligt udviklet ultrahurtig solid-state Cr2+:ZnS-laser, der udsender i midten af ​​infrarødt område sammen med en totrinsfrekvens-fordobling. Frekvensfordobling af en ultrahurtig laser er ikke en nem proces og kræver identifikation af den rigtige krystal for at producere et kvalitetslaseroutput med de ønskede egenskaber.

"Vi frekvensfordoblede den ultrahurtige mid-infrarøde laser med en maksimal bølgelængde ved 2360 nm i to forskellige ikke-lineære krystaller og brugte simple optiske komponenter, der er tilgængelige i ethvert standardoptisk laboratorium for at opnå høj effekt, indstillelig, ultrahurtig gul laserkilde, " sagde Ghosh. "Som et biprodukt, vores kilde giver justerbar ultrahurtig nær-infrarød stråling med betydelig gennemsnitseffekt, der er nyttig til forskellige felter, herunder spektroskopi, materialebehandling og billeddannelse."

Test af den nye laser viste, at den kan levere en maksimal udgangsgennemsnitlig effekt over 1 W med 130 femtosekundspulser ved en gentagelseshastighed på 80 MHz med en enestående rumlig stråleprofil. Forskerne observerede også fremragende kraftstabilitet over lang tid.

Forskerne planlægger at forbedre laserens pulsvarighed yderligere, effektivitet og kompakthed. De arbejder også på at optimere laseren, så den kan fungere ved stuetemperatur for at gøre den mere praktisk til langtidsbrug.