په 6.45 um کې د لوړ اوسط تولید ځواک او د نږدې ګاؤس بیم کیفیت سره یو کمپیکٹ او قوي ټول - جامد حالت (MIR) لیزر په 10 کې نږدې 42 ns پلس پلن سره د 1.53 W اعظمي تولید ځواک ښودل شوی. kHz د ZnGeP2 (ZGP) آپټیکل پیرامیټریک اوسیلیټر (OPO) په کارولو سره ترلاسه کیږي. دا زموږ د غوره پوهې سره د هر ډول جامد حالت لیزر په 6.45 um کې ترټولو لوړ اوسط ځواک دی.د اوسط بیم کیفیت عامل M2=1.19 اندازه کیږي.
برسېره پردې، د لوړ تولید بریښنا ثبات تایید شوی، د 1.35٪ rms څخه لږ د 2 h په بریښنا کې بدلون سره، او لیزر کولی شي په ټولیز ډول د 500 ساعتونو څخه ډیر لپاره په اغیزمنه توګه پرمخ بوځي. د دې 6.45 um نبض د وړانګو سرچینې په توګه کارول، د څارویو خلاصول د مغز نسج ازمویل شوی دی. برسیره پردې، د جبران زیان اغیز په نظري توګه د لومړي ځل لپاره زموږ د غوره پوهې سره سم تحلیل شوی، او پایلې ښیي چې دا MIR لیزر د خلاصولو عالي وړتیا لري، دا د وړیا الکترون لیزرونو لپاره احتمالي بدیل جوړوي.© 2022 آپټیکا خپرندویه ډله
https://doi.org/10.1364/OL.446336
منځنی انفراریډ (MIR) 6.45 um لیزر وړانګې د لوړ دقیق درملو په برخو کې احتمالي غوښتنلیکونه لري ځکه چې د پام وړ خلاصون نرخ او لږترلږه تضمین زیان ګټې لري د رامان لیزرونه، او سولیډ سټیټ لیزرونه چې د آپټیکل پیرامیټ-ریک اوسیلیټر (OPO) یا توپیر فریکونسۍ نسل (DFG) پراساس دي په عموم ډول د 6.45 um لیزر سرچینې کارول کیږي. په هرصورت، د FELs لوړ لګښت، لوی اندازه، او پیچلي جوړښت د دوی محدودوي. غوښتنلیک. د سټرونټیم بخار لیزرونه او د ګاز رامان لیزرونه کولی شي هدف بډونه ترلاسه کړي ، مګر دواړه ضعیف ثبات لري ، لنډ سیر-
د 6.45 um جامد حالت لیزرونه په بیولوژیکي نسجونو کې د تودوخې د بند عمر اندازه کموي او دا چې د دوی د خلاصولو ژوروالی د ورته شرایطو لاندې د FEL په پرتله ژور دی، کوم چې دا تاییدوي چې دوی کولی شي د بیولوژیکي نسج تخریب 【2】 لپاره د FELs لپاره د مؤثره بدیل په توګه کارول کیدی شي. سربیره پردې، د جامد حالت لیزرونه د کمپیکٹ جوړښت ګټې لري، ښه ثبات، او
د میز ټاپ عملیات، د A6.45μn رڼا سرچینې ترلاسه کولو لپاره دوی ته ژمن وسیلې جوړوي.لکه څنګه چې ښه پیژندل شوي، غیر خطي انفراریډ کرسټالونه د فریکونسۍ د تبادلې په پروسه کې مهم رول لوبوي چې د لوړ فعالیت MIR لیزرونو ترلاسه کولو لپاره کارول کیږي. د اکسایډ انفراریډ کریسټالونو په پرتله د 4 um کټ آف څنډې سره، غیر آکسایډ کرسټالونه ښه دي. د MIR لیزرونو د تولید لپاره مناسب دی. په دې کرسټالونو کې ډیری کلکوجنایډونه شامل دي، لکه AgGaS2 【3,41【LiInS2【LIS【5,61【LilnSe2【LISe）】Ba7【Ba7 】، او BaGaSe（BGSe）【10-12】، همدارنګه د فاسفورس مرکبات CdSiP2）CSP）【13-16】او ZnGeP2（ZGP）【17【17】 په پراخه کچه دوه اړخیزې ګټې لري. د مثال په توګه، د MIR وړانګې د CSP-OPOs په کارولو سره ترلاسه کیدی شي. په هرصورت، ډیری CSP-OPOs په الټرا شارټ (pico-او femtosecond) وخت پیمانه کار کوي او د نږدې 1 um موډ لاک شوي لیزرونو لخوا په همغږي ډول پمپ کیږي. SPOPO）سیسټمونه یو پیچلي ترتیب لري او ګران دي. د دوی اوسط ځواک هم د 100 میګاواټو څخه کم دی په شاوخوا 6.45 um【13-16】. د CSP کرسټال سره په پرتله، ZGP د لیزر لوړ زیان لري.shold（60 MW/cm2））، لوړ حرارتي چلښت （0.36 W/cm K））، او د پرتلې وړ nonlinear coefficient （75pm/V）））. له همدې امله ZGP د لوړ ځواک یا لوړ بریښنا لپاره یو غوره MIR غیر خطي اپټیکل کرسټال دی. د انرژی غوښتنلیکونه 【18-221. د مثال په توګه، د 2.93 um لیزر په واسطه پمپ شوی د 3.8-12.4 um د ټونینګ رینج سره یو فلیټ فلیټ غار ZGP-OPO ښودل شوی. د idler رڼا اعظمي واحد نبض انرژي په 6.6 um کې وه 1.2 mJ 【201. د 6.45 um ځانګړي طول موج لپاره ، د 100 Hz تکرار فریکونسۍ کې د 5.67 mJ اعظمي واحد نبض انرژي د ZGP کریسټال پراساس د غیر پلاني حلقې OPO cavity په کارولو سره ترلاسه شوې. د تکرار سره د 200Hz فریکونسۍ، د اوسط تولید بریښنا 0.95 W ته رسیدلې 【221. تر هغه ځایه چې موږ خبر یو، دا ترټولو لوړ تولید ځواک دی چې په 6.45 um کې ترلاسه شوی.اوسنۍ مطالعې وړاندیز کوي چې د اغیزمن نسج تخریب لپاره یو لوړ اوسط ځواک اړین دی [23]. له همدې امله، د عملي لوړ ځواک 6.45 um لیزر سرچینې پراختیا به د بیولوژیکي درملو په وده کې خورا مهم وي.په دې لیک کې، موږ یو ساده، کمپیکٹ آل-سولډ-اسټیټ MIR 6.45 um لیزر راپور ورکوو چې د لوړ اوسط تولید ځواک لري او د ZGP-OPO پر بنسټ والړ دی چې د nanosecond (ns) - نبض 2.09 um لخوا پمپ شوی.
لیزر. د 6.45 um لیزر اعظمي اوسط تولید ځواک تر 1.53 W پورې دی چې د 10 kHz تکرار فریکونسۍ سره نږدې 42ns پلس پلنوالی لري، او دا د بیم غوره کیفیت لري. د حیوان په نسج باندې د 6.45 um لیزر کمولو اغیزه دا کار ښیي چې لیزر د ریښتیني نسج خلاصولو لپاره مؤثره طریقه ده، ځکه چې دا د لیزر سکالپل په توګه کار کوي.تجربوي ترتیب په انځور کې ترتیب شوی دی. ZGP-OPO د کور جوړ شوي LD-پمپ شوي 2.09 um Ho:YAG لیزر لخوا پمپ شوی چې په 10 kHz کې د 28 W اوسط بریښنا ورکوي. د نبض موده نږدې 102 ns（ FWHM) او د اوسط بیم کیفیت فاکتور M2 نږدې 1.7.MI او M2 دوه 45 عکسونه دي چې یو پوښ لري چې په 2.09 um کې خورا انعکاس کوي. دا عکسونه د پمپ بیم سمت کنټرول فعالوي. دوه فوکس کولو لینز （f1 = 100mm ,f2=100mm) په ZGP کرسټال کې د بیم قطر شاوخوا 3.5 mm قطر سره د بیم کولو لپاره کارول کیږي. یو نظری جلا کوونکی (ISO) د 2.09 um پمپ سرچینې ته د پمپ بیم بیرته راستنیدو مخنیوي لپاره کارول کیږي. نیم څپې پلیټ （HWP） په 2.09 um کې د پمپ د رڼا د قطبي کولو کنټرول لپاره کارول کیږي. M3 او M4 د OPO cavity عکسونه دي، د فلیټ CaF2 سره د سبسټریټ موادو په توګه کارول کیږي. د M3 مخکینۍ عکس د انعکاس ضد لیپت دی (98٪) د پمپ لپاره بیم او لوړ انعکاس لیپت شوی （98٪） د 6.45 um idler او 3.09 um سیګنال څپو لپاره. د وتلو عکس M4 خورا انعکاس دی（98٪） په 2.09 کېum او 3.09 um او د 6.45 um idler جزوي لیږد ته اجازه ورکوي.د ZGP کرسټال په 6-77.6 ° andp = 45 ° د ډول-JⅡ پړاو سره سمون خوري 【2090.0 （o）6450.0（o）+3091.9（e）】 （e））】 （（（））））، کوم چې د ځانګړي طول طول او پارا طول د پاراګرافي قطار لپاره ډیر مناسب دی. د لین ویډت د ټایپ-I پړاو سره پرتله کول. د ZGP کرسټال ابعاد 5mm x 6 mm x 25 mm دی، او دا د پورتنیو دریو څپو لپاره په دواړو پایو اړخونو کې پالش شوی او د انعکاس ضد لیپت دی. دا په انډیم ورق کې پوښل شوی او د مسو د تودوخې ډنډ کې د اوبو یخولو سره تنظیم شوی (T=16）). د غار اوږدوالی 27 ملي میتر دی. د پمپ لیزر لپاره د OPO د دورې سفر وخت 0.537 ns دی. موږ د R لخوا د ZGP کرسټال د زیان حد ازموینه وکړه. -on-I میتود 【17】. په تجربه کې د ZGP کرسټال د زیان کچه په 10 kHz کې 0.11 J/cm2 اندازه شوې، چې د 1.4 MW/cm2 لوړ بریښنا کثافت سره مطابقت لري، کوم چې د دې له امله ټیټ دی. نسبتا ضعیف کوټ کیفیت.د تولید شوي idler ر lightا د تولید ځواک د انرژي میټر (D,OPHIR, 1 uW څخه تر 3 W) پورې اندازه کیږي او د سیګنال څراغ د څراغ اوږدوالی د سپیکٹرو میټر (APE, 1.5-6.3 m) لخوا څارل کیږي. د 6.45 um لوړ تولید ځواک ترلاسه کړئ، موږ د OPO د پیرامیټرو ډیزاین غوره کوو. د شمیرې سمول د درې څپې مخلوط تیوري او پاراکسیل پروپاګیشن qquations 【24,25】； په سمولیشن کې ترسره کیږي. د تجربوي شرایطو سره په مطابقت کې پیرامیټرونه وکاروئ او په ځای او وخت کې د ګاسیان پروفایل سره د ان پټ نبض په غاړه واخلئ. د OPO تولید عکس ترمینځ اړیکه
لیږد، د پمپ بریښنا شدت، او د تولید موثریت په غار کې د پمپ بیم کثافت د مینځلو له لارې غوره کیږي ترڅو د لوړ تولید ځواک ترلاسه کړي پداسې حال کې چې په ورته وخت کې د ZGP کرسټال او نظری عناصرو ته د زیان رسولو مخه نیسي. W د ZGP-OPO عملیاتو لپاره. سمول شوي پایلې ښیي چې په داسې حال کې چې د 50٪ لیږد سره یو مطلوب تولید کوونکی کارول کیږي، په ZGP کریسټال کې د بریښنا اعظمي لوړ کثافت یوازې 2.6 x 10 W/cm2 دی، او د اوسط تولید بریښنا د 1.5 W څخه ډیر ترلاسه کیدی شي. شکل 2 د 6.45 um کې د idler د اندازه شوي تولیدي بریښنا او د پیښې پمپ بریښنا ترمینځ اړیکه ښیي. دا د انځور.2 څخه لیدل کیدی شي چې د idler د تولید ځواک په ناڅاپه توګه لوړیږي. د پیښې پمپ بریښنا. د پمپ حد د 3.55WA د اوسط پمپ بریښنا سره مطابقت لري د 1.53 W اعظمي idler تولید بریښنا نږدې 18.7 W په پمپ بریښنا کې ترلاسه کیږي ، کوم چې د نظری څخه تر نظری تبادلې موثریت سره مطابقت لريf نږدې 8.20% او د کوانټم تبادلې وړتیا 25.31%. د اوږدمهاله خوندیتوب لپاره، لیزر د خپل اعظمي آوټ پوټ بریښنا نږدې 70٪ کې کار کوي. د بریښنا ثبات د IW د تولید ځواک سره اندازه کیږي، لکه څنګه چې په انځور کې په انسیټ (a) کې ښودل شوي. دا معلومه شوه چې د اندازه شوي بریښنا انعطاف په 2 h کې له 1.35٪ rms څخه کم دی، او دا چې لیزر کولی شي په مجموع کې له 500 h څخه ډیر په اغیزمنه توګه کار وکړي. د سیګنال څپې موج اوږدوالی زموږ په تجربه کې د سپیکٹرومیټر (APE، 1.5-6.3 um) د محدود طول موج د حد له امله د idler پرځای اندازه کیږي. د اندازه شوي سیګنال طول موج په 3.09 um متمرکز دی او د کرښې عرض نږدې 0.3 nm دی، لکه څنګه چې ښودل شوي د انځور 2 په انسیټ (b) کې. بیا د idler مرکزي څپې اوږدوالی 6.45um اټکل کیږي. د idler نبض عرض د فوتوډیټیکټر (Thorlabs,PDAVJ10) لخوا کشف شوی او د ډیجیټل اوسیلوسکوپ (TGHzcktroni) په واسطه ثبت شوی. یو عادي اوسیلوسکوپ څپې شکل په 3 شکل کې ښودل شوی او د نبض پلنوالی شاوخوا 42 ns ښیي. د نبض پلنوالید 2.09 um پمپ نبض په پرتله د 6.45 um پمپ نبض لپاره 41.18٪ تنګ دی د غیر خطي فریکونسۍ تبادلې پروسې د لنډمهاله لاسته راوړنې محدود تاثیر له امله. په پایله کې د اړونده idler نبض لوړ ځواک 3.56kW دی. د بیم کیفیت فکتور 6.45 um idler د لیزر بیم سره اندازه کیږي
شنونکی （Spiricon,M2-200-PIII） په 1 W د تولید بریښنا کې، لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي. د M2 او M،2 اندازه شوي ارزښتونه په ترتیب سره د x محور او y محور سره په ترتیب سره 1.32 او 1.06 دي. د اوسط بیم کیفیت فاکتور د M2=1.19. د انځور.4 حشره د دوه اړخیز (2D) بیم شدت پروفایل ښیي، کوم چې نږدې ګاسیان ځایي حالت لري. د دې تصدیق کولو لپاره چې د 6.45 um نبض اغیزمن ابلاشن چمتو کوي، د اصولو ثبوت تجربه چې د پورسین دماغ لیزر خلاصول پکې شامل دي ترسره کیږي. یو f = 50 لینز د 6.45 um نبض بیم د شاوخوا 0.75 ملی میتر د کمر وړانګو ته متمرکز کولو لپاره ګمارل شوی. د پورسین دماغ نسج کې د خلاصیدو موقعیت د لیزر بیم په تمرکز کې ځای پر ځای شوی دی. د بیولوژیکي نسج د سطحې تودوخې (T) د ریډیل موقعیت د فعالیت په توګه r د تودوخې کیمرې په واسطه اندازه کیږي (FLIR A615) په همغږي توګه د خلاصیدو پروسې په جریان کې. د شعاع موده 1 ده. ,2,4,6,10، او 20s د I W په لیزر ځواک کې. د هرې شعاع دورې لپاره، د نمونې شپږ موقعیتونه په نښه شوي دي: r=0,0.62,0.703,1.91,3.05، او 4.14 mm د شعاعې لوري سره د شعاع د موقعیت د مرکز نقطې ته په پام سره، لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي. مربع د تودوخې اندازه شوي ډاټا دي. دا په انځور.5 کې موندل کیږي چې د سطحې تودوخې په نسج کې د خلاصولو موقعیت کې د شعاع د مودې په زیاتوالي سره وده کوي. د تودوخې لوړ حرارت T په مرکز نقطه r=0 کې 132.39,160.32,196.34 دی،
205.57,206.95، او 226.05C په ترتیب سره د 1,2,4,6,10, او 20 s د شعاع دورې لپاره. د جبران زیان تحلیل کولو لپاره، د بند شوي نسج په سطحه د تودوخې ویش سمول شوی دی. دا په ترتیب سره ترسره کیږي. د بیولوژیکي نسج لپاره د تودوخې لیږد تیوري 126】او په بیولوژیکي نسج کې د لیزر تکثیر تیوري 【27】 د پورسین دماغ 1281 نظری پیرامیټرو سره یوځای.
سمولیشن د ګاسین بیم د انپټ انګیرنې سره ترسره کیږي ځکه چې په تجربه کې کارول شوي بیولوژیکي نسج د پورسین دماغ نسج جلا شوی دی، د تودوخې په اړه د وینې او میټابولیزم اغیزې له پامه غورځول کیږي، او د پورسین دماغ نسج په ساده ډول د پورسین دماغ نسج دی. د سمول-شن لپاره د سلنډر شکل. په سمولیشن کې کارول شوي پیرامیټرې په 1 جدول کې لنډیز شوي. په 5 شکل کې ښودل شوي جامد منحني توزیع د نسج په سطحه کې د شپږ مختلف شعاعونو لپاره د خلاصولو مرکز په اړه د سمول شوي ریډیل تودوخې توزیع دي. دورې.دوی د مرکز څخه تر غاړی پورې د تودوخې د تودوخې پروفایل نندارې ته وړاندې کوي. دا د انځور.5 څخه څرګندیږي چې تجربه شوي معلومات د سمول شوي پایلو سره ښه سمون لري. دا هم د انځور.5 څخه څرګندیږي چې د تودوخې په مرکز کې سمول شوي تودوخه لکه څنګه چې د هرې شعاع لپاره د شعاع کولو موده ډیریږي د خلاصیدو موقعیت ډیریږي. تیرو څیړنو ښودلې چې په نسج کې حجرې په لاندې تودوخې کې په بشپړ ډول خوندي دي.55C، دا پدې مانا ده چې حجرې په شنو زونونو کې فعال پاتې کیږي (T<55C) په انځور کې د منحنی منحنی 5. د هر منحنی ژیړ زون (55C)60C）.دا په انځور.5 کې لیدل کیدی شي چې په T=60°Care 0.774,0.873,0.993,1.071,1.198او 1.364 mm په ترتیب سره د شعاع د دورې لپاره د 1,2,4,4، 1,2،4، 1.364 ملي مترو په اندازه د سمول شوي خلاصون وړانګې 10، او 20s، په داسې حال کې چې د سمول شوي خلاصولو وړانګې په T=55C کې په ترتیب سره 0.805,0.908,1.037,1.134,1.271، او 1.456 mm دي. کله چې د کمولو اغیزې په کمیتي ډول تحلیل شي، آرکا د 18 حجرو سره مړ کیږي. 2.394,3.098,3.604,4.509 ， and 5.845 mm2 د 1,2,4,6,10 او 20s شعاعو لپاره په ترتیب سره. د جبران زیان ساحه د 0.003,0.0040.006,001,001,001,001,003,0040,006,000. او 0.027 mm2. دا لیدل کیدی شي چې د لیزر د خلاصولو زونونه او د تاوان زونونه د شعاع د مودې سره زیاتیږي. موږ د جبران زیان تناسب تعریف کوو ترڅو د جبران زیان ساحې تناسب په 55C s T60C کې د جبران زیان تناسب وموندل شي. د 8.17٪، 8.18٪، 9.06٪، 12.11٪، 12.56٪، او 13.94٪ د مختلفو شعاعو وختونو لپاره، دا پدې مانا ده چې د بند شوي نسجونو تاوان لږ دی. له همدې امله، هراړخیز تجربهl ډاټا او سمولیشن پایلې ښیي چې دا کمپیکٹ، لوړ ځواک، ټول جامد حالت 6.45 um ZGP-OPO لیزر د بیولوژیکي نسجونو اغیزمن کمول چمتو کوي. په پایله کې، موږ یو کمپیکٹ، لوړ ځواک، ټول جامد حالت ښودلی. MIR د 6.45 um لیزر سرچینې د ns ZGP-OPO کړنالرې پراساس پلس شوی. د 1.53 W اعظمي اوسط ځواک د 3.65kW لوړ ځواک او د اوسط بیم کیفیت فاکتور M2=1.19 سره ترلاسه شوی. د دې 6.45 um MIR وړانګو په کارولو سره ، a د نسجونو د لیزر کمولو په اړه د اصولو ثبوت تجربه ترسره شوه. د بند شوي نسج په سطح کې د تودوخې ویش په تجربوي توګه اندازه شوی او په تیوریکي توګه سمو لیټ شوی. اندازه شوي ډاټا د سمول شوي پایلو سره ښه موافقه کړې. سربیره پردې، جبران زیان په تیوریکي توګه تحلیل شوی. د لومړي ځل لپاره. دا پایلې تاییدوي چې زموږ د میز ټاپ MIR نبض لیزر په 6.45 um کې د بیولوژیکي نسجونو اغیزمن کمولو وړاندیز کوي او په طبي او بیولوژیکي ساینس کې د عملي وسیلې په توګه خورا لوی ظرفیت لري، ځکه چې دا کولی شي د لوی FEL ځای ونیسي.یو لیزر سکالپل.