Компактлы һәм ныклы каты-урта хәлле урта инфракызыл （MIR） лазеры 6,45 см югары уртача чыгару көче һәм Гаусия нуры сыйфаты белән күрсәтелә. kHz ZnGeP2 （ZGP） оптик параметрик осиллатор using OPO using ярдәмендә ирешелә.Сыйфатның уртача факторы M2 = 1,19 дип үлчәнә.
Моннан тыш, 2 сәг. 1,35% рмнан кимрәк үзгәрүчәнлек белән, югары чыгу көче тотрыклылыгы расланган, һәм лазер барлыгы 500 сәгатьтән артык эффектив эшли ала. Моннан тыш, баш мие тукымасы сынала. Моннан тыш, гарантияләнгән зыян эффекты теоретик яктан беренче тапкыр анализлана, һәм нәтиҗәләр шуны күрсәтә: бу MIR лазерның абляция сәләтенә ия булуы, аны ирекле электрон лазерлар өчен потенциаль алыштыру.© 2022 Оптика нәшрият төркеме

https://doi.org/10.1364/OL.446336

Урта инфракызыл （MIR 45 6.45 ум лазер нурлары югары төгәл медицина өлкәләрендә потенциаль аппликацияләргә ия, зур абляция дәрәҗәсе һәм минималь залог зыяннары аркасында 【1】 .Бу электрон лазерлар （FELs） ， стронциум пар лазерлары, газ Оптик параметрга бай осиллатор （OPO） яки аерма ешлыгы （DFG based нигезендә Raman лазерлары, каты дәүләт лазерлары гадәттә 6.45 ум лазер чыганакларында кулланыла. Шулай да, FELларның югары бәясе, зурлыгы, катлаулы структурасы аларны чикли. кушымта.Стронтиум пар лазерлары һәм газ Раман лазерлары максат полосаларын ала ала, ләкин икесенең дә тотрыклылыгы начар, кыска сер
вице яши, һәм катлаулы хезмәт күрсәтүне таләп итә. Студентлар күрсәткәнчә, 6.45 см каты дәүләт лазерлары биологик тукымаларда кечерәк җылылык дамбасы диапазонын ясыйлар, һәм аларның абляция тирәнлеге шул ук шартларда FELныкыннан тирәнрәк, алар моны тикшерделәр. Биологик тукымаларны абляцияләү өчен FEL-ларга эффектив альтернатива буларак кулланылырга 【2 Моннан тыш, каты-лазерларның компакт структурасы, яхшы тотрыклылыгы, һәм өстенлекләре бар.

планшет операциясе, аларны яктылык чыганагы алу өчен перспектив кораллар итә.Билгеле булганча, югары эшлекле MIR лазерларына ирешү өчен кулланылган ешлыкны конверсияләү процессында сызыксыз инфра-кызыл кристалллар мөһим роль уйныйлар. MIR лазерларын ясарга яраклы. Бу кристаллларга күпчелек калькогенидлар керә, мәсәлән, AgGaS2 （AGS 41 41 3,41 ， LiInS2 （LIS 【, 5,61 ， LilnSe2 （LISe） 【7】 BaGaS （BGS） 8,9 】 ， Һәм BaGaSe （BGSe -12 -12 10-12】 well шулай ук ​​CdSiP2 （CSP 【13-16 the һәм ZnGeP2 （ZGP） 【17 the фосфор кушылмалары. Мисал өчен, MIR нурланышын CSP-OPOs ярдәмендә алырга мөмкин. Шулай да, күпчелек CSP-OPOлар ультратавыш （пико һәм фемтосекунд） вакыт масштабында эшлиләр һәм синхрон рәвештә 1 мм режимында бикләнгән лазерлар белән суырталар. Кызганычка каршы, бу синхрон рәвештә ОПО pump SPOPO） системалары катлаулы көйләүгә ия һәм кыйммәткә төшә. Аларның уртача көче шулай ук ​​100 мВттан түбән, 6,45 um 【13-16 around тирәсендә .ССП кристалллары белән чагыштырганда, ZGP лазерның зарарлылыгы зуррак.sh 60 МВт / см2 higher югары җылылык үткәргеч үткәргеч （0,36 Вт / см К） a һәм чагыштырма сызыксыз коэффициент pm 75 pm / V here here Шуңа күрә ZGP - югары көчле яки югары өчен MIR сызыксыз оптик кристалл. Энергия кушымталары 【18-221. Мисал өчен, 2,83 лазер белән суыртылган 3,8-12,4 ум көйләү диапазоны булган яссы яссы куышлы ZGP-OPO күрсәтелде. 1,2 mJ 【201. 200Гц ешлыгы, уртача чыгару көче 0,95 Ват 1. 221гә җитте. Без белгәнчә, бу 6.45 см га ирешкән иң югары чыгару көче.Элеккеге тикшеренүләр эффектив тукымаларны абляцияләү өчен уртача көчнең югары булуын күрсәтә 【23】 Шуңа күрә, практик югары көчле 6.45 ум лазер чыганагын үстерү биологик медицинаны пропагандалауда зур әһәмияткә ия булыр иде.Бу хатта без гади, компакт-каты MIR 6.45 um лазеры турында хәбәр итәбез, ул уртача чыгару көченә ия һәм ZGP-OPO нигезендә наносекунд белән суыртылган 2.09 um

лазер. 6,45 ум лазерның максималь чыгару көче 1,53 Ваттка кадәр, 10 кГц кабатлау ешлыгында импульсның киңлеге якынча 42нс, һәм аның искиткеч сыйфаты бар. 6.45 ум лазерның хайван тукымасына тәэсире. Бу эш лазерның скальпель ролен башкарган кебек, тукыманың абласы өчен эффектив алым булуын күрсәтә.Эксперименталь көйләү 1-нче рәсемдә сызылган. ZGP-OPO өйдә эшләнгән LD-насос 2.09 um Ho: YAG лазеры белән 10 кГц уртача көчне 28 Ватт белән тәэмин итә. FWHM） һәм уртача 1,2 ММ һәм M2 уртача нур сыйфаты факторы - ике 45 көзге, бу каплау белән 2,09 смда югары чагылыш таба. Бу көзгеләр насос нурын юнәлеш белән контрольдә тоталар. Ике фокуслы линза （f1 = 100mm , f2 = 100 мм ZGP кристаллында диаметры якынча 3,5 мм булган нур коллимациясе өчен кулланыла. Оптик изоляторда （ISO the насос нурының 2.09 насос чыганагына кире кайтуы өчен кулланыла. Ярты дулкынлы тәлинкә. 9 HWP 2.0 насос нурының поляризациясен контрольдә тоту өчен кулланыла. M3 һәм M4 - ОПО куышлы көзге, субстрат материал буларак кулланылган яссы CaF2 белән. Алгы көзге M3 насос өчен чагылышка каршы капланган （98%） 6.45 см эшсез һәм 3.09 ум сигнал дулкыннары өчен нур һәм югары чагылдырылган капланган （98%..um һәм 3.09 um һәм 6.45 um эшченең өлешчә тапшыру мөмкинлеген бирә.ZGP кристаллы 6-77,6 ° һәм p = 45 ° киселгән, JⅡ фазасына туры килү өчен 【2090.0 （o 50 6450.0 （o） +3091.9 （e） ，, бу билгеле дулкын озынлыгы өчен кулайрак һәм таррак параметрик яктылык бирә. I типтагы фазага туры килү белән чагыштырганда сызык киңлеге. ZGP кристаллының үлчәмнәре 5 мм х 6 мм х 25 мм, һәм ул өске өч дулкын өчен ике ягында да чистартылган һәм анти-чагылышка капланган. Ул индий фольга белән уралган һәм Су суыту белән бакыр җылыткычка тоташтырылган （T = 16） cav Бушлыкның озынлыгы 27 мм. ОПОның әйләнеп кайту вакыты насос лазеры өчен 0,537 нс. Без ZGP кристаллының зыян бусагасын R белән сынадык. -он-I ысулы 【17】 .ЗГП кристаллының зарар бусагасы 10 кГцда 0,11 J / см2 белән үлчәнде, экспериментта 1,4 МВт / см2 power көч тыгызлыгына туры килә. чагыштырмача начар каплау сыйфаты.Генерацияләнгән эшсез яктылыкның чыгу көче （D, OPHIR ， 1 uW - 3 W an energy энергия счетчикы белән үлчәнә һәм сигнал яктылыгының дулкын озынлыгы спектрометр белән күзәтелә （APE ， 1.5-6.3 m） order 6.45 ум югары чыгару көчен алыгыз, без ОПО параметрларының дизайнын оптимизациялибез. Санлы симуляция өч дулкынлы катнашу теориясе һәм симуляциядә парахиаль таралу qu 24,25 based based нигезендә башкарыла, без эксперимент шартларына туры килгән параметрларны кулланыгыз һәм космоста һәм вакытта Гаос профиле белән кертү импульсын алыгыз. ОПО чыгу көзгесе арасындагы бәйләнеш.

Трансмитанс, насос көченең интенсивлыгы, чыгару эффективлыгы югары куәткә ирешү өчен куыштагы насос нуры тыгызлыгын манипуляцияләү белән оптимальләштерелә, шул ук вакытта ZGP кристаллына һәм оптик элементларга зыян китермәсен. Шуңа күрә иң югары насос көче 20 белән чикләнә ZGP-OPO операциясе өчен W 1,5 Ваттан артыграк алырга мөмкин. 2-нче рәсемдә эшченең үлчәнгән чыгару көче белән 6.45 см га кадәр булган насос көче арасындагы бәйләнеш күрсәтелә. Насос бусагасы уртача насос көченә туры килә 3,55WA максималь эш көче 1,53 Ватт насос көченә якынча 18,7 Ваттка ирешә, бу оптик-оптик конверсия эффективлыгына туры килә of якынча 8,20 %% һәм квант конверсиясе 25,31% тәшкил итә. Озак вакытлы куркынычсызлык өчен лазер максималь чыгарылган көченең 70% ка якын эшли. Энергиянең тотрыклылыгы IW чыгару көчендә үлчәнә. 2-нче рәсемдә （a ins инсетта күрсәтелгән. 2лчелгән көченең үзгәрүчәнлеге 2 сәг. 1,35% тан ким түгел, һәм лазер барлыгы 500 сәгатьтән артык эффектив эшли ала. Сигнал дулкынының дулкын озынлыгы. Безнең экспериментта кулланылган спектрометрның чикләнгән дулкын озынлыгы диапазоны аркасында эшче урынына үлчәнә （APE ， 1,5-6.3 um measured үлчәнә. 2-нче рәсемнең （б ins инсеттасында эшченең үзәк дулкын озынлыгы 6,45ум дип чыгарыла. Эшченең импульс киңлеге фотодетектор （Торлабс, PDAVJ10 by тарафыннан табыла һәм санлы осиллоскоп （Tcktronix ， 2GHz. Typical typ Типик осиллоскоп дулкын формасы 3 нче рәсемдә күрсәтелгән һәм импульсның якынча 42 нс киңлеген күрсәтә.6,45 см эшче өчен 41,18% таррак, 2.09 ум насос импульсы белән чагыштырганда, сызыксыз ешлыкны үзгәртү процессының вакытлыча таралуы аркасында. Нәтиҗәдә, тиешле импульсның иң югары көче 3,56 кВт. 6.45 ум эшкәртүче лазер нуры белән үлчәнә

анализатор （Спирикон, M2-200-PIII Fig 1 Ватт көчендә, 4 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә. M2 = 1,19ның уртача нур сыйфаты факторы. 4 нче рәсемнең инсекты ике үлчәмле （2D） нур интенсивлыгын күрсәтә, аның Гаосиянең киңлек режимы бар. Чучка миенең лазерлы абласын үз эченә алган принципиаль эксперимент үткәрелә. 6.45 ум импульсының бил радиусына якынча 0,75 мм туплау өчен f = 50 линза кулланыла. лазер нуры фокусына куелган. Биологик тукыманың өслек температурасы （T the радиаль урнашу функциясе буларак термокамера белән үлчәнә （FLIR A615 ab абляция процессында синхрон рәвештә. Нурланыш озынлыгы 1 , I В.ның лазер көче белән 2,4,6,10 ， һәм 20 с.03,1.91,3.05 ， һәм 4,14 мм радиаль юнәлештә нурланыш позициясенең үзәк ноктасына карата, 5 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә. Квадратлар үлчәнгән температура мәгълүматлары. 5 нче рәсемдә өслек температурасы табыла. тукымалардагы абляция позициясендә нурланыш озынлыгы арта. r = 0 үзәк ноктасында иң югары температура 132.39,160.32,196.34 ，

205.57,206.95 ， һәм 226.05C нурланыш озынлыгы өчен 1,2，4,6,10 ， һәм 20 s. Килешү зыянын анализлау өчен, абсолют тукымалар өслегендә температураның бүленеше симуляцияләнгән. Бу эш алып барыла. биологик тукымалар өчен җылылык үткәрү теориясе126 biological һәм биологик тукымаларда лазер таралу теориясе 【27 por дуңгыз миенең оптик параметрлары белән берләштерелгән.
Симуляция Гаосия нуры кертү фаразы белән башкарыла. Экспериментта кулланылган биологик тукымалар изоляцияләнгән дуңгыз ми тукымасы булганга, кан һәм матдәләр алмашының температурага тәэсире санга сукмыйлар, һәм баш мие тукымасы гадиләштерелгән. Симула-цилиндр формасы. Симуляциядә кулланылган параметрлар 1-нче таблицада кыскача әйтелә. Озынлык. Алар үзәктән перифериягә кадәр Гаусия температурасы профилен күрсәтәләр. 5 нче рәсемнән күренгәнчә, эксперименталь мәгълүматлар симуляцияләнгән нәтиҗәләр белән яхшы үсә. Бу шулай ук ​​5 нче рәсемнән күренгәнчә, үзәкнең симуляцияләнгән температурасы. абразия позициясе һәр нурланыш өчен нурланыш озынлыгы арта барган саен арта. Элеккеге тикшеренүләр күрсәткәнчә, тукымалардагы күзәнәкләр түбәндәге температурада бик куркынычсыз.55C, димәк, 5 нче рәсемдә кәкреләрнең （T <55C green яшел зоналарда күзәнәкләр актив булып калалар.60C。 5Бу рәсемдә күзәтелергә мөмкин, симуляцияләнгән абляция радиосы T = 60 ° Care0.774,0.873,0.993,1.071,1.198 һәм 1,364 мм, нурланыш озынлыгы 1,2,4，6, 10 ， һәм 20с, симуляцияләнгән абляция радиосы T = 55C булганда, тиешенчә, 0.805,0.908,1.037,1.134,1.271 ， һәм1.456 мм. Абляция эффектын сан ягыннан анализлаганда, үле күзәнәкләр белән арка 1,882, 2.394,3.098,3.604,4.509 ， һәм 5,845 мм2, 1,2,4,6,10 ， һәм 20 нурланыш өчен, тиешенчә. һәм 0.027 мм2. Лазерлы абляция зоналары һәм залог зоналары нурланыш озынлыгы белән арта. Күрсәтелгән зыянның коэффициентын 55C s T60C. төрле нурланыш вакытлары өчен 8,17% ， 8.18% ， 9.06% ， 12.11% ， 12.56% ， һәм 13,94% булырга тиеш, димәк, беткән тукымаларның залоглары аз. Димәк, комплекслы экспериментl мәгълүматлар һәм симуляция нәтиҗәләре шуны күрсәтә: бу компакт, югары көчле, 6,45 см ZGP-OPO лазеры биологик тукымаларның эффектив абласын тәэмин итә. Йомгаклап әйткәндә, без компакт, югары көчле, бөтен каты дәүләтне күрсәттек. NG ZGP-OPO алымы нигезендә MIR 6.45 ум лазер чыганагын селтәде. Максималь уртача көче 1,53 Ваттның иң югары көче 3,65 кВт һәм уртача яктылык сыйфаты факторы M2 = 1.19. Бу 6.45 см MIR нурланышын кулланып, а Тукыманың лазерлы абласы буенча принципиаль эксперимент үткәрелде. Абляцияләнгән тукымалар өслегендә температураның бүленеше эксперименталь рәвештә үлчәнде һәм теоретик яктан симу-латланган. Measлчелгән мәгълүматлар симуляцияләнгән нәтиҗәләр белән яхшы килештеләр. Беренче тапкыр. Бу нәтиҗәләр раслый, безнең планшет MIR импульс лазеры 6.45 сәгатьтә биологик тукымаларның эффектив абласын тәкъдим итә һәм медицина һәм биология фәнендә практик корал булырга мөмкин, чөнки ул зур FELны алыштыра ала.лазер скальпель.