Lazereke înfrasor a navîn ya tev-qehwet (MIR) li 6,45 um bi hêza hilberana navînî ya bilind û qalîteya tîrêjê ya nêzîkî Gaussian-ê ya tevlihev û zexm tê destnîşan kirin. Hêza hilberana herî zêde 1,53 W bi firehiya nebza bi qasî 42 ns li 10 KHz bi karanîna oscilatorek parametrîkî ya optîkî (OPO) ZnGeP2 (ZGP) tête bidestxistin. Li gorî zanîna me ev hêza navînî ya herî bilind a 6,45 um ya her lazerek hemî-zelal e.Faktora kalîteya tîrêjê ya navîn M2=1,19 tê pîvandin.
Digel vê yekê, îstîqrara hêza hilberana bilind tê pejirandin, bi guheztinek hêzê ya kêmtir ji 1,35%rms di 2 demjimêran de, û lazer dikare bi tevahî ji 500 demjimêran zêdetir bi bandor bixebite. Bi karanîna vê pulsa 6,45 um wekî çavkaniya radyasyonê, rakirina heywanan. tevna mêjî tê ceribandin. Wekî din, li gorî zanîna me ya herî baş, bandora zirara hevokê ji hêla teorîkî ve ji bo yekem car tê analîz kirin, û encam destnîşan dikin ku ev lazera MIR xwedan şiyana ablation ya hêja ye, ku ew dike şûna potansiyel a lazerên elektronîkî yên belaş.©2022 Optica Publishing Group

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

Radyoya lazerê ya navîn-infrared (MIR) 6,45 um di warên dermanê deqîq-bilind de ji ber avantajên wê yên rêjeyek berbiçav û zirara herî kêm 【1】 【1】. Lazerên elektronîkî yên belaş (FELs), lasers, vapora strontium Lazerên Raman, û lazerên rewşa hişk ên ku li ser bingeha oscilatorek parametr-rîk optîkî (OPO) an hilberîna frekansa cudahiyê (DFG) bi gelemperî çavkaniyên lazerê yên 6,45 um têne bikar anîn. Lêbelê, lêçûna bilind, mezinahiya mezin, û avahiya tevlihev a FEL-ê wan sînordar dike. sepan. Lazerên vaporê yên stroncium û lazerên Raman ên gazê dikarin bandên armancê bi dest bixin, lê her du jî xwedan îstîqrara nebaş in, ser- kurt
cîgir dijî, û pêdivî bi lênêrîna tevlihev heye. Lêkolînan destnîşan kir ku lazerên 6,45 um di nav tevnên biyolojîkî de rêzek zirara germî ya piçûktir çêdikin û ku kûrahiya wan a ablation ji ya FEL-ê di heman şert û mercan de kûrtir e, ku piştrast kir ku ew dikarin ji bo rakirina tevna biyolojîkî 【2】 wekî alternatîfek bi bandor a FEL-ê were bikar anîn. Digel vê yekê, lazerên rewşa hişk xwedî avantajên avahiyek tevlihev, aramiya baş, û

operasyona ser sifrê, wan ji bo bidestxistina çavkaniya ronahiyê a6.45μn amûrên sozdar dike.Wekî ku tê zanîn, krîstalên infrasor ên nehêl di pêvajoya veguheztina frekansê de ku ji bo bidestxistina lazerên MIR-ê yên bi performansa bilind tê bikar anîn de rolek girîng dilîzin. Li gorî krîstalên infrared ên oksîtê yên ku 4 um qiraxa wan jêkirî ye, krîstalên ne-oksît baş in. ji bo çêkirina lazerên MIR guncan e. Van krîstal piraniya kalkojenîdên wekî AgGaS2 （AGS）【3,41，LiInS2 （LIS）【5,61， LilnSe2 （LIS，BaGa）9 】，û BaGaSe（BGSe）【10-12】), û hem jî pêkhateyên fosforê CdSiP2 (CSP) 【13-16】û ZnGeP2 (ZGP) her du jî ji bo 17 ne-teybetî yên mezin hene. Mînak, tîrêjiya MIR bi karanîna CSP-OPO-yan dikare were wergirtin. Lêbelê, pirraniya CSP-OPO-yan li ser pîvanek demê ya ultrakurt (pico-û femtosecond) dixebitin û bi hevdemî bi qasî 1 um lazerên bi moda kilîtkirî ve têne pomp kirin. Mixabin, ev OPO-yên hevdem têne pomp kirin. Pergalên SPOPO xwedan sazûmanek tevlihev û biha ne. Hêza navînî ya wan jî ji 100 mW kêmtir e li dora 6,45 um [13-16】. Li gorî krîstal CSP, ZGP xwedan xeterek lazerê ya bilindtir e.xwedan (60 MW/cm2), guheztinek germî ya bilindtir (0,36 W/cm K) û hevsengek nehêl a berawirdî (75pm/V) heye. Ji ber vê yekê, ZGP krîstalek optîkî ya nehêl a MIR-ê ya hêja ye ji bo hêza bilind an jî. sepanên enerjiyê 【18-221. Mînakî, valahiyek ZGP-OPO ya daîre ya bi rêjeyek 3,8-12,4 um ku ji hêla lazerek 2,93 um ve hatî pomp kirin, hate destnîşan kirin. Enerjiya herî zêde ya yek-pulse ya ronahiya bêkar di 6,6 um de bû. 1,2 mJ 【201. Ji bo dirêjiya pêlê ya taybetî ya 6,45 um, enerjiyek herî zêde ya yek-pulse ya 5,67 mJ bi frekansa dubarekirinê ya 100 Hz bi karanîna valahiyek zengila ne-planar OPO ya ku li ser bingeha krîstalek ZGP-yê ye hate bidestxistin. Bi dubarekirinê frekansa 200Hz,hêza hilberana navînî 0,95 W gihîştiye 【221. Bi qasî ku em dizanin, ev hêza hilberanê ya herî bilind e ku di 6,45 um de hatî bidestxistin.Lêkolînên heyî destnîşan dikin ku hêzek navînî ya bilindtir ji bo rakirina tevnvîsê ya bi bandor 【23】 hewce ye. Ji ber vê yekê, pêşkeftina çavkaniyek lazerê ya bi hêza bilind a pratîkî ya 6,45 um dê di pêşvebirina dermanê biyolojîkî de girîngiyek mezin be.Di vê Nameyê de, em lazerek MIR 6,45 um ya sade, tevhev-qehwet radigihînin ku xwedan hêza hilberîna navînî ya bilind e û li ser bingeha ZGP-OPO-ya ku ji hêla nanosecond (ns)-pulse 2,09 um ve hatî pomp kirin, radigihînin.

lazer. Hêza hilberana navînî ya herî zêde ya lazera 6,45 um heya 1,53 W bi firehiya nebza bi qasî 42 ns di frekansa dubarekirinê ya 10 kHz de ye, û xwedan qalîteya tîrêjê ya hêja ye. Bandora hilweşandinê ya lazera 6,45 um li ser tevna heywanan vekolîn tê kirin. Ev xebat nîşan dide ku lazer ji bo ablation tîsûk a rastîn nêzîkbûnek bi bandor e, ji ber ku ew wekî scalpelek lazerê tevdigere.Sazkirina ceribandinê di Fig.1 de hatiye xêzkirin. ZGP-OPO ji hêla lazerek LD-ya xwemalî ya 2,09 um Ho:YAG ve tê pomp kirin ku 28 W hêza navînî li 10 kHz dide. FWHM) û faktoreke kalîteya tîrêjê ya navînî M2 ya bi qasî 1.7.MI û M2 du 45 neynik in ku bi 2.09 um pir refleks e. Van neynik kontrolkirina rêgezê ya tîrêjê pompê dikin. Du lensên balkişandinê (f1 =100 mm). ,f2=100 mm) ji bo lihevhatina tîrêjê bi qalibê tîrêjê bi qasî 3,5 mm di krîstala ZGP-ê de têne sepandin. Ji bo pêşîlêgirtina vegerandina tîrêjê pompê ber bi çavkaniya pompeya 2,09 um ve îzolatorek optîkî (ISO) tê bikar anîn. (HWP) di 2.09 um de ji bo kontrolkirina polarîzasyona ronahiya pompê tê bikar anîn.M3 û M4 neynikên valahiyê yên OPO ne, bi CaF2-ya zevî wekî materyalê binerdê têne bikar anîn. Neynika pêşîn M3 ji bo pompê (%98) li dijî-refleksyonê tê pêçan. tîrêj û refleksa bilind (98%) ji bo pêlên sînyala 6,45 um bêkar û 3,09 um tê pêçan (98%). Neynika derçûyî M4 di 2,09 de pir refleks e (98%)um û 3,09 um û destûrê dide veguhestina qismî ya 6,45 um idler.Krîstala ZGP di 6-77,6° û p=45° de ji bo hevahengiya qonaxa tîp-JⅡ tê qut kirin 【2090.0 (o)6450.0 (o)+3091.9 (e)】), ku ji bo pîvanek pêleka taybetî guncantir û ronahiyê ye. firehiya xetê li gorî hevberdana qonaxa tîp-I. Pîvana krîstala ZGP 5 mm x 6 mm x 25 mm e, û ji bo sê pêlên jorîn li ser her du rûyên dawîn û li dijî reflekskirinê tê pêçandin. Di germahiya sifir a bi sarbûna avê de tê sabîtkirin (T=16). Dirêjahiya valahiyê 27 mm e. Dema gera dor a OPO ji bo lazera pompê 0,537 ns e. Me sînorê zirarê yê krîstala ZGP ji hêla R ve ceriband. Rêbaza -on-I 【17】. Bendavê zirarê yê krîstala ZGP bi 0,11 J/cm2 li 10 kHz hat pîvandin. Di ceribandinê de, bi lûtkeya hêzê ya 1,4 MW/cm2 re têkildar e, ku ji ber qalîteya pêlavê ya nisbeten nebaş.Hêza hilberana ronahiya betal a hilberandî bi metreyek enerjiyê (D,OPHIR), 1 uW heya 3 W) tê pîvandin, û dirêjahiya pêlê ya ronahiya nîşanê ji hêla spektrometerek (APE, 1,5-6,3 m) ve tê şopandin. 6,45 um hêzek hilberanê ya bilind bidest dixin, em sêwirana pîvanên OPO-yê xweştir dikin. Simulasyonek hejmarî li ser bingeha teoriya tevlihevkirina sê-pêlan û cquations belavkirina paraxial 【24,25】；di simulasyonê de, em Parametreyên li gorî şert û mercên ceribandinê bi kar tînin û di mekan û zeman de pêleka têketinê ya bi profîla Gaussian digirin.

veguheztin, xurtbûna hêza pompê, û karbidestiya hilberanê bi manîpulekirina dendika tîrêjê ya pompê ya di valahiyê de xweşbîn kirin da ku bigihîje hêza hilberana bilind û di heman demê de ji zirara krîstala ZGP û hêmanên optîk dûr dikeve. W ji bo operasyona ZGP-OPO. Encamên simulkirî destnîşan dikin ku dema ku hevgirêdanek hilberanê ya çêtirîn bi veguheztina% 50 tê bikar anîn, tîrêjiya hêza herî zêde tenê 2,6 x 10 W/cm2 di qirika ZGP-ê de ye, û hêza hilberana navînî ye. ji 1,5 W zêdetir dikare were bidestxistin. Xiflteya 2 têkiliya di navbera hêza hilberana bêderman a pîvandî ya li 6,45 um û hêza pompê ya qewimî de nîşan dide. Ji Fig.2 tê dîtin ku hêza hilberanê ya bêserûber bi yekdestî zêde dibe. Hêza pompê ya bûyerê.Berdêla pompê bi hêza pompê ya navînî ya 3,55WA ya herî zêde ya hilberana bêserûber a 1,53 W tê bidestxistin, di hêza pompê ya bi qasî 18,7 W de tê bidestxistin, ku ev yek bi karîgeriyek veguherîna optîkî-ji-optîkî re têkildar e.F bi qasî 8,20%% û guheztinek veguheztina kuantûmê ya 25,31%. Ji bo ewlehiya demdirêj, lazer bi% 70% ji hêza xweya herî zêde ya derketinê tê xebitandin. Stabiliyeta hêzê bi hêzek hilberanê ya IW tê pîvandin. Di navberê de (a) di Fig.2 de tê xuyang kirin. Tê dîtin ku guheztina hêza pîvandî di 2 saetan de ji %1,35 rms kêmtir e, û ku lazer dikare bi tevahî ji 500 demjimêran zêdetir bi bandor bixebite. Dirêjahiya pêla pêla sînyalê Li şûna ya bêkar tê pîvandin ji ber dirêjahiya pêlê ya tixûbdar a spektrometer (APE), 1,5-6,3 um) ku di ceribandina me de tê bikar anîn. Dirêjahiya pêlê ya pîvandinê li navenda 3,09 um ye û firehiya xetê bi qasî 0,3 nm e, wekî ku tê xuyang kirin. Di navberê de (b) ya Fig.2. Dûre dirêjahiya pêlê ya bêserûber wekî 6.45 um tê destnîşan kirin. Firehiya nebza bêserûber ji hêla fotodetektorek (Thorlabs, PDAVJ10) ve tê dîtin û ji hêla oscilloskopek dîjîtal (Tcktronixz) ve tê tomar kirin. ）。Forma pêlê ya oscilloskopê ya tîpîk di Fig.3 de tê nîşandan û firehiya nebşê bi qasî 42 ns nîşan dide. Firehiya nebzêji bo 6,45 um bêderman %41,18 tengtir e li gorî nebza pompeya 2,09 um ji ber bandora tengkirina demkî ya pêvajoya veguheztina frekansa nehêle. Wekî encamek, hêza pezê ya nebza bêkar a têkildar 3,56 kW ye. Faktora kalîteya tîrêjê ya 6,45 um idler bi tîrêjek lazerê tê pîvandin

Analîzator (Spiricon, M2-200-PIII) li 1 W ya hêza hilberanê, wekî ku di Fig.4 de tê xuyang kirin. Nirxên pîvandinê yên M2 û M，2 bi rêzê 1,32 û 1,06 li ser eksê x û y ê ne, ku bi Faktorek kalîteya tîrêjê ya navînî ya M2=1,19. Kêşeya Fig.4 profîla tundiya tîrêjê ya du-alî (2D) nîşan dide, ku moda cîhê ya nêzîkî Gaussian heye. azmûnek delîl-prensîpê ku tê de rakirina lazerê ya mêjiyê berazan tê de tête kirin.Lensek f=50 tête bikar anîn da ku tîrêjek nebza 6,45 um berbi tîrêjek bejnê ya bi qasî 0,75 mm ve bikişîne. Cihê ku li ser tevna mêjiyê berazan were rakirin. li bal tîrêja lazerê tê danîn. Germahiya rû (T) tevna biyolojîkî wekî fonksiyona cîhê radîkal r ji hêla termokamera (FLIR A615) ve bi hevdemî di dema pêvajoya ablation de tê pîvandin. Demjimêrên tîrêjê 1 in. ,2,4,6,10,û 20 s bi hêzeke lazerê ya I W. Ji bo her dirêjahiya tîrêjê, şeş pozîsyonên nimûne têne qelandin:r=0,0,62,0,703,1.91,3.05,û 4,14 mm bi riya radyal ve li gorî xala navendî ya pozîsyona tîrêjê, wekî ku di Fig.5 de tê xuyang kirin. Çargoşe daneyên germahiya pîvandî ne. Di Fig.5 de tê dîtin ku germahiya rû di pozîsyona ablasyonê ya li ser tevnê de bi zêdebûna dema tîrêjê re zêde dibe. Germahiya herî bilind T li xala navendê r=0 132.39,160.32,196.34 e.

205.57,206.95, û 226.05C ji bo dirêjahiya tîrêjê 1,2, 4,6,10, û 20 s, bi rêzê ve. teoriya gihandina germê ya ji bo tevna biyolojîkî126】û teoriya belavkirina lazerê di tevna biyolojîkî 【27】 bi parametreyên optîkî yên mêjiyê berazan 1281 re hevgirtî ye.
Simulasyon bi texmîna tîrêjek Gaussian ya têketinê tê kirin. Ji ber ku tevna biyolojîkî ya ku di ceribandinê de hatî bikar anîn tevna mêjiyê beraz veqetandî ye, bandora xwînê û metabolîzmê ya li ser germê nayê paşguh kirin, û tevna mêjiyê berazan di nav de tê hêsan kirin. şeklê silindirekê ji bo simulasyonê. Parametreyên ku di simulasyonê de têne bikar anîn di tabloya 1-ê de têne kurt kirin. Kêlên zexm ên ku di Fig.5 de têne xuyang kirin, dabeşên germahiya radîkal ên simulkirî yên li gorî navenda ablation li ser rûyê tevnê ji bo şeş tîrêjên cûda ne. demdirêj. Ew profîlek germahiya Gaussian ji navendê berbi derdor ve nîşan didin. Ji Fig.5 diyar e ku daneyên ceribandinê bi encamên simulkirî re baş li hev dikin. Ji Fig.5 jî diyar e ku germahiya simulkirî ya li navenda pozîsyona ablasyonê her ku dema tîrêjê ji bo her tîrêjê zêde dibe zêde dibe. Lêkolînên berê destnîşan kirin ku şaneyên di tevnê de di germahiya jêrîn de bi tevahî ewle ne.55C, ku tê vê wateyê ku şaneyên li deverên kesk (T<55C) yên di Fig.5 de çalak dimînin. Qada zer a her kevokê (55C)60C）。Di Fig.5 de tê dîtin ku tîrêjên ablation simulated li T=60°Care0.774,0.873,0.993,1.071,1.198 û 1.364 mm, bi rêzê ve, ji bo dirêjahiya tîrêjê 1,2,4. 10, û 20s, dema ku tîrêjên simulasyona ablation atT=55C bi rêzê ve 0.805,0.908,1.037,1.134,1.271, û 1.456 mm in. Piştî ku ji hêla mîqdar ve vekolîna bandora ablationê tê kirin, arca 8 bi 1 şaneyên mirî re tê dîtin. 2.394,3.098,3.604,4.509, û 5.845 mm2 ji bo 1,2,4,6,10, û 20 s tîrêjê, bi rêzê ve. Devera ku qada zirarê ya alîgir heye 0,003,0,0040,0106,0040.0106. û 0,027 mm2. Tê dîtin ku qadên rakirina lazerê û qadên zirarê yên alîgir bi dirêjahiya tîrêjê re zêde dibin. Em rêjeya zirara hevbeş diyar dikin ku di 55C s T60C de rêjeya zirara hevsengî be. bibe 8,17%, 8,18%, 9,06%, 12,11%, 12,56% û 13,94% ji bo demên cuda yên tîrêjê, ev tê vê wateyê ku zirara hevbeş a tevnên jêkirî piçûk e. Ji ber vê yekê, ceribandinek berfirehDaneyên l û encamên simulasyonê destnîşan dikin ku ev lazera kompakt, bi hêza bilind, hemî hişk a 6,45 um ZGP-OPO, rakirina bibandor a tevnên biyolojîkî peyda dike. Di encamê de, me rewşek tevlihev, hêza bilind, hemî hişk destnîşan kir. MIR çavkaniyek lazerê ya 6,45 um li ser bingeha nêzîkatiya ns ZGP-OPO pêl kir. Hêza navînî ya herî zêde 1,53 W bi hêza lûtkeya 3,65 kW û faktorek kalîteya tîrêjê ya navîn M2=1,19 hate bidestxistin. Bi karanîna vê tîrêjê MIR 6,45 um, a Ezmûna delîl-prensîbê ya li ser rakirina lazerê ya tevnê hate kirin. Dabeşkirina germahiyê ya li ser rûbera tevna ablated bi ezmûnî hate pîvandin û bi teorîkî hate simokirin. Daneyên pîvandinê bi encamên simulasyonê re baş li hev kirin. Ji bilî vê, zirara alikî bi teorîkî hate analîz kirin. cara yekem e. Van encaman piştrast dikin ku lazera meya pêlê MIR a sermasê ya li 6,45 um-ê hilberandina bi bandor a tîrêjên biyolojîkî pêşkêşî dike û xwedan potansiyelek mezin e ku di zanistiya bijîjkî û biyolojîkî de bibe amûrek pratîkî, ji ber ku ew dikare şûna FELek mezin bigire.scalpel laser.