All about Photonics

Science/Research 詳細

バイオメディカル応用に役立つ超高速イエローレーザ

OL_404358_optical_setup

September, 17, 2020, Washington--インドのフォトニックサイエンスLabの研究チームは、新しいコンパクト、超高速、ハイパワーイエローレーザを開発した。そのチューナブルレーザは、優れたビーム品質を示し、超高速光パルスを出力する実用的なイエロー光源のニーズを満たすことになる。

インド、フィジカルリサーチ研究所、フォトニックサイエンスLab、研究チームメンバー、Anirban Ghoshは、「イエロー-オレンジスペクトル領域は、血液ヘモグロビンの吸収が強く、この波長のレーザは特にバイオメディカルアプリケーション、皮膚科処置、眼の手術に役立つ」とコメントしている。「ヘムト秒、チューナブルイエローレーザ光源は、熱損傷が少なく、選択性が強いので、いずれ医療処置に利用できる」。

優れたイエローレーザの開発
研究は、イエローのスペクトル領域でのレーザ発光は様々な医療処置に最適であることを示しているが、そのような波長は、普通は大きくて非効率な銅蒸気レーザ、色素レーザ、光パラメトリック共振器を使って作られる。これらの光源は、様々なアプリケーションに利用されているが、欠点がある。低い平均パワー、優れた空間プロファイルの欠如、波長可変やブロードな出力パルスの制約またはそれらがないこと。

「フェムト秒レーザは、多くのアプリケーションにとって重要である。短周期に多数のフォトンを放出し、熱損傷を起こすことなく、非常に高強度、高精度を実現するからである。しかし、この波長範囲から利益を受けるアプリケーションに必要とされる全ての所望のパラメタを提供できる商用入手可能なフェムト秒イエローレーザは存在しない」とGhoshは話している。

単一の実験構成でこうした制約に対処するために、研究チームは先頃開発した超高速固体Cr2+:ZnSを利用した。これは、中赤外範囲で発光し、二段の周波数倍増プロセスを利用する。超高速レーザを周波数倍増することは、簡単なプロセスではなく、適切な結晶を特定し、所望の特性を持つ高品質レーザ出力を必要とする。

「われわれは、ピーク波長2360nmの超高速中赤外レーザの周波数を2つの異なる非線形結晶で倍増した。標準的なオプティクス研究室で入手できる簡素な光コンポーネントを利用し、ハイパワー、チューナブル、超高速イエローレーザ光源を実現した。副産物として、われわれの光源は、非常に大きな平均パワーのチューナブル近赤外放射を生成する。分光学、材料加工、イメージングを含む多様な分野で有用である」。

新しいレーザのテストは、それが最大平均出力1W以上、繰り返しレート80MHzで130 fsパルス、傑出した空間ビームプロファイルであることを示した。研究チームは、長期にわたる優れた出力安定性も観察した。

研究チームは、そのレーザのパルス幅、効率、コンパクトさをさらに改善する計画である。また、長期利用に実用的となるように、それが室温動作可能となるように、そのレーザを最適化することに取り組んでいる。