Léirítear léasair lár-infridhearg uile-soladach dlúth agus láidir (MIR) ag 6.45 um le meánchumhacht aschurtha ard agus cáilíocht léas gar-Gausach.Tá uaschumhacht aschurtha de 1.53 W le leithead bíge thart ar 42 ns ag 10 Baintear kHz amach trí úsáid a bhaint as ascaltóir paraiméadrach optúil ZnGeP2 （ZGP） (OPO）。Is é seo an meánchumhacht is airde ag 6.45 um d’aon léasair uile-staid soladach chomh fada agus is eol dúinn.Is é M2=1.19 an meánfhachtóir cáilíochta léasa.
Ina theannta sin, deimhnítear cobhsaíocht ardchumhachta aschuir, le luaineacht cumhachta níos lú ná 1.35% rms thar 2 h, agus is féidir leis an léasair oibriú go héifeachtach ar feadh níos mó ná 500 h san iomlán. Déantar tástáil ar fhíochán inchinne. Ina theannta sin, déantar anailís theoiriciúil ar an éifeacht damáiste comhthaobhachta den chéad uair, ar feadh ár n-eolas, agus léiríonn na torthaí go bhfuil cumas eisiblithe den scoth ag an léasair MIR seo, rud a fhágann gur féidir athsholáthar a dhéanamh ar léasair leictreoin saor in aisce.©2022 Optica Publishing Group

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

Tá feidhmchláir fhéideartha ag radaíocht léasair lár-infridhearg (MIR) 6.45 um i réimsí míochaine ardchruinneas mar gheall ar a buntáistí a bhaineann le ráta ablation substaintiúil agus damáiste comhthaobhachta íosta 【1】 Léasair leictreoin saor in aisce (FELs), léasair gaile strointiam, gás Úsáidtear léasair Raman, agus léasair soladstaide atá bunaithe ar ascalóir optúil paraiméadar-ric (OPO) nó giniúint minicíochta difríochta (DFG) go coitianta le foinsí léasair 6.45 um. iarratais. Is féidir le léasair gaile strointiam agus léasair gáis Raman na bandaí sprice a fháil, ach tá droch-chobhsaíocht ag an dá cheann, gearr ser-
Tá sé léirithe ag staidéir go dtáirgeann 6.45 um léasair soladstaide raon aoise damba teirmeach níos lú i bhfíocháin bhitheolaíocha agus go bhfuil a ndoimhneacht eisbeartachta níos doimhne ná iad siúd atá ag FEL faoi na coinníollacha céanna, a dheimhnigh gur féidir leo. a úsáid mar mhalairt éifeachtach ar FELs le haghaidh ablation fíocháin bhitheolaíoch 【2】. Ina theannta sin, tá na buntáistí a bhaineann le struchtúr dlúth, cobhsaíocht mhaith ag léasair soladach-stáit, agus

oibriú boird, rud a fhágann go bhfuil gealladh fúthu uirlisí chun foinse solais a6.45μn a fháil.Mar is eol go maith, tá ról tábhachtach ag criostail infridhearg neamhlíneacha sa phróiseas comhshó minicíochta a úsáidtear chun léasair MIR ardfheidhmíochta a bhaint amach. oiriúnach chun léasair MIR a ghiniúint. Áirítear leis na criostail seo an chuid is mó de na cailciginídí, mar AgGaS2 (AGS) 【3,41, LiInS2 (LIS) 【5,61, LilnSe2 (LISe) 【7】, BaGaS (BGS) , （ 】, agus BaGaSe (BGSe) 【10-12】, chomh maith leis na comhdhúile fosfar CdSiP2 (CSP) 【13-16】 agus ZnGeP2 (ZGP) 【17】 tá an dá líne comhchosúla móra. Mar shampla, is féidir radaíocht MIR a fháil ag baint úsáide as CSP-OPO. Mar sin féin, oibríonn an chuid is mó de CSP-OPO ar scála ama ultrashort (pico-agus femtosecond) agus déantar iad a phumpáil go sioncronach ag thart ar 1 um léasair atá faoi ghlas ag modh. SPOPO） tá socruithe casta ag córais agus tá siad costasach.Tá a meánchumhachtaí níos ísle freisin ná 100 mW ag thart ar 6.45 um 【13-16】 I gcomparáid le criostail CSP, tá trí damáiste léasair níos airde ag ZGPshold （60 MW/cm2）, seoltacht teirmeach níos airde (0.36 W/cm K）, agus comhéifeacht neamhlíneach inchomparáide （75pm/V）。 Dá bhrí sin, is criostail optúil neamhlíneach MIR den scoth é ZGP le haghaidh ardchumhachta nó ard-chumhachta. Feidhmchláir fuinnimh 【18-221.Mar shampla, taispeánadh cuas cothrom-árasán ZGP-OPO le raon tiúnta de 3.8-12.4 um arna phumpáil ag léasair 2.93 um. Ba é 6.6 um uasfhuinneamh aon-chuisle an tsolais idler ag 6.6 um. 1.2 mJ 【201. Maidir leis an tonnfhad sonrach de 6.45 um, baineadh amach uasfhuinneamh cuisle aon-mham de 5.67 mJ ag minicíocht athrá de 100 Hz trí úsáid a bhaint as cuas OPO fáinne neamhphlánach bunaithe ar chriostail ZGP. Le athrá minicíocht 200Hz, baineadh amach meánchumhacht aschuir de 0.95 W 【221. Chomh fada agus is eol dúinn, is é seo an chumhacht aschuir is airde a baineadh amach ag 6.45 um.Tugann staidéir atá ann faoi láthair le fios go bhfuil gá le meánchumhacht níos airde le haghaidh eisfhearadh fíocháin éifeachtach 【23】. Mar sin, bheadh ​​tábhacht mhór ag baint le forbairt foinse léasair phraiticiúil ard-chumhachta 6.45 um chun leigheas bitheolaíoch a chur chun cinn.Sa Litir seo, tuairiscímid léasair MIR 6.45 um uile-soladach simplí, dlúth a bhfuil meánchumhacht aschurtha ard aige agus atá bunaithe ar ZGP-OPO arna phumpáil ag nanosecond （ns）-pulse 2.09 um

léasair.Is é meánchumhacht aschurtha uasta an léasair 6.45 um ná suas le 1.53 W le leithead bíge de thart ar 42ns ag minicíocht athrá 10 kHz, agus tá cáilíocht léasa den scoth aige. Léiríonn an obair seo gur cur chuige éifeachtach é an léasair le haghaidh eisídiú fíocháin iarbhír, toisc go bhfeidhmíonn sé mar scalpel léasair.Déantar an socrú turgnamhach a sceitseáil i bhFíor.1.Déantar an ZGP-OPO a phumpáil ag léasair LD-pumpáilte baile 2.09 um Ho:YAG a sheachadann 28 W de mheánchumhacht ag 10 kHz.le ré bíge thart ar 102 ns. FWHM） agus meánfhachtóir cáilíochta bhíoma M2 de thart ar 1.7.MI agus M2 dhá scáthán 45 le sciath atá an-fhrithchaiteach ag 2.09 um. Cumasaíonn na scátháin seo rialú treo an bhíoma caidéil.Dhá lionsa fócasaithe (f1 = 100mm) , f2 = 100 mm） a chuirtear i bhfeidhm le haghaidh imbhuailte bíoma le trastomhas bhíoma de thart ar 3.5 mm sa chriostail ZGP. Úsáidtear aonraitheoir optúil (ISO) chun cosc ​​a chur ar an léas caidéil filleadh ar an bhfoinse caidéil 2.09 um.Pláta leath-tonn （HWP） ag 2.09 um úsáidtear chun rialú a dhéanamh ar an polarú an solas caidéil.M3 agus M4 scátháin chuas OPO, le cothrom CaF2 a úsáidtear mar ábhar tsubstráit.Tá an scáthán tosaigh M3 brataithe frith-machnamh (98%) le haghaidh an caidéil bhíoma agus brataithe ard-mhachnaimh (98%)) don idler 6.45 um agus 3.09 um tonnta comhartha.Tá an scáthán aschuir M4 an-fhrithchaiteach (98%） ag 2.09um agus 3.09 um agus ceadaíonn sé tarchur páirteach ar an idler 6.45 um.Gearrtar an criostail ZGP ag6-77.6 ° agusp = 45 ° le haghaidh meaitseáil chéim cineál-JⅡ 【2090.0 （o）6450.0 （o）+3091.9（e）】, atá níos oiriúnaí do thonnfhad sonrach agus táirgeacht solas paraiméadrach Is iad na toisí den chriostail ZGP ná 5mm x 6 mm x 25 mm, agus tá sé snasta agus frith-mhachnamh brataithe ar an dá ghné deiridh do na trí thonn thuas.Tá sé fillte i scragall indium agus seasta i doirteal teasa copair le fuarú uisce （T=16）。Is é fad na cuas 27 mm.Is é an t-am turais bhabhta den OPO ná 0.537 ns don léasair caidéil. Rinne an R an tairseach damáiste don chriostail ZGP a thástáil -on-I modh 【17】.Tomhaiseadh tairseach damáiste an chriostail ZGP a bheith 0.11 J/cm2 ag 10 kHz. sa turgnamh, a fhreagraíonn do dlús cumhachta buaic de 1.4 MW/cm2, atá íseal mar gheall ar an caighdeán sciath sách bocht.Déantar cumhacht aschuir an tsolais idler ginte a thomhas ag méadar fuinnimh (D, OPHIR, 1 uW go 3 W) ）, agus déantar monatóireacht ar thonnfhad an tsolais chomhartha ag speictriméadar (APE, 1.5-6.3 m) 。 a fháil cumhacht aschuir ard de 6.45 um, opti-mize againn an dearadh na paraiméadair an OPO.A insamhalta uimhriúil i gcrích bunaithe ar theoiric mheascadh trí-tonn agus cquations iomadú paraxial 【24,25】 ； san insamhalta, táimid ag úsáid a bhaint as na paraiméadair a fhreagraíonn do na coinníollacha turgnamhacha agus glacadh le cuisle ionchuir le próifíl Gaussach sa spás agus am. An gaol idir scáthán aschur OPO

déantar tarchur, déine cumhachta caidéil, agus éifeachtacht aschuir a bharrfheabhsú trí ionramháil a dhéanamh ar dhlús an bhíoma caidéil sa chuas chun cumhacht aschuir níos airde a bhaint amach agus ag an am céanna damáiste a sheachaint do chriostail ZGP agus na heilimintí optúla. Mar sin, tá an chumhacht caidéil is airde teoranta do thart ar 20 W le haghaidh oibríocht ZGP-OPO. Léiríonn torthaí ionsamhlaithe go n-úsáidtear cúplóir aschuir optamach le tarchur 50%, níl an buaic-dlús cumhachta uasta ach 2.6 x 10 W/cm2 sa chrios ZGP, agus meánchumhacht aschuir de níos mó ná 1.5 W is féidir a fháil.Figiúr 2 léiríonn an gaol idir an chumhacht aschuir tomhaiste an idler ag 6.45 um agus an chumhacht caidéil teagmhais.Is féidir a fheiceáil ó Fíor 2 go méadaíonn an chumhacht aschuir an idler monotonously leis an. cumhacht caidéil teagmhais. Comhfhreagraíonn tairseach an chaidéil do mheánchumhacht caidéil de 3.55WA baintear amach uaschumhacht aschurtha idler de 1.53 W ag cumhacht caidéil thart ar 18.7 W, a fhreagraíonn d'éifeachtúlacht chomhshó optúil-go-optúil of thart ar 8.20%% agus cumas comhshó candamach de 25.31%.Ar mhaithe le sábháilteacht fhadtéarmach, oibrítear an léasair ag gar do 70% dá uaschumhacht aschuir.Déantar cobhsaíocht an chumhachta a thomhas ag cumhacht aschurtha IW, mar léirithe in inset (a) i bhFíor.2.Fuarthas go bhfuil an luaineacht cumhachta tomhaiste níos lú ná 1.35% rms in 2 h, agus gur féidir leis an léasair oibriú go héifeachtach ar feadh níos mó ná 500 h san iomlán.Tonnfhad na toinne comhartha a thomhas seachas sin an idler mar gheall ar raon tonnfhad teoranta an speictriméadar （APE, 1.5-6.3 um） a úsáidtear inár dturgnamh. Tá tonnfhad an chomhartha tomhaiste dírithe ar 3.09 um agus tá leithead na líne timpeall 0.3 nm, mar a thaispeántar in inset (b) de Fíor.2.Déantar ansin tonnfhad lárnach an idler a asbhaint mar 6.45um.Is é fóta-bhrathadóir a bhraitheann leithead bíge an idler (Thorlabs,PDAVJ10) agus déantar é a thaifeadadh le hoscilloscope digiteach (Tcktronix，2GHz). ）。Tá tonnchruth ascalascóp tipiciúil le feiceáil i bhFíor.3 agus taispeánann sé leithead bíge de thart ar 42 ns.An leithead bígeIs é 41.18% níos cúinge don idler 6.45 um i gcomparáid leis an Pulse caidéil 2.09 um mar gheall ar an éifeacht caolú gnóthachan ama ar an bpróiseas chomhshó minicíocht nonlinear. Déantar 6.45 um idler a thomhas le léas léasair

anailísí （Spiricon,M2-200-PIII） ag 1 W de chumhacht aschurtha, mar a thaispeántar i bhFíor.4.Is iad na luachanna tomhaiste M2 agus M，2 ná 1.32 agus 1.06 feadh an x-ais agus an y-ais, faoi seach, a fhreagraíonn do meánfhachtóir cáilíochta léasa de M2 ​​= 1.19.Léiríonn an insct i bhFíor 4 an próifíl déthoiseach (2D) déine léasa, a bhfuil modh spásúil gar don Ghaúisis aige. Chun a fhíorú go soláthraíonn an chuisle 6.45 um abla-tion éifeachtach déantar turgnamh cruthú-ar-phrionsabail a bhaineann le héadánú léasair na hinchinne muiceola. Úsáidtear lionsa f=50 chun an léas bíge 6.45 um a dhíriú chuig ga waist de thart ar 0.75 mm. Déantar teocht an dromchla (T) den fhíochán bitheolaíoch mar fheidhm den suíomh gathacha r a thomhas le teirmeabús （FLIR A615） go sioncrónach le linn an phróisis ablation.Is iad na tréimhsí ionradaíochta ná 1 ,2,4,6,10, agus 20 s ag cumhacht léasair I W. I gcás gach ré ionradaíochta, tá sé phost samplach blatáilte: r=0,0.62,0.703,1.91,3.05, agus 4.14 mm feadh an treo gathacha maidir leis an lárphointe an suíomh ionradaíochta, mar a thaispeántar i bhFíor.5.Is iad na cearnóga na sonraí teocht tomhaiste.Tá sé le fáil i bhFíor.5 go bhfuil an teocht dromchla ag an suíomh ablation ar an fíochán méaduithe le méadú ré ionradaíochta.Is iad na teochtaí is airde T ag an lárphointe r=0 132.39,160.32,196.34,

205.57,206.95, agus 226.05C ar feadh tréimhsí ionradaíochta 1,2,4,6,10, agus 20 s, faoi seach. an teoiric seoltachta teirmeach maidir le fíochán bitheolaíoch126】 agus an teoiric iomadú léasair i bhfíochán bitheolaíoch 【27】 in éineacht le paraiméadair optúla inchinn muc 1281.
Déantar an t-ionsamhlú le toimhde go bhfuil ionchur Gaussach beam.Ós rud é go bhfuil an fíochán bitheolaíoch a úsáidtear sa turgnamh fíochán inchinn muiceoil scoite amach, an tionchar na fola agus meitibileacht ar an teocht neamhaird, agus tá an fíochán muc muc simplithe isteach sa. cruth sorcóra le haghaidh insamhalta-tion.Tá achoimre ar na paraiméadair a úsáidtear san insamhalta i dTábla 1.Is iad na cuair soladach a thaispeántar i bhFíor. Léiríonn siad próifíl teochta Gaussach ón lár go dtí an imeall.Tá sé soiléir ó Fíor 5 go bhfuil na sonraí turgnamhacha ag dul i bhfeidhm go maith leis na torthaí insamhlaithe.Tá sé soiléir freisin ó Fíor 5 go bhfuil an teocht insamhladh ag lár an méadaítear suíomh eiblithe de réir mar a mhéadaíonn fad an ionradaíochta do gach ionradaíocht.Tá sé léirithe ag taighde roimhe seo go bhfuil na cealla san fhíochán go hiomlán sábháilte ag na teochtaí thíos.55C, rud a chiallaíonn go bhfanann cealla gníomhach sna criosanna glasa （T<55C） de na cuair i bhFíor.5.Cuar gach crios buí (55C)60C） 。Is féidir a thabhairt faoi deara i bhFíor.5 go bhfuil na gathanna ablation insamhlaithe ag T=60°Care0.774,0.873,0.993,1.071,1.198 agus 1.364 mm, faoi seach, ar feadh tréimhsí ionradaíochta 1,2,46, 10, agus 20s, cé go bhfuil na gathanna ablation insamhladh agT = 55C ná 0.805,0.908,1.037,1.134,1.271, agus 1.456 mm, faoi seach. Tar éis anailís chainníochtúil a dhéanamh ar an éifeacht ablation, aimsítear an stua le cealla marbha go28. 2.394,3.098,3.604,4.509, agus 5.845 mm2 le haghaidh 1,2,4,6,10, agus 20s ionradaíochta, faoi seach.Tá an limistéar le limistéar damáiste comhthaobhachta a fuarthas a bheith 0.003,0.0040.006,0.0.013, agus 0.027 mm2.Is féidir a fheiceáil go n-ardaíonn na criosanna ablation léasair agus na criosanna damáiste comhthaobhachta leis an ré ionradaíochta.Sainmhínímid an cóimheas damáiste comhthaobhach le bheith ina chóimheas idir limistéar an damáiste comhthaobhachta ag 55C s T60C. Faightear an cóimheas damáiste comhthaobhachta go 8.17%, 8.18%, 9.06%, 12.11%, 12.56%, agus 13.94% le haghaidh amanna ionradaíochta éagsúla, a chiallaíonn go bhfuil an damáiste comhthaobhachta do na fíocháin blated beag. Dá bhrí sin, turgnamh cuimsitheachl léiríonn sonraí agus torthaí insamhalta go soláthraíonn an léasair dlúth, ardchumhachta, uile-soladach 6.45 um ZGP-OPO seo ablation fíocháin bhitheolaíocha éifeachtacha. Mar chonclúid, léirigh muid staid dhlúth, ardchumhachta, uile-soladach MIR pulsed 6.45 um foinse léasair bunaithe ar chur chuige ns ZGP-OPO. Fuarthas meánchumhacht uasta de 1.53 W le buaicchumhacht 3.65kW agus meánfhachtóir cáilíochta léasa de M2 ​​= 1.19. Ag baint úsáide as an radaíocht 6.45 um MIR seo,a Rinneadh turgnamh cruthúnas-ar-phrionsabal ar an ablation léasair fíocháin. Rinneadh an dáileadh teochta ar an dromchla fíocháin ablatáilte a thomhas go turgnamhach agus go teoiriciúil insamhladh. D'aontaigh na sonraí tomhaiste go maith leis na torthaí insamhlaithe. Thairis sin, rinneadh anailís teoiriciúil ar an damáiste comhthaobhachta den chéad uair. Deimhníonn na torthaí seo go dtugann ár léasair bíog MIR boird ag 6.45 um ablation éifeachtach fíocháin bhitheolaíocha agus go bhfuil acmhainneacht mhór aige a bheith ina uirlis phraiticiúil san eolaíocht leighis agus bhitheolaíoch, toisc go bhféadfadh sé a bheith in ionad FEL toirtiúil marscalpel léasair.