Научници развијају нову методу за излаз средње инфрацрвених ласера ​​велике снаге

Недавно је група научника предвођена Технолошким универзитетом Нанианг у Сингапуру (НТУ Сингапур) развила нову методу, која може да генерише интензивну ултра-брзу ласерску светлост, а очекује се да ће створити прецизну опрему која може да убрза „њушење“ загађивача у траговима. и штетних гасова.
Тренутно, ласери у инфрацрвеном опсегу имају способност да анализирају широк спектар супстанци у ваздуху за неколико минута, било да се ради о гасовима стаклене баште, токсинима, експлозивима или гасовима важним за људско здравље.
Од њих, јаки средње инфрацрвени ласери су посебно критични, подржавајући високо осетљиву опрему за даљинско откривање која може безбедно да открије чак и количине супстанци у траговима које је тешко открити у уобичајеним условима.
Међутим, тренутне технологије за производњу таквих ласера ​​суочавају се са изазовима. С једне стране, неке од метода захтевају строга лабораторијска окружења која не толеришу никакав облик сметњи, као што су вибрације, варијације температуре или влажности, што ограничава њихову примену у реалним окружењима. С друге стране, док неке методе могу да генеришу ласерско светло у нестабилним окружењима, интензитет није довољно јак да прецизно детектује количине супстанци у траговима.
Истраживачки тим са технолошког универзитета Нанианг у Сингапуру, на челу са доцентом Цханг Вонкеуном, успешно је решио горе наведене изазове коришћењем специјалног шупљег влакна и подешавањем дебљине његове унутрашње структуре. Нова метода може да генерише ласерско светло високе осветљености у средњем инфрацрвеном опсегу без ослањања на стабилно лабораторијско окружење.
Наша техника пружа нови начин за развој преносивих, ефикасних и брзих ласера ​​средњег инфрацрвеног спектра“, рекао је проф. Цханг. Ови ласери не морају да раде у строго контролисаном окружењу и стога се могу комбиновати са детекторима и користити директно на терену. да тестирамо и идентификујемо широк спектар непознатих супстанци, то значи да више не морамо да шаљемо узорке у лабораторије на тестирање, чак ни за количине супстанци у траговима, штедећи значајно време и ресурсе.
Технологија шупљих влакана, која омогућава ласерима средњег инфрацрвеног спектра (таласне дужине од 2-20 микрона) да покажу значајне предности приликом детекције супстанци. Многи молекули имају јединствена својства апсорпције за ласере у средњем инфрацрвеном опсегу, што ове ласере чини посебно ефикасним у идентификацији непознатих супстанци. Поред тога, средњи инфрацрвени ласер може прецизно препознати супстанце чак и када је вода присутна, без сметњи од стране молекула воде.
Доцент Цханг Вонкеун је путем компјутерских симулација открио да је променом дебљине зида микроцевчица са шупљим влакнима могуће претворити близу инфрацрвене ласере у средње инфрацрвене ласере велике снаге. Експериментални резултати су показали да су успели да створе средње инфрацрвене ласере са таласном дужином од 3-4 микрометара и вршном снагом до мегавата, што је далеко више од оне стандардне сијалице.
Професор ссамбастиен фсамвриер са Универзитета у Лиможу је прокоментарисао да се приступ тима технолошког универзитета Нанианг веома разликује од традиционалног сложеног нелинеарног аранжмана и пружа нови начин размишљања за производњу стабилних ласера ​​средњег инфрацрвеног спектра. Поред тога, будући да се шупља влакна могу спојити једно са другим, ово отвара могућност производње средње инфрацрвених ласера ​​без померања механичких делова.
Експериментални подаци показују да су ласери средњег инфрацрвеног спектра које је произвео тим око 1,000 пута моћнији од постојећих техника и довољно снажни да детектују трагове супстанци на великим удаљеностима.Проф. Чанг је даље приметио: „Са ласерима тако високог интензитета можемо постићи осетљивост без преседана и очекивати да ћемо користити ове уређаје за безбедно откривање трагова супстанци које је тешко открити конвенционалним методама. Супстанце које је тешко открити конвенционалним методама.“
Резултати овог истраживања не само да пружају техничку подршку за развој прецизније опреме за праћење животне средине, већ могу имати и важну улогу у области праћења здравља. На пример, откривањем нивоа метана у даху, техника би се могла користити за рани скрининг рака дебелог црева.
Гледајући унапред, истраживачки тим планира да додатно прошири опсег таласних дужина средњег инфрацрвеног ласера ​​како би побољшао његову способност детекције. Према речима доцента Џанга, метода теоретски може да произведе средње инфрацрвене ласере са таласним дужинама до 10 микрометара, што ће додатно проширити његову примену у областима као што су праћење животне средине и детекција безбедности.