Шангајски институт за оптику и прецизне машине (СИПМ) напредује у антирезонантној Раман сонди са шупљим језгром са ниским позадинским шумом

Недавно је истраживачки тим из Центра за истраживање специјалног стакла и влакана, Одељења за напредне ласерске и оптоелектронске функционалне материјале, Шангајског института за оптику и прецизне машине, Кинеске академије наука (СИПМ) постигао напредак у области Раманових сонди за ниску позадину буке коришћењем два типа саморазвијених антирезонантних влакана са шупљим језгром са двоструком облогом (АР-ХЦФ), која су пројектована и произведена у компанији. језгра влакана (АР-ХЦФ) и екстерних оптичких модула за проширење функционалности комерцијалног Ренисхав Инвиа конфокалног микроскопског Раман спектрометра и додавање детекције на лицу места. Резултати су сажети као „Раман сонда без позадине на лицу места која користи антирезонантна антирезонантна антирезонантна влакна са двоструком облогом Резултати су објављени у Биомедицал Оптицс Екпресс под насловом „Раман сонда без позадине на лицу места која користи антирезонантна шупља влакна са двоструким омотачем „.
Конвенционална кварцна оптичка влакна са чврстим језгром се широко користе као сонде за Раманову детекцију јер су идеалан медијум за оптичке сигнале због малих губитака и широког прозора за пренос. Његова примена, иако може бити ослобођена ограничења облика узорка, величине и положаја, сопствени материјал од кварцног стакла интерагује са ласером пумпе да генерише веома јак сигнал позадинске буке, који има тенденцију да маскира Раманове спектралне информације узорка да се тестира. У претходним истраживачким извештајима, главно решење је коришћење сонде са више влакана, која користи различита влакна за спровођење побудног светла и прикупљање сигналног светла. Међутим, ово решење захтева и додавање оптичких компоненти као што су филтери на дисталном крају оптичког влакна, што не само да смањује ефикасност прикупљања сигнала, већ и повећава величину сонде.
Истраживачи су произвели два различита АР-ХЦФ-а са двоструким омотачем користећи метод слагања и извлачења, чији су попречни пресеци приказани на слици 1. Оба могу да ограниче ласерско светло да се спроводи углавном у шупљем језгру, што у великој мери смањује преклапање светлосног поља са кварцним материјалом самог влакна, чиме се у великој мери потискује кварцни шум у позадини. Након тестирања перформанси, две сонде са влакнима могу постићи око два реда величине потискивања кварцне позадинске буке у поређењу са традиционалним кварцним влакнима са чврстим језгром. Оба АР-ХЦФ-а су специјално дизајнирана за постизање малих губитака у видљивом и блиском инфрацрвеном опсегу и имају велики нумерички отвор (нумерички отвор, НА) спољне облоге (НА спољне облоге је већи од {{8} }.2, што је око десет пута више од језгра влакна). Овај рад карактерише коришћење само једног оптичког влакна као сонде за Раман детекцију, као и коришћење специјално дизајнираног модула екстерне оптичке путање за реализацију сонде у комбинацији са комерцијално доступним Ренисхав Инвиа конфокалним микро-Раман спектрометром, као приказан на слици 2. Модул је повезан са оригиналним интерфејсом сочива објектива спектрометра, који може да споји интерно емитовано ексцитационо светло у АР-ХЦФ, а такође може да преноси Раманов сигнал прикупљен од оптичке сонде назад на спектрометар за детекцију и анализу. Такође може проширити своју функцију детекције на лицу места док игра високе карактеристике тачности детекције инструмента. Изводљивост шеме је такође потврђена детекцијом неких чврстих и течних узорака помоћу сонде, као што је ин-ситу детекција АБС пластике, као што је приказано на слици 3. Очекује се да ће резултати имати шири изгледе за примену у мониторингу животне средине. , биомедицинске и друге области.

Слика 1. Предње фотографије на крају електронског микроскопа два антирезонантна оптичка влакна са шупљим језгром приказане су у (а) и (б), респективно, док (ц) и (д) приказују фотографије двају направљених позадинским осветљењем. оптички микроскоп, респективно.

Слика 2 Шематски дијаграм оптичке путање Раманове шеме сензора.

Слика 3 Слике (а) и (б) приказују резултате Рамановог спектра две врсте антирезонансних оптичких влакана са шупљим језгром који се користе као сонде за детекцију АБС пластике, респективно, где се наранџаста крива добија из узорка мереног сондом. , плава крива је позадински сигнал саме сонде, а жута крива су спектри добијени из узорка који је директно измерен Ренисхав Инвиа конфокалним микроскопом Раман спектрометром.