Nasce laser ultraveloce per applicazioni biomediche

I ricercatori hanno sviluppato un nuovo laser giallo compatto e ultraveloce ad alta potenza. Il laser sintonizzabile mostra un'eccellente qualità del fascio e aiuta a soddisfare la necessità di una pratica sorgente di luce gialla che emetta impulsi di luce ultraveloci.

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I ricercatori hanno utilizzato una conversione di frequenza non lineare in due fasi per convertire la luce laser a medio infrarosso in luce gialla che può essere sintonizzata da 570 nm a 596 nm. Questa gamma di lunghezze d’onda è utile per una varietà di applicazioni.
“La gamma spettroscopica giallo-arancione è altamente assorbita dall’emoglobina nel sangue, rendendo i laser con queste lunghezze d’onda particolarmente utili per applicazioni biomediche, trattamenti dermatologici e chirurgia oculare”. Ha dichiarato il membro del team di ricerca Anirban Ghosh del Photonic Sciences Lab presso il Physical Research Laboratory in India.
“Una sorgente laser gialla sintonizzabile a femtosecondi potrebbe un giorno offrire trattamenti medici che producono meno danni termici e sono più selettivi”.
Nella rivista The Optical Society (OSA) Optics Letters, i ricercatori guidati da Goutam K. Samanta descrivono come hanno usato un fenomeno ottico noto, come conversione di frequenza non lineare per convertire la luce laser a medio infrarosso in luce gialla che può essere sintonizzata da 570 nm a 596 nm.
“Noi dimostriamo una radiazione gialla robusta, ad alta potenza, ultraveloce e sintonizzabile in una configurazione sperimentale piuttosto semplice”; ha rilevato Ghosh. “Oltre alle applicazioni biomediche, si tratta di una ricercatissima gamma di lunghezze d’onda per la proiezione video a colori e potrebbe essere utilizzata per una varietà di applicazioni spettrali”.

Nasce laser ultraveloce: migliorare e ridurre le problematiche

Anche se gli studi hanno dimostrato che le emissioni laser nella gamma dello spettro giallo risultano ottimali per vari trattamenti medici, tali lunghezze d’onda sono di solito create utilizzando ingombranti e inefficienti laser a vapore di rame, laser a tintura e oscillatori ottici parametrici.
Queste sorgenti sono state utilizzate con successo per varie applicazioni, ma soffrono di uno o più inconvenienti come la bassa potenza media, la mancanza di un buon profilo spaziale del fascio; la regolazione limitata o inesistente della lunghezza d’onda e gli impulsi di uscita ad ampio raggio.
“I laser a femtosecondi sono importanti per molte applicazioni perché emettono un gran numero di fotoni in un breve periodo di tempo per fornire un’intensità molto alta e una precisione estremamente elevata senza causare alcun danno termico”; ha aggiunto Ghosh. “Tuttavia, non esiste un laser giallo a femtosecondi disponibile in commercio in grado di fornire tutti i parametri desiderati necessari per le applicazioni che trarrebbero vantaggio da questa gamma di lunghezze d’onda”.
Per affrontare queste limitazioni in un’unica configurazione sperimentale, i ricercatori hanno utilizzato un laser allo stato solido ultraveloce Cr2+:ZnS, sviluppato di recente, che emette un laser a stato solido ultraveloce Cr2+:ZnS nella gamma del medio infrarosso insieme ad un processo di raddoppio della frequenza a due stadi.
Il raddoppio della frequenza di un laser ultraveloce non è un processo facile e richiede l’identificazione del cristallo giusto per produrre un’emissione laser di qualità con le proprietà desiderate.

In conclusione

“Abbiamo raddoppiato la frequenza del laser ultraveloce a medio infrarosso con una lunghezza d’onda di picco a 2360 nm in due diversi cristalli non lineari e abbiamo utilizzato semplici componenti ottici disponibili in qualsiasi laboratorio di ottica standard per ottenere una sorgente laser gialla ad alta potenza, sintonizzabile e ultraveloce”;  conclude Ghosh.
“Come sottoprodotto, la nostra sorgente fornisce una radiazione ultraveloce accordabile ultraveloce nel vicino infrarosso con una sostanziale potenza media utile per vari campi, tra cui la spettroscopia, la lavorazione dei materiali e l’imaging”.
I test del nuovo laser hanno dimostrato che è in grado di fornire una potenza media massima di uscita superiore a 1 W con 130 impulsi di femtosecondi ad una velocità di ripetizione di 80 MHz con un eccezionale profilo del fascio spaziale. I ricercatori hanno anche osservato un’eccellente stabilità di potenza per una lunga durata.
I ricercatori prevedono di migliorare ulteriormente la durata degli impulsi del laser, l’efficienza e la compattezza. Stanno anche lavorando per ottimizzare il laser in modo che possa funzionare a temperatura ambiente per renderlo più pratico per un uso a lungo termine.

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