Ny laser mid-infrared （MIR） compact sy matanjaka matanjaka amin'ny 6.45 um miaraka amin'ny herin'ny salan'isa avo lenta sy ny kalitaon'ny taratra akaiky Gaussian dia aseho. Ny hery avo indrindra amin'ny 1.53 W miaraka amin'ny sakan'ny pulse 42 ns eo ho eo amin'ny 10. Ny kHz dia tratra amin'ny alàlan'ny ZnGeP2（ZGP）oscillator paramétrique optique （OPO）.Ity no herin'ny salan'isa ambony indrindra amin'ny 6.45 um amin'ny laser solid-state rehetra araka ny fahalalantsika.Ny anton'ny kalitaon'ny taratra antonony dia refesina ho M2=1.19.
Ankoatr'izay, voamarina ny fahamarinan-toerana avo lenta avo lenta, miaraka amin'ny fiovaovan'ny herinaratra latsaky ny 1,35% rms mandritra ny 2 ora, ary ny laser dia afaka mandeha tsara mandritra ny 500 h amin'ny total. Ny vatan'ny ati-doha dia nozahana. Fanampin'izany, ny vokatry ny fahasimbana azo antoka dia nodinihina voalohany indrindra, araka ny fahalalantsika, ary ny valiny dia manondro fa ity laser MIR ity dia manana fahaiza-manao ablation tena tsara, ka mahatonga azy io ho fanoloana laser elektronika maimaim-poana.©2022 Optica Publishing Group
https://doi.org/10.1364/OL.446336
Mid-infrared (MIR) 6.45 um tamin'ny laser taratra dia mety azo ampiharina amin'ny fitsaboana avo lenta amin'ny sehatry ny fitsaboana noho ny tombony azony amin'ny tahan'ny ablation lehibe sy ny fahasimbana azo antoka kely indrindra 【1】. Laser elektronika maimaim-poana （FELs），laser etona strontium,gazy. Raman lasers, ary solid-state lasers mifototra amin'ny optical paramet-ric oscillator （OPO）na fahasamihafan'ny fahasamihafan'ny （DFG） dia matetika ampiasaina amin'ny loharano laser 6,45 um. Application.Strontium etona lasers sy entona Raman lasers dia afaka mahazo ny kendrena tarika, fa samy manana mahantra fahamarinan-toerana, fohy ser-
vice dia miaina, ary mitaky fikojakojana sarotra. Nasehon'ny fandinihana fa ny laser solid-state 6.45 um dia mamokatra taham-pahasimban'ny hafanana kely kokoa amin'ny tavy biolojika ary ny halalin'ny fanalana azy dia lalina kokoa noho ny an'ny FEL ao anatin'ny fepetra mitovy, izay nanamarina fa afaka izy ireo. azo ampiasaina ho solon'ny FELs ho an'ny fanalana sela biolojika 【2】. Fanampin'izany, ny laser solid-state dia manana tombony amin'ny rafitra matevina, fahamarinan-toerana tsara ary
tabletop fandidiana, ka mahatonga azy ireo fitaovana fampanantenana hahazoana loharano hazavana a6.45μn.Araka ny fantatra, ny kristaly infraroda tsy an-tserasera dia manana anjara toerana manan-danja amin'ny fizotran'ny fiovam-po matetika ampiasaina amin'ny fanatontosana lasers MIR avo lenta. Mety amin'ny famokarana lasers MIR. Ireo kristaly ireo dia ahitana ny ankamaroan'ny chalcogenides, toy ny AgGaS2 (AGS) 【3,41，LiInS2 （LIS）【5,61， LilnSe2 （LISe）【7】，BaGaS）(BGS) 】，sy BaGaSe（BGSe）【10-12】，ary koa ny fitambarana phosphorus CdSiP2（CSP）【13-16】ary ZnGeP2 （ZGP）【17】； fa ny roa farany tsy misy cofficient lehibe dia samy manana rela-ar. Ohatra, ny taratra MIR dia azo ampiasaina amin'ny CSP-OPOs. Na izany aza, ny ankamaroan'ny CSP-OPO dia miasa amin'ny mari-pamantarana ultrashort （pico-sy femtosecond） ary ampitaina amin'ny laser 1 um eo ho eo. Ny rafitra SPOPO) dia manana fanamboarana sarotra ary lafo. Ny herin'izy ireo dia ambany noho ny 100 mW eo amin'ny manodidina ny 6,45 um【13-16】. Raha ampitahaina amin'ny kristaly CSP, ny ZGP dia manana fahasimbana tamin'ny laser avo telo heny.shold（60 MW/cm2）（0.36 W/cm K）（0.36 W/cm K），ary coefficient nonlinear azo oharina (75pm/V). Fampiasana angovo 【18-221. Ohatra, ZGP-OPO lavaka fisaka fisaka miaraka amin'ny isan-karazany 3.8-12.4 um nopotehan'ny laser 2.93 um dia naseho. 1.2 mJ 【201. Ho an'ny halavan'ny onjam-peo manokana amin'ny 6.45 um, ny angovo tokana-pulse ambony indrindra amin'ny 5.67 mJ amin'ny famerimberenana matetika ny 100 Hz dia tratra tamin'ny alàlan'ny lavaka OPO tsy misy planar mifototra amin'ny kristaly ZGP. matetika ny 200Hz, ny salan'isan'ny herin'ny Output 0,95 W dia tratra 【221. Raha ny fantatra, io no ambony indrindra Output hery tratra tamin'ny 6,45 um.Ny fanadihadiana efa misy dia manoro hevitra fa ilaina ny hery avo lenta kokoa amin'ny fanalana ny tavy mahomby 【23】. Noho izany, ny fampivoarana loharano laser 6.45 um azo ampiharina amin'ny heriny dia tena manan-danja amin'ny fampiroboroboana ny fitsaboana biolojika.Ao amin'ity Taratasy ity, mitatitra ny laser MIR 6.45 um tsotra sy malefaka izay manana hery avo lenta avo lenta ary mifototra amin'ny ZGP-OPO atosiky ny nanosecond（ns）-pulse 2.09 um.
laser.Ny salan'isa ambony indrindra Output hery ny 6.45 um tamin'ny laser dia hatramin'ny 1.53 W amin'ny pulse sakan'ny eo ho eo 42ns amin'ny famerimberenana matetika ny 10 kHz, ary manana tsara taratra quality.The ablating vokatry ny 6.45 um tamin'ny laser sela amin'ny biby. Ity asa ity dia mampiseho fa ny laser dia fomba mahomby amin'ny fanesorana ny tissuc tena izy, satria miasa toy ny scalpel laser izy.Ny setup andrana dia sketched ao amin'ny sary.1. Ny ZGP-OPO dia paompy amin'ny LD-pompa 2.09 um Ho: YAG laser vita an-trano izay manome 28 W ny salan'isa hery amin'ny 10 kHz. miaraka amin'ny faharetan'ny pulse 102 ns eo ho eo FWHM）ary ny antonony momba ny kalitaon'ny taratra M2 eo ho eo amin'ny 1.7.MI sy ny M2 dia fitaratra roa 45 miaraka amin'ny coating izay tena hita taratra amin'ny 2.09 um. Ireo fitaratra ireo dia mamela ny fanaraha-maso ny taratra paompy. Lens roa mifantoka （f1 = 100mm ,f2=100 mm） dia ampiharina amin'ny fifandonan'ny taratra miaraka amin'ny savaivony taratra eo amin'ny 3.5 mm eo amin'ny kristaly ZGP. Ny isolator optika (ISO) dia ampiasaina mba hisorohana ny taratra paompy hiverina amin'ny loharano paompy 2.09 um. Plate antsasaky ny onjam-peo （HWP） amin'ny 2.09 um dia ampiasaina mba hifehezana ny polarization ny hazavana paompy. M3 sy M4 dia OPO lava-bato fitaratra, miaraka amin'ny fisaka CaF2 ampiasaina ho substrate fitaovana. Ny anoloana fitaratra M3 dia anti-reflection coated (98%) ho an'ny paompy. beam sy avo-reflected coated （98%） ho an'ny 6.45 um idler sy 3.09 um signal waves. The out-put fitaratra M4 dia tena misaintsaina（98%） amin'ny 2.09um sy 3.09 um ary mamela ny fifindran'ny ampahany amin'ny idler 6.45 um.Ny kristaly ZGP dia tapaka amin'ny 6-77.6 ° andp = 45 ° ho an'ny karazana-JⅡ mifanandrify amin'ny dingana 【2090.0 （o）6450.0 （o）+3091.9 （e）】, izay mety kokoa ho an'ny hazavana parametrika manokana ary manome hazavana parametric manokana. Ny haben'ny kristaly ZGP dia 5mm x 6 mm x 25 mm, ary voaporitra sy mifono anti-reflection amin'ny lafiny roa amin'ny lafiny roa amin'ny onjam-peo telo etsy ambony. raikitra ao anaty vata fampangatsiahana varahina misy rano mangatsiaka (T=16). -on-I fomba 【17】. Ny tokonam-baravaran'ny fahasimban'ny kristaly ZGP dia refesina ho 0.11 J/cm2 amin'ny 10 kHz. Ao anatin'ilay andrana, mifanandrify amin'ny hakitroky ny herin'aratra 1.4 MW/cm2，izay ambany noho ny somary mahantra kalitao coating.Ny herin'ny hazavana manjelanjelatra vokarina dia refesina amin'ny metatra angovo (D, OPHIR, 1 uW hatramin'ny 3 W), ary ny halavan'ny onjam-pahazavana dia arahin'ny spectrometer (APE, 1.5-6.3 m). Mahazo hery avo lenta amin'ny 6.45 um, dia manatsara ny famolavolana ny masontsivana ny OPO. Ny simulation numerical dia natao mifototra amin'ny teoria fampifangaroana onja telo sy ny fampielezam-peo paraxial 【24,25】； ao amin'ny simulation, izahay Ampiasao ny masontsivana mifanaraka amin'ny fepetra andrana ary alaivo ny pulse fampidirana miaraka amin'ny mombamomba Gaussian amin'ny habaka sy ny fotoana.
Ny fampitana, ny herin'ny paompy, ary ny fahombiazan'ny vokatra dia amboarina amin'ny alàlan'ny fanodikodinana ny habetsan'ny taratra paompy ao amin'ny lavaka mba hahazoana hery avo kokoa ary miaraka amin'ny fisorohana ny fahasimbana amin'ny kristaly ZGP sy ny singa optika. W ho an'ny ZGP-OPO fandidiana. Ny vokatra simulated dia mampiseho fa raha ampiasaina ny coupler output tsara indrindra miaraka amin'ny fampitana 50%, ny hakitroky ny hery ambony indrindra dia 2.6 x 10 W / cm2 ao amin'ny crys-tal ZGP, ary ny salan'isan'ny herinaratra. mihoatra ny 1,5 W dia azo alaina. Ny sary 2 dia mampiseho ny fifandraisana misy eo amin'ny herin'ny fandrefesana ny idler amin'ny 6,45 um sy ny herin'ny paompy tranga. Ny tokonam-baravaran'ny paompy dia mifanaraka amin'ny herin'ny paompy eo ho eo amin'ny 3.55WA mahery indrindra amin'ny famoahana herinaratra 1.53 W dia tratra amin'ny herin'ny paompy eo amin'ny 18.7 W, izay mifanaraka amin'ny fahombiazan'ny fiovam-po optique-to-optical of eo ho eo amin'ny 8.20%% sy ny fiovam-po quantum cfliciency ny 25.31%. Ho an'ny fiarovana maharitra, ny laser dia miasa amin'ny akaiky ny 70% ny ambony indrindra out-put hery. aseho amin'ny sisiny （a） ao amin'ny Fig.2. Hita fa latsaky ny 1.35% rms ny fiovaovan'ny hery refesina ao anatin'ny 2 ora, ary ny laser dia afaka miasa tsara mandritra ny 500 h amin'ny fitambarany. Ny halavan'ny onjam-peo famantarana dia refesina fa tsy ny an'ny idler noho ny fetran'ny halavan'ny onjam-n'ny spectrometer (APE，1.5-6.3 um) ampiasaina amin'ny andrana. Ao amin'ny inset （b） amin'ny Fig.2. Ny halavan'ny onjam-pon'ny idler dia 6.45um avy eo. Ny sakan'ny idler dia hita amin'ny alàlan'ny photodetector (Thorlabs, PDAVJ10) ary voarakitra amin'ny oscilloscope nomerika (Tcktronix，2GHz ）. Ny onjam-peo oscilloscope mahazatra dia aseho amin'ny sary 3 ary mampiseho ny sakan'ny pulse eo amin'ny 42 ns. Ny sakan'ny pulsedia 41,18% tery kokoa ho an'ny 6,45 um idler raha oharina amin'ny 2,09 um paompy pulse noho ny fananana ara-nofo narrowing vokatry ny nonlinear matetika fiovam-po process.Aho izany, ny mifanaraka idler pulse tampon'isa hery dia 3.56kW. 6,45 um idler dia refesina amin'ny taratra laser
analyzer （Spiricon,M2-200-PIII） amin'ny 1 W amin'ny herin'aratra, araka ny aseho amin'ny sary.4. Ny soatoavina refesina amin'ny M2 sy M，2 dia 1.32 sy 1.06 manaraka ny axe x sy ny y axis, tsirairay avy, mifanaraka amin'ny Ny anton'ny kalitaon'ny taratra antonony amin'ny M2 = 1.19. Ny insct ao amin'ny Fig.4 dia mampiseho ny mombamomba ny hamafin'ny taratra roa (2D), izay manana fomba spatial akaikin'ny Gaussian. Mba hanamarinana fa ny pulse 6.45 um dia manome abla-tion mahomby andrana manaporofo-n'ny foto-kevitra momba ny fanesorana tamin'ny laser ny atidoha kisoa no natao. Ny family f=50 dia ampiasaina mba hampifantohana ny taratra pulse 6.45 um amin'ny radius andilany eo amin'ny 0.75 mm. dia apetraka eo amin'ny ifantohan'ny taratra laser.Ny mari-pana ambony （T）n'ny tavy biolojika ho fiasan'ny toerana radial r dia refesina amin'ny thermocamera（FLIR A615） synchronously mandritra ny dingana ablation. Ny faharetan'ny taratra dia 1 ,2,4,6,10, ary 20 s amin'ny herin'ny laser an'ny I W. Ho an'ny faharetan'ny irradiation tsirairay, toerana enina enina no miparitaka: r = 0,0.62,0.703,1.91,3.05, ary 4.14 mm manaraka ny radial tari-dalana mikasika ny afovoan-toerana ny taratra toerana, araka ny aseho ao amin'ny sary.5. Ny efamira dia ny mari-pana mari-pana. Amin'ny toerana ablation eo amin'ny tavy dia mitombo amin'ny fitomboan'ny faharetan'ny taratra.
205.57,206.95, ary 226.05C ho an'ny irradiation faharetan'ny 1,2,4,6,10 sy 20 s, tsirairay avy. Ny teoria fampitaovana mafana ho an'ny tissue biolojika126】ary ny teoria amin'ny fampielezana laser amin'ny tavy biolojika 【27】 miaraka amin'ny masontsivana optika amin'ny atidoha kisoa 1281.
Ny simulation dia atao miaraka amin'ny fiheverana ny fidirana Gaussian beam. Koa satria ny sela biolojika ampiasaina amin'ny fanandramana dia mitoka-monina ny ati-doha kisoa, ny fitaoman'ny ra sy ny metabolism amin'ny mari-pana dia tsy noraharahiana, ary ny tadin'ny ati-doha kisoa dia nohamafisina ho amin'ny Ny endriky ny cylinder ho an'ny simulation.Ny mason-tsivana ampiasaina amin'ny simulation dia fintinina ao amin'ny tabilao 1. Ny curves solida aseho amin'ny sary.5 dia ny fizarana mari-pana amin'ny radial simulated momba ny foibe ablation eo amin'ny tontolon'ny tavy ho an'ny taratra enina samihafa. Izy ireo dia mampiseho ny mari-pana Gaussian manomboka amin'ny afovoany ka hatrany amin'ny periphery. Hita amin'ny sary 5 fa ny angon-drakitra andrana dia mifanaraka tsara amin'ny vokatra simulate. Mitombo ny toeran'ny fanalana rehefa mitombo ny faharetan'ny taratra tsirairay. Ny fikarohana teo aloha dia naneho fa ny sela ao amin'ny sela dia azo antoka tsara amin'ny hafanana ambany.55C, izay midika fa ny sela dia mijanona ho mavitrika ao amin'ny faritra maitso （T<55C） amin'ny curve amin'ny sary.5. Ny faritra mavo isaky ny curve（55C60C）。 Azo jerena ao amin'ny Fig.5 fa ny radii ablation simulated amin'ny T = 60 ° Care0.774,0.873,0.993,1.071,1.198 ary 1.364 mm, tsirairay avy, mandritra ny faharetan'ny taratra 1,2,4,6, 10, ary 20s, raha toa kosa ny radii ablation simulated amin'ny T = 55C dia 0.805,0.908,1.037,1.134,1.271, ary 1.456 mm, tsirairay avy. Rehefa nodinihina am-pahamalinana ny vokatry ny ablation, dia hita fa 82 ny arca misy sela maty. 2.394,3.098,3.604,4.509, ary 5.845 mm2 ho an'ny 1,2,4,6,10, ary 20s ny irradiation, tsirairay avy. ary 0,027 mm2. Hita fa mitombo ny faritra ablation laser sy ny faritra simba amin'ny antoka miaraka amin'ny faharetan'ny irradiation.Faritanay ny tahan'ny fahasimbana azo antoka ho ny tahan'ny faritra simba amin'ny 55C s T60C. Ny tahan'ny fahasimbana azo antoka dia hita ho 8.17%, 8.18%, 9.06%, 12.11%, 12.56%, ary 13.94% ho an'ny fotoana irradiation samihafa, izay midika fa kely ny fahasimban'ny sela ablated. Noho izany, experimenta feno.Ny angon-drakitra sy ny valin'ny simulation dia mampiseho fa ity laser compact, high-power, all-solid-state 6.45 um ZGP-OPO ity dia manome ablation mahomby amin'ny tissues biolojika. MIR pulsed 6.45 um tamin'ny laser loharano mifototra amin'ny ns ZGP-OPO fomba.Ny ambony indrindra salan'isa hery ny 1.53 W dia azo tamin'ny tampon'isa hery ny 3.65kW sy ny antonony antonony beam kalitao M2=1.19.Ampiasaina ity 6.45 um MIR taratra,a Ny fanandramana porofo momba ny fitsipika momba ny fanesorana tamin'ny laser ny tavy dia natao. Ny fizarana mari-pana eo amin'ny tampon'ny tavy ablated dia norefesina amin'ny fomba ara-teorika ary simu-lated ara-teorika. Nifanaraka tsara tamin'ny vokatra simulated ny angon-drakitra voarefy. Sambany. Ireo vokatra ireo dia manamarina fa ny tabletop MIR pulse laser amin'ny 6.45 um dia manolotra fanalefahana mahomby amin'ny tissucs biolojika ary manana hery lehibe ho fitaovana azo ampiharina amin'ny siansa ara-pitsaboana sy biolojika, satria mety hisolo ny FEL be dia be izy io.scalpel tamin'ny laser.