Srednji{0}}infracrveni (MIR) spektar, koji se obično proteže od 2 do 20 mikrometara, poznat je kao "regija molekularnog otiska prsta". To je zato što se ovdje nalaze karakteristični vrhovi apsorpcije vibracija za veliku većinu molekula plina i tekućine. Ovo jedinstveno fizičko svojstvo daje MIR tehnologiji ključnu ulogu kako u fundamentalnim naučnim istraživanjima tako iu industrijskim aplikacijama. Razvoj odsrednja{0}}infracrvena optička vlaknasada prebacuje ovu tehnologiju sa glomaznih slobodnih-prostornih optika u novu eru kompaktnih, fleksibilnih i veoma robusnih aplikacija za sve{1}}optike.
Spektralni senzor i detekcija gasa
Najdirektnija primjena MIR vlakana je u spektralnom sensingu. Koristeći fluoridna ili halkogenidna staklena vlakna, naučnici su konstruisali sve -sisteme apsorpcione spektroskopije superkontinuuma vlakana. Na primjer, kombinovanjem gasnih ćelija sa -supljim jezgrom, istraživači su uspješno otkrili metan (CH₄) u opsegu od 7,7 μm sa osjetljivošću od čak 20 ppm. Još značajnije, sonda sa spiralnim vlaknima zasnovana na teluru-baziranom na halkogenidnom staklu, koristeći evanescentno poboljšanje polja, omogućava in{8}}beskontaktno praćenje isparljivih organskih jedinjenja (VOC), pa čak i komponenti elektrolita litijumske baterije, preko ultrade{{10} 5} elektrolita, ultrade{{10} 5} . pokazujući odličnu dugoročnu-stabilnost. Ova tehnologija, koja pametno savija optički put na dohvat ruke, pruža revolucionarni alat za analizu na mreži za praćenje životne sredine i energetske/hemijske industrije.
Laserska obrada i obrada materijala
U sektoru industrijske proizvodnje, MIR laseri sa vlaknima otvaraju nove dimenzije u preradi. Mnogi polimeri i stakla su transparentni do skoro-infracrvene svjetlosti, ali pokazuju snažnu intrinzičnu apsorpciju u MIR opsegu od 2,8-3,0 μm (zbog O-H i C-H vibracija istezanja). Koristeći ovo svojstvo, laseri sa Braggovom rešetkom (FBG) na bazi fluoridnih vlakana mogu postići efikasno spajanje bez ljepila-bez ljepila, kao što je povezivanje PMMA plastičnih optičkih vlakana, sa efikasnošću termičkog spajanja preko 20 puta većom od skoro{10}}infracrvenih lasera. Nadalje, MIR vlakna se mogu koristiti za preciznu obradu stakla od natrijevog -kreča, nudeći manju zonu toplotnog utjecaja i bolji kvalitet rubova u poređenju sa tradicionalnim 10,6 μm CO₂ laserima.
Biomedicinske aplikacije i snimanje
Fleksibilnost MIR vlakana daje im značajan potencijal u biomedicini. Istraživački tim na Univerzitetu Tohoku razvio je vlakno sa više-jezgara sastavljeno od 245 anti-rezonantnih šupljih optičkih vlakana, ukupnog prečnika od samo 1 mm. Ovo vlakno pokazuje niske{6}}prenosne gubitke u opsegu od 3-4 μm i, u kombinaciji sa hemisferičnim sočivom na vrhu, može se umetnuti u radni kanal endoskopa za infracrveno termalno snimanje, nudeći nove mogućnosti za minimalno invazivnu dijagnostiku. Osim toga, sama MIR vlakna velike snage služe kao idealni hirurški laserski izvori za precizno rezanje i ablaciju.
Nelinearna optika i novi izvori svjetlosti
Kako bi se prevazišla ograničenja snage i stabilnosti tradicionalnih fluoridnih vlakana izvan opsega 4-5 μm, novi materijali se stalno pojavljuju. Nedavno razvijena fluoroteluritna stakla (kao što je TBAY vlakna) poseduju nelinearni koeficijent za red veličine veći od tradicionalnih materijala, zajedno sa odličnom hemijskom i termičkom stabilnošću. Ovo je omogućilo da se generišu podesivi ultrabrzi impulsi sa centrom od 4,6 μm u vlaknu dugom samo 13 cm, što je ranije zahtevalo nekoliko metara vlakana. Ovaj uređaj{7}}centimetarske skale otvara put razvoju prenosive opreme za detekciju koja se može postaviti na teren.
Zaključak i Outlook
Od izuzetno osjetljivog praćenja plina u okolišu i visoke{0}}precizne napredne obrade materijala do najsavremenijeg{1}}medicinskog snimanja i nelinearne fotonike, tehnologija MIR vlakana duboko preoblikuje pejzaž višestrukih polja. Kako procesi proizvodnje fluoridnih, halkogenidnih i novih staklenih vlakana od fluorotelurita nastavljaju da sazrijevaju, a sa-integracijom svih pasivnih komponenti kao što su Braggove rešetke i spojnice od vlakana, svjedočit ćemo kompaktnijim, efikasnijim i stabilnijim svim-sistemima MIR od vlakana koji prelaze iz laboratorija za nacionalnu industriju u zdravstvenu industriju, široku upotrebu u zdravstvu i nacionalna bezbednost.