Sefydliad Opteg A Pheirianwaith Cywirdeb Shanghai (SIPM) yn Gwneud Cynnydd mewn Archwiliwr Raman Ffibr Hollow-Craidd Gwrth-sonyddol Gyda Sŵn Cefndir Isel

Yn ddiweddar, mae tîm ymchwil o'r Ganolfan Ymchwil Gwydr a Ffibr Arbennig, Adran Deunyddiau Gweithredol Laser a Optoelectroneg Uwch, Sefydliad Opteg a Pheirianwaith Manwl Shanghai, Academi Gwyddorau Tsieineaidd (SIPM) wedi gwneud cynnydd ym maes stilwyr Raman ar gyfer cefndir isel sŵn trwy ddefnyddio dau fath o ffibrau craidd gwag gwrth-gyseinio deuol hunanddatblygedig (AR-HCF), sydd wedi'u dylunio a'u gwneud yn fewnol. ffibrau craidd (AR-HCFs) a modiwlau optegol allanol i ehangu ymarferoldeb sbectromedr microsgopeg Raman confocal masnachol Renishaw Invia ac ychwanegu canfod yn y fan a'r lle. Crynhoir y canlyniadau fel "chwiliwr Raman di-gefndir yn y fan a'r lle gan ddefnyddio gwrth-cladin dwbl Cyhoeddwyd y canlyniadau yn Biomedical Optics Express o dan y teitl "Hiliwr Raman di-gefndir yn y fan a'r lle gan ddefnyddio ffibrau craidd gwag gwrth-gyseiniol â chladin dwbl " .
Defnyddir ffibrau optegol craidd solet cwarts confensiynol yn eang fel stilwyr ar gyfer canfod Raman oherwydd eu bod yn gyfrwng delfrydol ar gyfer signalau optegol oherwydd eu colled isel a'u ffenestr drosglwyddo eang. Ei gymhwysiad, er y gall fod yn rhydd o gyfyngiadau siâp, maint a lleoliad sampl, mae ei ddeunydd gwydr cwarts ei hun yn rhyngweithio â'r laser pwmp i gynhyrchu signal sŵn cefndir cryf iawn, sy'n tueddu i guddio gwybodaeth sbectrol Raman y sampl i'w brofi. Mewn adroddiadau ymchwil blaenorol, yr ateb prif ffrwd yw defnyddio stiliwr aml-ffibr, sy'n defnyddio gwahanol ffibrau i gynnal y golau cyffroi a chasglu'r golau signal. Fodd bynnag, mae'r datrysiad hwn hefyd yn gofyn am ychwanegu cydrannau optegol megis hidlwyr ar ben pellaf y ffibr optegol, sydd nid yn unig yn lleihau effeithlonrwydd casglu'r signal, ond hefyd yn cynyddu maint y stiliwr.
Gwnaeth yr ymchwilwyr ddau AR-HCF cladin dwbl gwahanol gan ddefnyddio'r dull stacio a thynnu, y dangosir y trawstoriadau ohonynt yn Ffigur 1. Gall y ddau ohonynt gyfyngu'r golau laser i'w gynnal yn bennaf yn y craidd gwag, sy'n fawr yn lleihau gorgyffwrdd y maes golau â deunydd cwarts y ffibr ei hun, gan atal sŵn cefndir cwarts yn fawr. Ar ôl profi perfformiad, gall y ddau chwiliwr ffibr gyflawni tua dau orchymyn maint ataliad sŵn cefndir cwarts o'i gymharu â'r ffibrau cwarts craidd solet traddodiadol. Mae'r ddau AR-HCF wedi'u cynllunio'n arbennig i gyflawni colled isel yn y bandiau gweladwy a bron-isgoch ac mae ganddynt agorfa rifiadol fawr (agorfa rifiadol, NA) y cladin allanol (mae NA y cladin allanol yn fwy na {{8}). }.2, sydd tua deg gwaith yn fwy na'r craidd ffibr). Nodweddir y gwaith hwn gan ddefnyddio dim ond un ffibr optegol fel stiliwr ar gyfer canfod Raman, a thrwy ddefnyddio modiwl llwybr optegol allanol a ddyluniwyd yn arbennig i wireddu'r chwiliwr ar y cyd â sbectromedr micro-Raman confocal Renishaw Invia sydd ar gael yn fasnachol, fel a ddangosir yn Ffig. 2. Mae'r modiwl wedi'i gysylltu â rhyngwyneb lens gwrthrychol gwreiddiol y sbectromedr, a all gyplu'r golau cyffroi a allyrrir yn fewnol i'r AR-HCFs, a gall hefyd drosglwyddo'r signal Raman a gasglwyd gan y chwiliwr ffibr-optig yn ôl i y sbectromedr ar gyfer canfod a dadansoddi. Gall hefyd ehangu ei swyddogaeth o ganfod yn y fan a'r lle wrth chwarae nodweddion cywirdeb canfod uchel yr offeryn. Mae dichonoldeb y cynllun hefyd yn cael ei wirio trwy ganfod rhai samplau solet a hylifol gan ddefnyddio'r stiliwr, megis canfod plastig ABS yn y fan a'r lle, fel y dangosir yn Ffigur 3. Disgwylir i'r canlyniadau fod â rhagolygon cymhwyso ehangach mewn monitro amgylcheddol , meysydd biofeddygol a meysydd eraill.

Ffig. 1 Mae lluniau wyneb pen microsgop electron o ddau ffibr optegol craidd gwag gwrth-sonant yn cael eu dangos yn (a) a (b), yn y drefn honno, tra bod (c) a (d) yn dangos lluniau o'r ddau a dynnwyd gan ôl-oleuadau microsgop optegol, yn y drefn honno.

Ffig. 2 Diagram sgematig o lwybr optegol cynllun synhwyro Raman.

Ffigur 3 Mae ffigurau (a) a (b) yn dangos canlyniadau sbectrol Raman dau fath o ffibrau optegol craidd gwag gwrth-cyseiniant a ddefnyddir fel chwilwyr i ganfod plastigau ABS, yn y drefn honno, lle ceir y gromlin oren o'r sampl a fesurwyd gan y stiliwr. , y gromlin las yw signal cefndir y stiliwr ei hun, a'r gromlin felen yw'r sbectra a geir o'r sampl a fesurir gan microsgop confocal Renishaw Invia Raman sbectromedr yn uniongyrchol.