Fabrication of silica hollow core photonic crystal fibres for Er:YAG surgical applications
Fabrication of silica hollow core photonic crystal fibres for Er:YAG surgical applications
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用于 Er:YAG 外科手术应用的二氧化硅空心光子晶体光纤的制造
DOI：
10.1117/12.906171
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发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Urich A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Urich A
在这项工作中，我们介绍了在2.94μm处导光的二氧化硅空芯光子晶体光纤的制备。由于光被限制在中空芯内，导电波与光纤材料的重叠很小，因此可以克服在这些中红外波长处二氧化硅的高本征损耗。带隙效应是由空气和熔融二氧化硅制成的周期性结构实现的。由于二氧化硅是生物惰性的，化学稳定性和机械坚固，这些光纤比其他多组分的非二氧化硅光纤具有潜在的优势，设计用于在这种波长范围内引导。这些光纤具有相对较小的直径、较低的弯曲灵敏度和类似单模的导向，这是沿高度柔韧的光纤传输激光的理想条件。因此，它们提供了一种潜在的替代现有外科激光输送方法的方法，如关节臂，并适合内窥镜检查和其他微创外科手术。特别是，我们给出了这些光纤在2.94μm的特性和性能，这是一个Er：YAGs激光器的波长。这种激光被广泛应用于外科手术，因为波长与水的吸收波段重叠，从而产生干净、无灼伤的切割。然而，这些类型的纤维在外科应用中的实际应用是一个巨大的挑战。因此，我们还报告了在为这些中空纤维开发密封端头以避免污染方面取得的进展。这项工作最终为该波长的强大、实用的传输系统铺平了道路。
In this work we present the fabrication of silica hollow core photonic crystal fibres (HC-PCF) with guidance at 2.94μm. As light is confined inside the hollow core with a very small overlap of the guided E-M wave with the fibre material, the high intrinsic loss of silica at these mid-infrared wavelengths can be overcome. The band gap effect is achieved by a periodic structure made out of air and fused silica. As silica is bio-inert, chemically stable and mechanically robust, these fibres have potential advantages over other multi-component, non-silica optical fibres designed to guide in this wavelength regime. These fibres have a relatively small diameter, low bend sensitivity and single-mode like guidance which are ideal conditions for delivering laser light down a highly flexible fibre. Consequently they provide a potential alternative to existing surgical laser delivery methods such as articulated arms and lend themselves to endoscopy and other minimally invasive surgical procedures. In particular, we present the characterisation and performance of these fibres at 2.94 μm, the wavelength of an Er:YAG laser. This laser is widely used in surgery since the wavelength overlaps with an absorption band of water which results in clean, non-cauterised cuts. However, the practical implementation of these types of fibres for surgical applications is a significant challenge. Therefore we also report on progress made in developing hermetically sealed end tips for these hollow core fibres to avoid contamination. This work ultimately prepares the route towards a robust, practical delivery system for this wavelength.
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