Segundo informações do Instituto de Óptica e Mecânica de Precisão de Xi'an, da Academia Chinesa de Ciências, a equipa do investigador Guo Haitao desenvolveu recentemente, com sucesso, a fibra óptica oca anti-ressonante de infravermelho à base de telurito e calcogeneto com a menor perda a nível internacional para o mesmo tipo, e concluiu a verificação da transmissão de laser de femtossegundo de infravermelho médio de alta potência e aplicações biomédicas, fornecendo um suporte tecnológico chave para áreas estratégicas como a transmissão de energia por laser e a medicina de precisão.
A banda do infravermelho de onda média e longa (3—15 micrómetros) é conhecida como a "região da impressão digital molecular", com um valor significativo em áreas como a monitorização ambiental e a biomedicina. No entanto, a transmissão eficiente do laser nesta banda tem enfrentado, durante muito tempo, um desafio global: a perda nas fibras ópticas de sílica tradicionais aumenta drasticamente acima dos 2 micrómetros, enquanto as fibras ópticas de vidro de infravermelho de núcleo sólido apresentam defeitos como fortes efeitos não lineares e baixo limiar de dano. A fibra óptica oca anti-ressonante de infravermelho, que utiliza o ar como principal meio de guiamento de luz, é considerada a solução ideal, mas, devido a múltiplas barreiras em materiais, estruturas e processos, a sua perda manteve-se elevada durante muito tempo.
Fotografia fornecida pela unidade entrevistada. A equipa do investigador Guo Haitao dedicou cinco anos a alcançar uma inovação independente em toda a cadeia, desenvolvendo de forma autónoma novos materiais de vidro de telurito e calcogeneto, propondo estruturas de fibra inovadoras como a de seis/sete tubos com anel único sem nós e a de cinco tubos encaixados sem nós, e estabelecendo um modelo dinâmico de estiramento multifísico acoplado. Finalmente, a perda da fibra de telurito na banda dos 4 micrómetros foi reduzida para apenas 0,15 dB/m, e a da fibra de calcogeneto para 0,3 dB/m, sendo a perda mais de 10 vezes inferior ao nível de produtos similares internacionais.
"Uma perda de 0,15 dB/m significa que, por cada metro de transmissão de luz, a potência diminui apenas cerca de 3,4%", explicou Guo Haitao, acrescentando que este avanço quebrou completamente a barreira de perda das fibras ópticas ocas anti-ressonantes de infravermelho a nível internacional.
Na verificação da aplicação, a equipa conseguiu com sucesso a transmissão de baixa perda e alta fidelidade de laser de femtossegundo de infravermelho médio sintonizável entre 5 e 11 micrómetros. A fibra pode suportar uma potência de pico superior a 16 megawatts, com uma qualidade de feixe próxima do valor teórico ideal. No campo biomédico, o laser de femtossegundo transmitido por esta fibra realizou a ablação minimamente invasiva de precisão de tecido adiposo, placas ateroscleróticas e córneas de ratinhos. O limiar de potência do laser foi reduzido em 40% a 50% em comparação com os métodos tradicionais, com danos térmicos mínimos, oferecendo um novo esquema de transmissão flexível para cenários clínicos como intervenções vasculares e cirurgias oftalmológicas de precisão.