Een onderzoeksteam van de National Institutes of Natural Sciences, National Institute for Fusion Science en Akita Prefectural University hebben met succes een breedband mid-infrared (MIR) bron met een eenvoudige configuratie gedemonstreerd. Deze lichtbron genereert een zeer stabiele breedband MIR-straal met een golflengtebereik van 2,5-3,7 m, waarbij de helderheid behouden blijft dankzij de hoge lichtkwaliteit. Zo'n breedband MIR-bron maakt een vereenvoudigd milieumonitoringsysteem mogelijk door een MIR-glasvezelsensor te bouwen, die het potentieel heeft voor industriële en medische toepassingen.

In het MIR-golflengtegebied, er zijn veel sterke absorptielijnen van moleculen vanwege de verandering van hun rotatie- en vibratietoestand. Daarom, door gebruik te maken van MIR-bronnen, we hebben veelbelovende mogelijkheden om gevoelige systemen voor bewaking op afstand voor praktisch gebruik te ontwikkelen. Vooral, een glasvezelsensor op basis van MIR-absorptiespectroscopie heeft een groot potentieel als gasdetectieapparaat van de volgende generatie, bijv. voor een uitlaatgasmonitor in een industriële installatie, ademanalyse voor medische doeleinden, en ander gebruik. Echter, er is nog de resterende kwestie van het ontbreken van een geschikte MIR-bron met breedbandspectrum en hoge-beamkwaliteit. In dit werk, het onderzoeksteam heeft een ultrabreedband versterkte spontane emissie (ASE) bron aangetoond in de MIR-regio, die voldoet aan de eisen voor de ontwikkeling van de glasvezelsensor.

Om de MIR-emissie te verkrijgen, het onderzoeksteam heeft optische vezels ontwikkeld die zijn gemaakt van fluorideglas dat is gedoteerd met driewaardige ionen van Er (het atoomnummer 68) en Dy (66). Deze vezel maakt een eenvoudige en goedkope configuratie van een ASE-lichtbron mogelijk met diode-pompen (Fig. 1) door middel van energieoverdracht van Er^3+ naar Dy^3+. Een breedbandige en matige ASE-lichtbron met een golflengte van 2,5-3,7 m (Fig. 2) werd experimenteel onderzocht voor het optimale ontwerp van fluoridevezel in termen van ionenconcentratie, vezel lengte, pompconfiguratie, en pompkracht. In aanvulling, deze lichtbron heeft een uitstekende bundelkwaliteit, wat resulteert in een hoge koppelingsefficiëntie met een externe optische vezel.

Universitair docent Hiyori Uehara zegt:"Onze nieuwe lichtbron kan een vereenvoudigd MIR-glasvezelsensorapparaat vergemakkelijken voor verschillende praktische toepassingen. een milieumonitoringsysteem in de industriële fabriek, afstandsdetectie van gevaarlijke objecten, ziektediagnose door ademanalyse, inspectie van glasvezelapparatuur, en anderen. Lopend gedetailleerd onderzoek dat zeer gevoelige detectie van meerdere gassen met behulp van een MIR-vezelsensor aantoont, zal in de nabije toekomst worden uitgevoerd en gerapporteerd."