موسسه اپتیک و ماشین‌های دقیق شانگهای (SIPM) در پروب رامان فیبر توخالی ضد تشدید با نویز پس‌زمینه کم پیشرفت می‌کند.

اخیراً، یک تیم تحقیقاتی از مرکز تحقیقات شیشه و فیبر ویژه، گروه لیزر پیشرفته و مواد کاربردی اپتوالکترونیک، مؤسسه اپتیک و ماشین‌های دقیق شانگهای، آکادمی علوم چین (SIPM) در زمینه پروب‌های رامان برای پس‌زمینه کم پیشرفت کرده‌اند. نویز با استفاده از دو نوع الیاف هسته توخالی ضد رزونانس با روکش دوگانه خود توسعه یافته (AR-HCF) که در داخل طراحی و ساخته شده اند. فیبرهای هسته (AR-HCFs) و ماژول های نوری خارجی برای گسترش عملکرد طیف سنج رامان میکروسکوپ کانفوکال تجاری Renishaw Invia و افزودن تشخیص درجا. نتایج به‌عنوان «کاوشگر رامان بدون پس‌زمینه درجا با استفاده از ضد روکش دوگانه» خلاصه می‌شود. نتایج در Biomedical Optics Express با عنوان «کاوشگر رامان بدون پس‌زمینه در محل با استفاده از الیاف هسته توخالی ضد رزونانس دو لایه منتشر شد. ".
فیبرهای نوری هسته جامد کوارتز معمولی به طور گسترده ای به عنوان کاوشگر برای تشخیص رامان مورد استفاده قرار می گیرند زیرا به دلیل تلفات کم و پنجره انتقال گسترده، محیطی ایده آل برای سیگنال های نوری هستند. کاربرد آن، اگرچه می‌تواند از محدودیت‌های شکل، اندازه و موقعیت نمونه عاری باشد، مواد شیشه‌ای کوارتز خود با لیزر پمپ در تعامل است تا سیگنال نویز پس‌زمینه بسیار قوی ایجاد کند، که تمایل دارد اطلاعات طیفی رامان نمونه را پنهان کند. مورد آزمایش قرار گیرد. در گزارش های تحقیقاتی گذشته، راه حل اصلی استفاده از یک پروب چند فیبر است که از فیبرهای مختلف برای هدایت نور تحریک و جمع آوری نور سیگنال استفاده می کند. با این حال، این راه حل همچنین نیاز به افزودن اجزای نوری مانند فیلترها در انتهای دیستال فیبر نوری دارد که نه تنها بازده جمع آوری سیگنال را کاهش می دهد، بلکه اندازه پروب را نیز افزایش می دهد.
محققان دو AR-HCF دو روکش متفاوت را با استفاده از روش Stack-and-Draw ساختند، که مقاطع عرضی آنها در شکل 1 نشان داده شده است. همپوشانی میدان نوری را با مواد کوارتز فیبر کاهش می‌دهد، بنابراین صدای پس‌زمینه کوارتز را تا حد زیادی سرکوب می‌کند. پس از آزمایش عملکرد، دو کاوشگر فیبر می توانند در مقایسه با الیاف کوارتز هسته جامد سنتی، به حدود دو مرتبه از سرکوب صدای پس زمینه کوارتز دست یابند. هر دو AR-HCF به طور ویژه برای دستیابی به تلفات کم در باندهای مرئی و نزدیک به مادون قرمز طراحی شده اند و دارای دیافراگم عددی بزرگ (دیافراگم عددی، NA) روکش خارجی هستند (NA روکش خارجی بزرگتر از {{8} است. }.2 که حدود ده برابر هسته فیبر است). این کار با استفاده از تنها یک فیبر نوری به عنوان یک کاوشگر برای تشخیص رامان، و با استفاده از یک ماژول مسیر نوری خارجی طراحی شده ویژه برای شناسایی کاوشگر در ارتباط با طیف‌سنج کانفوکال Micro-Raman Renishaw Invia که تجاری موجود است، مشخص می‌شود. در شکل 2 نشان داده شده است. ماژول به رابط اصلی لنز شیئی طیف سنج متصل است، که می تواند نور تحریکی ساطع شده داخلی را به AR-HCFs متصل کند، و همچنین می تواند سیگنال رامان جمع آوری شده توسط کاوشگر فیبر نوری را به عقب منتقل کند. طیف سنج برای تشخیص و تجزیه و تحلیل همچنین می‌تواند عملکرد خود در تشخیص درجا را در حین پخش ویژگی‌های دقت تشخیص بالای ابزار گسترش دهد. امکان سنجی طرح همچنین با تشخیص برخی از نمونه های جامد و مایع با استفاده از پروب، مانند تشخیص درجا پلاستیک ABS، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، تأیید می شود. ، زیست پزشکی و سایر زمینه ها.

شکل 1 عکس‌های انتهایی میکروسکوپ الکترونی از دو فیبر نوری توخالی ضد تشدید به ترتیب در (a) و (b) نشان داده شده‌اند، در حالی که (c) و (d) عکس‌هایی از این دو را نشان می‌دهند که با نور پس‌زمینه گرفته شده‌اند. میکروسکوپ نوری، به ترتیب.

شکل 2 نمودار شماتیک مسیر نوری طرح سنجش رامان.

شکل 3 شکل (الف) و (ب) نتایج طیفی رامان دو نوع فیبر نوری توخالی ضد رزونانس را نشان می دهد که به ترتیب به عنوان پروب برای تشخیص پلاستیک های ABS استفاده می شود، جایی که منحنی نارنجی از نمونه اندازه گیری شده توسط پروب به دست می آید. منحنی آبی سیگنال پس زمینه خود کاوشگر است و منحنی زرد طیفی است که از نمونه اندازه گیری شده توسط میکروسکوپ کانفوکال Renishaw Invia به طور مستقیم طیف سنج رامان بدست می آید.