Ett forskargrupp vid National Institutes of Natural Sciences, National Institute for Fusion Science och Akita Prefectural University har framgångsrikt visat en bredbandsmedio-infraröd (MIR) källa med en enkel konfiguration. Denna ljuskälla genererar mycket stabil bredbands MIR-stråle vid 2,5-3,7 μm våglängdsområde som bibehåller ljusstyrkan på grund av dess högljuskvalitet. En sådan bredbands MIR-källa underlättar ett förenklat miljöövervakningssystem genom att konstruera en MIR fiberoptisk sensor, som har potential för industriella och medicinska tillämpningar.

I MIR -våglängdsområdet, det finns många starka absorptionslinjer för molekyler på grund av förändringen av deras rotations- och vibrationstillstånd. Därför, genom att använda MIR -källor, vi har lovande möjligheter att utveckla känsliga fjärrövervakningssystem för praktisk användning. Särskilt, en fiberoptisk sensor baserad på MIR-absorptionsspektroskopi har stor potential som nästa generations gasdetekteringsanordning, t.ex., för en avgasmonitor vid en industrianläggning, andningsanalys för medicinska ändamål, och andra användningsområden. Dock, det finns en återstående fråga om frånvaron av en lämplig MIR-källa som uppvisar bredbandsspektrum och högljuskvalitet. I det här arbetet, forskargruppen har visat en ultra-bredbandsförstärkt spontanemission (ASE) källa vid MIR-regionen, som uppfyller kraven för att utveckla den fiberoptiska sensorn.

För att erhålla MIR -utsläpp, forskargruppen har utvecklat optisk fiber tillverkad av fluoridglas samdopad med trevärda joner av Er (atomnummer 68) och Dy (66). Denna fiber möjliggör en enkel och billig konfiguration av ASE-ljuskälla med diodpumpning (bild 1) med hjälp av energiöverföring från Er^3+ till Dy^3+. En bredbands- och måttlig ASE-ljuskälla med 2,5-3,7 μm våglängd (fig. 2) undersöktes experimentellt för optimal design av fluoridfiber när det gäller jonkoncentration, fiberlängd, pumpkonfiguration, och pumpkraft. Dessutom, denna ljuskälla uppvisar utmärkt strålkvalitet vilket resulterar i högkopplingseffektivitet med en extern optisk fiber.

Biträdande professor Hiyori Uehara säger, "Vår nya ljuskälla kan underlätta en förenklad MIR fiberoptisk sensoranordning för olika praktiska tillämpningar. Till exempel, ett miljöövervakningssystem i industrianläggningen, avstängningsdetektering av farliga föremål, sjukdomsdiagnos genom andningsanalys, inspektion av fiberoptiska enheter, och andra. Pågående detaljerad forskning som visar mycket känslig flergasdetektering med en MIR-fiber-sensor kommer att utföras och rapporteras inom en snar framtid. "