Un equipo de investigación de los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales, El Instituto Nacional de Ciencia de la Fusión y la Universidad de la Prefectura de Akita han demostrado con éxito una fuente de infrarrojo medio (MIR) de banda ancha con una configuración simple. Esta fuente de luz genera un haz MIR de banda ancha altamente estable en un rango de longitud de onda de 2.5-3.7 μm manteniendo el brillo debido a su calidad de haz alto. Una fuente MIR de banda ancha de este tipo facilita un sistema de monitoreo ambiental simplificado mediante la construcción de un sensor de fibra óptica MIR, que tiene potencial para aplicaciones industriales y médicas.

En la región de longitud de onda MIR, hay muchas líneas fuertes de absorción de moléculas debido al cambio de sus estados de rotación y vibración. Por lo tanto, mediante el uso de fuentes MIR, tenemos oportunidades prometedoras para desarrollar sistemas sensibles de monitoreo remoto de uso práctico. En particular, un sensor de fibra óptica basado en espectroscopía de absorción MIR tiene un gran potencial como dispositivo de detección de gas de próxima generación, p.ej., para un monitor de gases de escape en una planta industrial, análisis del aliento para uso médico, y otros usos. Sin embargo, queda el problema restante de la ausencia de una fuente MIR adecuada que exhiba espectro de banda ancha y calidad de haz alto. En este trabajo, el equipo de investigación ha demostrado una fuente de emisión espontánea amplificada (ASE) de banda ultra ancha en la región MIR, que cumple con los requisitos para el desarrollo del sensor de fibra óptica.

Para obtener la emisión MIR, el equipo de investigación ha desarrollado fibra óptica hecha de vidrio fluorado codopado con iones trivalentes de Er (el número atómico 68) y Dy (66). Esta fibra permite una configuración simple y económica de la fuente de luz ASE con bombeo de diodos (Fig. 1) mediante transferencia de energía de Er ^ 3 + a Dy ^ 3 +. Se investigó experimentalmente una fuente de luz ASE de banda ancha y potencia moderada de 2,5-3,7 μm de longitud de onda (Fig.2) para el diseño óptimo de fibra de fluoruro en términos de concentración de iones. longitud de la fibra, configuración de bombeo, y potencia de bombeo. Además, esta fuente de luz exhibe una excelente calidad de haz que resulta en una alta eficiencia de acoplamiento con una fibra óptica externa.

La profesora asistente Hiyori Uehara dice:"Nuestra nueva fuente de luz puede facilitar un dispositivo sensor de fibra óptica MIR simplificado para diversas aplicaciones prácticas. Por ejemplo, un sistema de monitoreo ambiental en la planta industrial, detección de distancia de objetos peligrosos, diagnóstico de enfermedades mediante análisis del aliento, inspección de dispositivos de fibra óptica, y otros. En un futuro próximo se llevará a cabo y se informará sobre una investigación detallada en curso que demuestra la detección de múltiples gases altamente sensible utilizando un sensor de fibra MIR ".