Un gruppo di ricerca degli Istituti Nazionali di Scienze Naturali, Il National Institute for Fusion Science e l'Akita Prefectural University hanno dimostrato con successo una sorgente a medio infrarosso (MIR) a banda larga con una semplice configurazione. Questa sorgente luminosa genera un raggio MIR a banda larga altamente stabile con una gamma di lunghezze d'onda di 2,5-3,7 μm mantenendo la luminosità grazie alla qualità del raggio abbagliante. Una tale sorgente MIR a banda larga facilita un sistema di monitoraggio ambientale semplificato costruendo un sensore a fibra ottica MIR, che ha il potenziale per applicazioni industriali e mediche.

Nella regione della lunghezza d'onda MIR, ci sono molte linee di forte assorbimento delle molecole dovute al cambiamento dei loro stati rotazionali e vibrazionali. Perciò, utilizzando sorgenti MIR, abbiamo opportunità promettenti per sviluppare sistemi di monitoraggio remoto sensibili di uso pratico. In particolare, un sensore a fibra ottica basato sulla spettroscopia di assorbimento MIR ha un grande potenziale come dispositivo di rilevamento dei gas di nuova generazione, per esempio., per un monitor dei gas di scarico in uno stabilimento industriale, analisi del respiro per scopi medici, e altri usi. Però, c'è il problema rimanente dell'assenza di una sorgente MIR adatta che esibisca uno spettro a banda larga e una qualità del fascio abbagliante. In questo lavoro, il team di ricerca ha dimostrato una sorgente di emissione spontanea amplificata (ASE) a banda ultra larga nella regione MIR, che soddisfa i requisiti per lo sviluppo del sensore in fibra ottica.

Per ottenere l'emissione MIR, il team di ricerca ha sviluppato una fibra ottica in vetro al fluoruro co-drogato con ioni trivalenti di Er (il numero atomico 68) e Dy (66). Questa fibra consente una configurazione semplice ed economica della sorgente luminosa ASE con pompaggio a diodi (Fig. 1) mediante trasferimento di energia da Er^3+ a Dy^3+. Una sorgente luminosa ASE a banda larga e di potenza moderata con lunghezza d'onda di 2,5-3,7 μm (Fig. 2) è stata studiata sperimentalmente per la progettazione ottimale della fibra di fluoruro in termini di concentrazione di ioni, lunghezza della fibra, configurazione di pompaggio, e potenza di pompaggio. Inoltre, questa sorgente di luce mostra un'eccellente qualità del raggio con conseguente elevata efficienza di accoppiamento con una fibra ottica esterna.

L'assistente professore Hiyori Uehara dice, "La nostra nuova sorgente luminosa può facilitare un dispositivo sensore a fibra ottica MIR semplificato per varie applicazioni pratiche. Ad esempio, un sistema di monitoraggio ambientale nello stabilimento industriale, rilevamento a distanza di oggetti pericolosi, diagnosi della malattia mediante analisi del respiro, ispezione di dispositivi in ​​fibra ottica, e altri. Nel prossimo futuro verranno eseguite e riportate ricerche dettagliate in corso che dimostrino il rilevamento di più gas altamente sensibile utilizzando un sensore in fibra MIR".