طیف{0}مادون قرمز میانی (MIR) که معمولاً بین 2 تا 20 میکرومتر را در بر می گیرد، معروف به "منطقه اثر انگشت مولکولی" است. این به این دلیل است که پیک های جذب ارتعاشی مشخصه اکثریت قریب به اتفاق مولکول های گاز و مایع در اینجا قرار دارند. این ویژگی فیزیکی منحصر به فرد به فناوری MIR نقشی محوری در تحقیقات علمی بنیادی و کاربردهای صنعتی می بخشد. توسعه ازفیبرهای نوری مادون قرمز میانه-اکنون در حال انتقال این فناوری از -اپتیک فضای آزاد حجیم به عصر جدیدی از همه برنامه های فیبر- فشرده، انعطاف پذیر و بسیار قوی است.
حسگر طیفی و تشخیص گاز
مستقیم ترین کاربرد فیبرهای MIR در سنجش طیفی است. دانشمندان با استفاده از الیاف شیشه ای فلوراید یا کالکوژنید همه-سیستم های طیف سنجی جذب ابرپیوسته فیبر را ساخته اند. به عنوان مثال، با ترکیب سلولهای گاز فیبر هستهای توخالی، محققان با موفقیت متان (CH4) را در باند 7.7 میکرومتر با حساسیت 20 ppm شناسایی کردند. قابل توجه تر، یک کاوشگر فیبر مارپیچ مبتنی بر-شیشه کالکوژنید مبتنی بر تلوریم، با استفاده از تقویت میدان فاسد، نظارت در محل، بدون{9}}ترکیبات آلی فرار (VOCs) و حتی اجزای الکترولیت باتری لیتیوم. نشان دادن ثبات عالی-دراز مدت. این فناوری که به طور هوشمندانه مسیر نوری را در نوک انگشت تا می کند، یک ابزار تجزیه و تحلیل آنلاین انقلابی برای نظارت بر محیط زیست و صنایع انرژی/شیمیایی فراهم می کند.
پردازش لیزری و پردازش مواد
در بخش تولید صنعتی، لیزرهای فیبر MIR در حال گشودن ابعاد جدیدی در پردازش هستند. بسیاری از پلیمرها و شیشه ها نسبت به نور مادون قرمز نزدیک- شفاف هستند اما جذب ذاتی قوی در محدوده 2.8{3}}3.0 میکرومتر MIR (به دلیل ارتعاشات کششی O-H و C-H) از خود نشان می دهند. با استفاده از این ویژگی، لیزرهای فیبر براگ گریتینگ (FBG) مبتنی بر الیاف فلوراید میتوانند به پیوند همجوشی کارآمد و بدون چسب-مانند اتصال فیبرهای نوری پلاستیکی PMMA، با راندمان جفت حرارتی بیش از 20 برابر بیشتر از لیزرهای مادون قرمز نزدیک، دست یابند. علاوه بر این، الیاف MIR را می توان برای ماشینکاری دقیق شیشه آهکی سودا استفاده کرد که در مقایسه با لیزرهای CO₂ 10.6 میکرومتری سنتی، ناحیه تحت تأثیر حرارت کوچکتر و کیفیت لبه بهتری ارائه می دهد.
کاربردهای زیست پزشکی و تصویربرداری
انعطاف پذیری الیاف MIR به آنها پتانسیل قابل توجهی در زیست پزشکی می دهد. یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه توهوکو یک فیبر چند هستهای متشکل از 245 فیبر نوری توخالی ضد تشدید با قطر کلی فقط 1 میلیمتر ایجاد کردند. این فیبر انتقال تلفات کم-در باند 3-4 میکرومتر را نشان میدهد و، همراه با یک لنز نیمکرهای در نوک، میتواند در کانال کار یک آندوسکوپ برای تصویربرداری حرارتی مادون قرمز قرار داده شود، و امکانات جدیدی برای تشخیصهای کم تهاجمی ارائه میدهد. علاوه بر این، فیبرهای MIR با قدرت بالا به عنوان منابع لیزر جراحی ایده آل برای برش و فرسایش دقیق عمل می کنند.
اپتیک غیرخطی و منابع نور جدید
برای غلبه بر محدودیت های قدرت و پایداری الیاف فلوراید سنتی فراتر از محدوده 4-5 میکرومتر، مواد جدید دائما در حال ظهور هستند. شیشههای فلوروتلوریتی که اخیراً ساخته شدهاند (مانند فیبر TBAY) دارای ضریب غیرخطی مرتبهای بالاتر از مواد سنتی هستند، همراه با پایداری شیمیایی و حرارتی عالی. این امر امکان تولید پالس های فوق سریع قابل تنظیم با مرکز 4.6 میکرومتر را در فیبری به طول تنها 13 سانتی متر فراهم کرده است، شاهکاری که قبلاً به چندین متر فیبر نیاز داشت. این دستگاه مقیاس{7}سانتی متری راه را برای توسعه تجهیزات شناسایی قابل حمل قابل استقرار در میدان هموار می کند.
نتیجه گیری و چشم انداز
از نظارت بر گاز محیطی بسیار حساس و{0}}پردازش مواد پیشرفته با دقت بالا گرفته تا تصویربرداری پزشکی پیشرفته{{1} و فوتونیک غیرخطی، فناوری فیبر MIR عمیقاً چشم انداز میدان های متعدد را تغییر می دهد. همانطور که فرآیندهای ساخت الیاف شیشه فلوراید، کالکوژنید و جدید فلوروتلوریت به بلوغ ادامه میدهند، و با ادغام تمام الیاف اجزای غیرفعال مانند فیبر براگ گریتینگ و جفتکنندهها، ما شاهد فشردهتر، کارآمدتر و پایدارتر همه-سیستمهای فیبر MIR در سیستمهای الیافی MIR خواهیم بود که در بخشهای مختلف صنعت از آزمایشگاهها استفاده میکنند. بهداشت و امنیت ملی