Advanced Cr-doped II-VI materials for medical lasers

Prosjektet er rettet mot utvikling av avanserte materialer dopet med aktive ioner, som kan brukes i kompakte og robuste infrarøde fiberbaserte og bølgeleder lasere, som er spesielt interessante for gass sporing i olje- og gassindustrien, samt for pustanalyse in medisin. For å realisere en kompakt, høyytelseslaser i bølgelengdeområdet rundt 2,4 um, utviklet og utnyttet prosjektet nye materialer i bulk, tynn film, bølgeleder og fiberform og implementerte innovative strategier for laserutvikling. Noen viktige vitenskapelige resultater har blitt rapportert. For å nevne noen få, inkluderer disse utviklingen av en spesielt kompakt GHz repetisjonssats Cr: ZnS frekvens kam laser, demonstrasjon av en MBE vokst tynn film Cr: ZnS aktivt medium, en femte sekund laserbasert fabrikasjon av Cr: ZnS wave-guide , generering av superkontinuum ved bruk av en kalcogenid nano-spike fibre, samt en vellykket gjennomførbarhetsstudie utført på en ny Cr: ZnSe / Cr: ZnS nanokrystallisk dopet fosfatfibre. Blant andre resultater har en ny CPO-laser blitt demonstrert med overlegen laserytelse. Denne teknologien overføres for tiden til NTNU spin-off selskap. Cr: ZnS frekvens comb laser, sammen med prosjektpartnerselskapet, har blitt brukt til spektroskopisk deteksjon eller svært liten konsentrasjon av forskjellige molekyler. Som sådan, det representerer et utmerket verktøy for åndsanalyse og miljøanalyse. Fremtidige FoU-prosjekter er under utarbeidelse i samarbeid med prosjektpartnerne, og vil representere neste nivå av forskning ved hjelp av denne klassen av lasermaterialer som er spesielt viktig for applikasjoner. De prosjektresultater er i mer enn 20 refererte artikler (2 inviterte gjennomgang artikler), over 50 konferanse presentasjoner (inkludert> 15 inviterte) og mer enn et dozijn seminarer, colloquia og opplæringsprogrammer.

The primary goal of the project is the development of advanced active ion doped materials for use in particularly compact and robust infrared lasers, and to succeed in fabricating waveguide and fiber lasers based on II-VI materials doped with Chromium and other transition metal elements. To realize such a compact, high performance laser in this wavelength, the project will develop and exploit novel materials and deploy innovative strategies: ---Incorporation of ZnS:Cr micro- and nanocrystals in novel a rt of chalcogenide glass based mid-IR active fibres ---Optical and structural studies of ZnS:Cr in the presence of Er and Tm ---Epitaxial deposition of ZnS:Cr of optical waveguide quality ---Characterization of the optical, magnetic and structural prop erties of these materials ---Development and testing of the novel waveguide and fiber based laser sources ---Application and testing of lasers in such medical applications as imaging, breath analysis and tissue cutting This will open the way to a new class of broadly tunable and ultrashort pulsed mid-IR fiber lasers, which have never existed in such form before and which operates in the very interesting for medical applications wavelength range between 2 and 3 microns. The research program will benef it from the synergy of two teams at the Physics Department of NTNU, one led by the project leader Irina Sorokina and another one by her close collaborator and co-applicant Ursula Gibson. The group of Ursula Gibson has specialized in several II-VI nanomate rials and the group of Irina Sorokina has pioneered the new class of ultrashort pulsed lasers based on these materials. In addition, the project will benefit from the close cooperation links with universities in USA, Austria and Brazil as well as with two French companies. It is planned to commercialize the final product of the project through the new startup company at NTNU. The corresponding partnership agreement will be signed upon commencement of the project.