Une équipe de recherche des Instituts Nationaux des Sciences Naturelles, L'Institut national des sciences de la fusion et l'Université préfectorale d'Akita ont démontré avec succès une source infrarouge moyen à large bande (MIR) avec une configuration simple. Cette source lumineuse génère un faisceau MIR à large bande très stable dans une plage de longueurs d'onde de 2,5 à 3,7 m en maintenant la luminosité grâce à sa qualité de faisceau élevé. Une telle source MIR à large bande facilite un système de surveillance de l'environnement simplifié en construisant un capteur à fibre optique MIR, qui a le potentiel pour des applications industrielles et médicales.

Dans la région de longueur d'onde MIR, il existe de nombreuses raies d'absorption fortes des molécules en raison du changement de leurs états de rotation et de vibration. Par conséquent, en utilisant des sources MIR, nous avons des opportunités prometteuses pour développer des systèmes de surveillance à distance sensibles d'utilisation pratique. En particulier, un capteur à fibre optique basé sur la spectroscopie d'absorption MIR a un grand potentiel en tant que dispositif de détection de gaz de nouvelle génération, par exemple., pour un moniteur de gaz d'échappement dans une installation industrielle, analyse de l'haleine à des fins médicales, et d'autres utilisations. Cependant, il reste le problème de l'absence d'une source MIR appropriée présentant un spectre à large bande et une qualité de faisceau élevé. Dans ce travail, l'équipe de recherche a démontré une source d'émission spontanée amplifiée à ultra-large bande (ASE) dans la région MIR, qui répond aux exigences de développement du capteur à fibre optique.

Pour obtenir l'émission MIR, l'équipe de recherche a développé une fibre optique en verre fluoré co-dopé avec des ions trivalents Er (le numéro atomique 68) et Dy (66). Cette fibre permet une configuration simple et économique de la source lumineuse ASE avec pompage par diode (Fig. 1) par transfert d'énergie de Er^3+ vers Dy^3+. Une source lumineuse ASE à large bande et de puissance modérée de longueur d'onde de 2,5 à 3,7 m (Fig. 2) a été étudiée expérimentalement pour la conception optimale de la fibre fluorée en termes de concentration ionique, longueur de fibre, configuration de pompage, et la puissance de pompage. En outre, cette source lumineuse présente une excellente qualité de faisceau résultant en une efficacité de couplage élevée avec une fibre optique externe.

Le professeur adjoint Hiyori Uehara a déclaré :"Notre nouvelle source de lumière peut faciliter un dispositif de capteur à fibre optique MIR simplifié pour diverses applications pratiques. Par exemple, un système de surveillance environnementale dans l'installation industrielle, détection à distance d'objets dangereux, diagnostic de la maladie par analyse de l'haleine, inspection des dispositifs à fibre optique, et d'autres. Des recherches détaillées en cours démontrant la détection de plusieurs gaz hautement sensible à l'aide d'un capteur à fibre MIR seront effectuées et rapportées dans un proche avenir. »