האצת לייזר-ערות-שדה (LWFA) היא אמצעי תאוצה חשוב המבדיל אותו מהאצת RF קונבנציונלית של חלקיקים. LWFA יכול ליצור שיפועים תאוצה של GeV/cm, מה שצפוי להפחית משמעותית את הגודל והעלות של דוושות הגז ולאפשר brachytherapy.LWFA ממירה LWFA ממירה את אנרגיית האור של דופק לייזר לאנרגיה הקינטית של האלקטרונים המואצים. אנרגיית האלקטרונים הדרושה ליישומים רפואיים היא עשרות עד מאות keV, המקבילה לעוצמת מיקוד לייזר של 1014 W/cm2 או יותר, ואם קוטר המיקוד הוא 20 מיקרומטר, שיא הספק הלייזר צריך להגיע לרמת ג'יגה וואט.
בגיליון זה מובא מאמר סקירה שפורסם בשנת 2022 [1] כדי לדון בטכנולוגיית הלייזר האולטרה-מהיר של סיבים ובטכנולוגיית העברת דופק חזקה הנדרשת ל-LWFA לטיפול בסרטן. ב-LWFA אנדוסקופי כפי שמוצג באיור 1, פעימות פמט-שניות בהספק גבוה מעוררים ננו-צינורות פחמן במצב מוצק, ושדה היקיצה בלייזר נמצא בצפיפות גבוהה של LWFA, שבו ניתן להאיץ אלקטרונים לעשרות עד מאות keV, וזה מספיק כדי להרוס תאים סרטניים מבלי לפגוע ברקמה בריאה.
בלייזרי סיבים מהירים במיוחד, אור האות ואור המשאבה מועברים בסיב כגלים מונחים עם מרחקי פעולה ארוכים, אשר יחד עם יחס פני השטח לנפח הגבוה של הסיב, מקלים על הגברת ההספק הממוצע של הסיב. לייזר סיבים. מערכות לייזר סיבים אולטרה-מהירים בעלות שיא גבוהה משתמשות בדרך כלל בארכיטקטורת מאסטר-מתנד-הספק-מגבר (MOPA), שבה מתנד סיבים מהיר במיוחד מספק פולסי זרעים יציבים בטווח הפמטו-שניות או הפיקו-שניות. כדי להתמודד עם האתגרים של חוסר ליניאריות ונזקים חומריים, לייזרים סיבים מהירים במיוחד בעלי הספק גבוה משתמשים בדרך כלל בטכנולוגיית הגברה של ציוץ-פולס (CPA) ובסיבי אזורי מצב גדול (LMA).
הספק שיא של הלייזר גדל מעשרות או מאות מגה וואט לרמות ג'יגה וואט. נקודות הנתונים המשולשים הכחולים מקיפות את קו העוצמה ליד 10 GW/cm2, המשקפות את המגבלות המוטלות על ידי הצטברות פאזה לא ליניארית. כדי להשיג הספק שיא גבוה יותר, ניתן להשתמש בשילוב אלומות קוהרנטיות (CBC) של מספר מעוררי סיבים מהירים במיוחד.
ביישומים אנדוסקופיים, סיב ליבה חלול יכול לשמש כתעלה גמישה להעברת פולסי לייזר של הספק שיא של ג'יגהוואט למכשיר ה-LWFA ליד אתר הטיפול. במקרה זה, הפולס האופטי מתפשט בעיקר בליבת האוויר, ומקל על בעיית הנזק החומרי, בעוד שהאי-לינאריות והפיזור מופחתים מאוד. סיבי ליבת אוויר בקוטר שדה-מצב (MFD) של 40 מיקרומטר ורדיוס עיקול של כ-25 ס"מ הוכחו כמעבירים פולסים ברוחב של 500 fs, אנרגיה של 500 מיקרומטר, והספק שיא של 1 GW בשנת 2016, Mattia Michieletto et al. הציע סיב ליבת אוויר נוגד תהודה חדש (אורך של 5 מ', עם MFD של כ-22 מיקרומטר ורדיוס עיקול של 16 ס"מ), המסוגל לשדר פולסים של פיקושניות בהספק ממוצע של עד 70 W בהפסד נמוך.
לסיכום, טכנולוגיית הלייזר סיב האולטרה-מהיר המתפתחת במהירות מסוגלת לספק פולסים של פמט-שנייה עם הספק שיא של ג'יגה-וואט עבור LWFA, וסיבי ליבה חלולים מסוגלים לשדר פולסים קצרים וחזקים במיוחד. השילוב של שתי הטכנולוגיות הללו צפוי לאפשר בעתיד טיפול בסרטן אנדוסקופי מבוסס LWFA בצפיפות גבוהה.
