This study has investigated the feasibility of 980-nm low-energy pulsed near-infrared laser stimulation to evoke auditory responses, as well as the effects of radiant exposure and pulse duration on auditory responses. In the experiments, a hole was drilled in the basal turn of the cochlea in guinea pigs. An optical fiber with a 980-nm pulsed infrared laser was inserted into the hole, orientating the spiral ganglion cells in the cochlea. To model deafness, the tympanic membrane was mechanically damaged. Acoustically evoked compound action potentials (ACAPs) were recorded before and after deafness, and optically evoked compound action potentials (OCAPs) were recorded after deafness. Similar spatial selectivity between optical and acoustical stimulation was found. In addition, OCAP amplitudes increased with radiant exposure, indicating a photothermal mechanism induced by optical stimulation. Furthermore, at a fixed radiant exposure, OCAP amplitudes decreased as pulse duration increased, suggesting that optical stimulation might be governed by the time duration over which the energy is delivered. Thus, the current experiments have demonstrated that a 980-nm pulsed near-infrared laser with low energy can evoke auditory neural responses similar to those evoked by acoustical stimulation. This approach could be used to develop optical cochlear implants.
Tsuchikawa, Satoru;Ito, Satomi;Inoue, Kinuyo;Miyamoto, Kumi
Proceedings of the Korean Society of Near Infrared Spectroscopy Conference
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2001.06a
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pp.1627-1627
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2001
In this study, a newly constructed optical measurement system, whose main components were a parametric tunable laser and a near infrared photoelectric multiplier, was applied to detection of the information for the inside of Satsuma mandarin using time-of-flight near infrared spectroscopy (TOF-NIRS). The combined effects on the time resolved profile of sample diameter, sugar content, the wavelength of the laser beam, and the detection position of transmitted light were investigated in detail. The samples used were Satsuma mandarin (Citrus unshu $M^{ARC}$.) (location: Wakayama, Japan) having the diameters of 50-84 mm. The sugar content measured by a refractometer varied from 9.9 to 16.3 Brix%. Equator of sample was irradiated vertically with the pulsed laser, and transmitted output power was measured on the restricted position of the equator using the optical fiber cable. The sampling time and the number of averaging the output power were 100 ns and 100 times, respectively. The variation of the attenuance of peak maxima At, the time delay of peak maxima t and the variation of full width at half maximum w were strongly dependent on the detection position and the wavelength of the laser beam. At, t and w increased gradually as the sample diameter increased to be much absorbed and vigorously scattered. On the other hand, each optical parameter had a tendency to increase as the sugar content increased. Such behavior was remarkable when the transmitted light was detected at the side face of a sample. When we apply TOF-NIRS to detection of the information for the inside of fruit with high moisture content like Satsuma mandarin, it is very important to give attention to the difference in the scattered light within tissues and the semi-straightly propagated light. Furthermore, we tried to express the resulting phenomena by using a model samples composed of water, sucrose, and milk. The variation of the time resolved profile is strongly governed by the combination of the light absorption component, scattering medium, and refractive index.
Tsuchikawa, Satoru;Ito, Satomi;Inoue, Kinuyo;Miyamoto, Kumi
Proceedings of the Korean Society of Near Infrared Spectroscopy Conference
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2001.06a
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pp.1626-1626
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2001
In this study, a newly constructed optical measurement system, whose main components were a parametric tunable laser and a near infrared photoelectric multiplier, was applied to detection of the information for the inside of Satsuma mandarin using time-of-flight near infrared spectroscopy (TOF-NIRS). The combined effects on the time resolved profile of sample diameter, sugar content, the wavelength of the laser beam, and the detection position of transmitted light were investigated in detail. The samples used were Satsuma mandarin (Citrus unshu $M_{ARC}$.) (location: Wakayama, Japan) having the diameters of 50-84 mm. The sugar content measured by a refractometer varied from 9.9 to 16.3 Brix%. Equator of sample was irradiated vertically with the pulsed laser, and transmitted output power was measured on the restricted position of the equator using the optical fiber cable. The sampling time and the number of averaging the output power were 100 ns and 100 times, respectively. The variation of the attenuance of peak maxima At, the time delay of peak maxima $\Delta$t and the variation of full width at half maximum Δw were strongly dependent on the detection position and the wavelength of the laser beam. At, $\Delta$t and $\Delta$w increased gradually as the sample diameter increased to be much absorbed and vigorously scattered. On the other hand, each optical parameter had a tendency to increase as the sugar content increased. Such behavior was remarkable when the transmitted light was detected at the side face of a sample. When we apply TOF-NIRS to detection of the information for the inside of fruit with high moisture content like Satsuma mandarin, it is very important to give attention to the difference in the scattered light within tissues and the semi-straightly propagated light. Furthermore, we tried to express the resulting phenomena by using a model samples composed of water, sucrose, and milk. The variation of the time resolved profile is strongly governed by the combination of the light absorption component, scattering medium, and refractive index.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.29
no.11
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pp.28-34
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2015
By incorporating a 966nm near infrared laser, we demonstrated bidirectional current triggering of between 0 and 10mA in a two-terminal planar device based on a highly resistive vanadium dioxide ($VO_2$) thin film grown by a pulsed laser deposition method. A two-terminal planar device, which had an electrode separation of $100{\mu}m$ and a $50{\mu}m-wide$$VO_2$ conducting layer, was fabricated through ion beam-assisted milling and photolithographic techniques. A bias voltage range for stable bidirectional current triggering was determined by investigating the current-voltage curves of the $VO_2-based$ device in a current-controlled mode. Bidirectional current triggering of up to 10mA was realized by directly illuminating the $VO_2$ film with a focused infrared laser beam, and the transient responses of triggered currents were analyzed when the laser was modulated at various pulse widths and repetition rates. A switching contrast between off- and on-state currents was evaluated as ~3571, and the rising and falling times were measured as ~40 and ~20ms, respectively.
At the most recent years, laser medical instruments, laser applications and laser nuclear fusion need strong visible light and ultraviolet rays. Nonlinear optical devices, such as harmonic generators and parametric oscillators, provide a means of extending the frequency range of available laser sources. Frequency conversion is a useful technique for extending the utility of high-power lasers. It utilizes the nonlinear optical response of an optical medium in intense radiation fields to generate new frequencies. These progresses have been used to generate high-power radiation in all spectral regions, from the ultraviolet to the far infrared. Optical parametric oscillators and amplifiers generate two waves of lower frequency They are capable of generating a range of wavelengths from a single frequency source, in some cases spanning the entire visible and near infrared regions. Consequently, in order to obtain the green light, the pulsed Nd:YAG laser using multiple-mesh PFN(Pulsed Forming Network) method with Nonlinear optical device was adopted. We compared the current pulseshapes with the laser output energy, and conversion efficiency.
Background and Objectives The ultimate goal in current skin rejuvenation practice is to achieve a good result with minimal pain and downtime. Nonablative skin rejuvenation (NSR) is one technique. The efficacy of the long-pulsed 1064 nm Nd:YAG laser (LPNDY) has not been assessed in NSR. Materials and Methods Three target areas were selected (bilateral cheeks and glabellar region) in six volunteer subjects. A LPNDY with an integral skin temperature monitor delivered three stacked shots to each target area (1064 nm, 12 mm spot, 13 J/cm2, 1 Hz) without any skin cooling or anesthesia. The skin temperature was recorded before, during, and after each set of shots using the system monitor and in real-time using a high-sensitivity (±0.001℃) near-infrared video camera. The skin reaction was observed with the naked eye, and pain and discomfort were assessed by the subjects during and after treatment. Results The subjects reported a mild feeling of heat with no discomfort during or after the test treatments. Mild erythema was observed around the treatment areas, without noticeable edema. A series of three ascending skin temperature stepwise peaks, with a decrease in skin temperature towards the baseline after the third shot, was observed consistently. The mean temperatures for shots 1, 2, and 3 for the cheeks were 39.5℃, 42.0℃, and 44.4℃, respectively, and for the glabella, 40.8℃, 43.9℃, and 46.2℃, respectively. Similar ranges were indicated on the system integral temperature monitor. Conclusion A set of three stacked pulses with the LPNDY at a low fluence achieved ideal dermal temperatures to achieve some dermal remodeling but without any downtime or adverse events. The temperature data from the integral thermal sensor matched the video camera measurements with practical accuracy for skin rejuvenation requirements. These data suggest that LPNDY would satisfy the necessary criteria to achieve effective NSR, but further studies will be needed to assess the actual results in clinical practice.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.8
no.4
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pp.63-69
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2007
The two-photon stereolithography (TPS) process is a promising technique for the fabrication of real three-dimensional (3D) nano/micro-structures via application of a femto-second laser, In TPS, when a near-infrared ultrashort-pulsed laser is closely focused onto a confined volume of photocurable resin, only the local area at the center of the focus is cured. Therefore, real 3D microstructures with resolution under the diffraction limit can be fabricated through a layer-by-layer accumulative technique, This process provides opportunities to develop neo-conceptive nano/micro devices in IT/BT industries, However, a number of issues, including development of effective fabrication methods, highly sensitive and functional materials, and neo-conceptive devices using TPS, must be addressed for the realization of industrial application of TPS. In this review article, we discuss our efforts related to TPS: effective fabrication methods, diverse two-photon curable materials for high functional devices, and applications.
Novel photochromic oxide glasses are presented in this section. These glasses are based on phosphate formers containing both tungsten and antimony atoms. Exposure to visible continuous or pulsed laser beam results in an intense photochromic effect witch is shown to occur in the volume of the glass and results in a broad absorption band in the visible and near infrared. This effect was not identified to be related with a structural change and is assumed to be entirely electronic. A change in the absorption coefficient is observed in function of tungsten content, exposure time and increases with beam power. These glasses have been investigated regarding the possibility of holographic data storage using visible lasers sources. Changes in both refractive index and the absorption coefficient were measured using a holographic setup. The modulation of the optical constants is reversible by heat treatment.
da Silva, Evair Josino;de Miranda, Erica Muniz;de Oliveira Mota, Claudia Cristina Brainer;Das, Avishek;Gomes, Anderson Stevens Leonidas
Imaging Science in Dentistry
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v.51
no.2
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pp.107-115
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2021
Purpose: This study aimed to demonstrate the presence of dental caries through a photoacoustic imaging system with visible and near-infrared wavelengths, highlighting the differences between the 2 spectral regions. The depth at which carious tissue could be detected was also verified. Materials and Methods: Fifteen permanent molars were selected and classified as being sound or having incipient or advanced caries by visual inspection, radiography, and optical coherence tomography analysis prior to photoacoustic scanning. A photoacoustic imaging system operating with a nanosecond pulsed laser as the light excitation source at either 532 nm or 1064 nm and an acoustic transducer at 5 MHz was developed, characterized, and used. En-face and lateral(depth) photoacoustic signals were detected. Results: The results confirmed the potential of the photoacoustic method to detect caries. At both wavelengths, photoacoustic imaging effectively detected incipient and advanced caries. The reconstructed photoacoustic images confirmed that a higher intensity of the photoacoustic signal could be observed in regions with lesions, while sound surfaces showed much less photoacoustic signal. Photoacoustic signals at depths up to 4 mm at both 532 nm and 1064 nm were measured. Conclusion: The results presented here are promising and corroborate that photoacoustic imaging can be applied as a diagnostic tool in caries research. New studies should focus on developing a clinical model of photoacoustic imaging applications in dentistry, including soft tissues. The use of inexpensive light-emitting diodes together with a miniaturized detector will make photoacoustic imaging systems more flexible, user-friendly, and technologically viable.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2008.06a
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pp.76-76
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2008
The resonance properties due to the surface plasmon(SP) excitation of metal nanoparticles make the nanocomposite films promising for various applications such as optical switching devices. In spite of the well-known ultra-sensitive operation of optical switches based on a guided wave, the application of nanocomposite film(NC) has inherent limitation originating from the excessive optical loss related with the surface plasmon resonance(SPR). In this study, we addressed this problem and present the experimental and theoretical analysis on the pump-probe optical switching in prism-coupled Au(1 vol.%):$SiO_2$ nanocomposite waveguide film. The guided mode was successfully generated using a near infrared probe beam of 1550 nm and modulated with an external pump beam of 532 nm close to the SPR wavelength. We extend our approach to ultra-fast operation using a pulsed laser with 5 ns pulse width. To improve the switching speed through the reduction in thermal loading effect accompanied by the resonant absorption of pump beam light, we adopted a metallic film as a coupling layer instead of low-index dielectric layer between the high-index SF10 prism and NC slab waveguide. We observed great enhancement in switching speed for the case of using metallic coupling layer, and founded a distinct difference in origin of optical nonlinearities induced during switching operation using cw and ns laser.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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