本文主要探讨了利用多模干涉（MMI）技术设计一种新型光纤光热探针（FOPP），并通过实验验证其在肿瘤精准光热治疗中的应用潜力。以下是文件的核心内容总结：

1. 研究背景与动机：

• 癌症威胁：癌症是严重威胁人类健康的重大疾病，预计到2050年全球癌症病例和死亡人数将大幅增加。

• 传统治疗局限：临床常用的放疗、化疗和手术等方法存在对人体伤害大、副作用明显等局限。

• 光热疗法（PTT）优势：PTT凭借其高选择性和非侵入性等优势，为癌症治疗提供了新思路。然而，现有PTT方法面临光穿透深度有限和光热转换效率难以控制等挑战。

2. FOPP设计与制备：

• 结构设计：提出一种基于MMI的FOPP，采用SMF与无芯光纤熔接形成MMI结构，实现光束均匀扩展，降低光功率密度，避免局部过热。

• 聚合物复合材料：使用高导热性的PDMS-石墨烯聚合物复合材料构建热传导通道，显著提升热扩散效率。

• 制备流程：详细描述了光纤熔接、切割、针头预处理、光纤插入和加热固化等制备步骤。

3. MMI结构特性与仿真：

• 光束扩展：通过COMSOL软件仿真分析，验证MMI结构能有效扩展光束，降低局部光功率密度。

• 温控优势：仿真结果显示，在100 mW激光下，MMI结构将光纤端面最高温度从928 ℃降至281 ℃，保障复合材料在安全温度范围内工作。

4. 实验验证与结果分析：

• 温度监控装置：采用高灵敏度FBG作为传感单元，实时监测探针周围温度，温度灵敏度约为10.40~10.45 pm/℃，线性拟合决定系数R²＞0.999 5。

• 热疗性能：实验表明，探针在低于100 mW低功率激光作用下，成功实现离体肝脏组织的动态测温，实测最高温度为51.4 ℃，有效覆盖热疗安全温区42~48 ℃。

• 空间温度分布：热场高度局域化，有效热疗区域可灵活调控，通过调节输出功率和加热时间可有效控制热疗范围和效果。

5. 生物相容性与安全性：

• 生物相容性：PDMS-石墨烯复合材料具有良好的生物相容性，应用于生物组织时无毒副作用。

• 安全性验证：离体动物肝脏实验和蛋清薄膜实验直观证实了探针在光热治疗中的安全性和有效性。

6. 结论与展望：

• 研究成果：所提FOPP具备结构简单、低功率高效加热、温控精准及生物相容性好等优势，为微创、安全、可控的肿瘤光热治疗提供了新技术方案。

• 未来展望：后续将开展活体实验，评估探针在血流灌注环境下的热疗性能与生物安全性，并探索多探针协同与温度闭环反馈控制，以推动临床转化。

论文通过详细的理论分析、仿真研究和实验验证，全面展示了基于MMI的光纤光热探针在肿瘤精准光热治疗中的应用潜力和优势，为未来的临床应用提供了有力支持。