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《激光與強(qiáng)脈沖光基礎(chǔ)培訓(xùn)李建鋼》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、激光與強(qiáng)脈沖光的基本原理及臨床應(yīng)用天使之翼皮膚美容中心李建剛1960年:Maiman發(fā)明第一臺紅寶石激光,獲得諾貝爾物理學(xué)獎激光發(fā)展歷史Maiman,T.H.:1960,Nature,187,493.光的基礎(chǔ)知識:分類電磁輻射是能量的一種基本形式具有波的特性和粒子特性電磁輻射波包括:無線電、微波、紅外線、可見光、紫外線、X線、和咖瑪線產(chǎn)生激光的基本要素:1.產(chǎn)生激光的物質(zhì)(激光介質(zhì))2.激勵源3.光學(xué)放大器激光是一種電磁波常見光源熱燈絲或煤氣燃燒寬帶光譜(白色是所有顏色的混合)向各方向散發(fā)或許是連續(xù)的或脈沖的(“閃光燈”)有限聚焦性能激光發(fā)射原理自發(fā)輻射
2、:在一個體系中,熱平衡時低能級的粒子數(shù)總比高能級的粒子數(shù)目多。高能級的粒子總是向低能級躍遷而趨于穩(wěn)定,多余能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣庾酉蛲廨椛?。受激吸收:低能級的粒子如吸收外來光子的能量可激發(fā)到高能級上去。受激輻射:受激吸收后,高能級粒子向低能級躍遷同時,發(fā)射一個與外來光相同的光子。產(chǎn)生激光的條件:受激輻射>受激吸收。電磁波Cynosure,Inc.波長=顏色振幅=強(qiáng)度激光的形成Cynosure,Inc.基態(tài)激發(fā)態(tài)激光的形成Cynosure,Inc.激發(fā)態(tài)基態(tài)受激吸收第一步激光的形成過程單個光子受激輻射兩個相干光子第二步光的類型波形波譜濾色光激光Filter白光激光的
3、物理特性-高單色性:用于精確測量物體的長度。激光的物理特性-高定向性方向性:用于定位、導(dǎo)向、測距等。醫(yī)學(xué)上用作普通手術(shù)刀和微手術(shù)刀(直接對DNA等生物大分子進(jìn)行切割或?qū)樱F胀ü庠矗汗馍湎蛩拿姘朔教秸諢簦汗馔渡涞皆虑蛏希x地40萬公里),光斑直徑將擴(kuò)大到1000公里以上。激光:光投射至月球上,光斑的直徑散開只有兩公里多。激光的物理特性-相干性:a.時間相干性:從激光器輸出口不同空間發(fā)出的光位相差恒定,方向一致,波長相同,此種相干性稱時間相干性。即從光源不同點(diǎn)發(fā)出的光有相干性稱時間相干性。b.空間相干性:從光源同一點(diǎn)在不同時間發(fā)出的光如有恒定的位相關(guān)系,
4、方向和波長也相同,此種相干性稱空間相干性。激光的相干性用于全息照相、激光衍射激光的物理特性-高亮度性激光是目前世界上最亮的光源二氧化碳激光管比日光燈管亮度高100億倍激光器的亮度可以做到比太陽表面亮度高1010倍醫(yī)學(xué)上切割組織、氣化表淺腫瘤都是利用激光的高亮度性所產(chǎn)生的高溫效應(yīng)。激光的特點(diǎn)___5.高能量密度能量在空間和時間上高度集中。激光武器;激光切割金屬;炭化和氣化組織。激光的顏色波長決定了激光的顏色,不同波長的激光表現(xiàn)為不同顏色的光為了獲取不同波長的光,需要不同的激光介質(zhì)激光器種類_激光器有很多種,可從不同角度分類:一、工作物質(zhì)——1、氣體激光介質(zhì)
5、是氣體,如:CO2,He-Ne,Argon;2、液體激光介質(zhì)是液體,如染料激光;3、固體激光介質(zhì)是固體,如:釹:釔鋁石榴石、紅寶石、紫翠石、鉺、鈥;4、半導(dǎo)體激光器等如:GaAs。二、激勵方式——電激勵、光激勵、熱激勵、化學(xué)激勵激光器等三、工作方式——連續(xù)波、準(zhǔn)連續(xù)波、脈沖(巨脈沖)、鎖膜、調(diào)Q激光器等四、激光波長——紅外、紫外、可見光、射線激光器等激光器類型x-rayscosmicrays電視和收音機(jī)策波準(zhǔn)分子氬倍頻染料紅寶石翠綠寶石Nd:YAG鉺:YAGCO2190-390488-514532577-6307556941064294010600紫外的
6、可見的紅外線400nm700nm鈥2100常見激光器及其特性類型名稱工作物質(zhì)波長(μm)激勵方式特征氣體激光器原子He-NeHe-Ne0.6328氣體放電廣泛分子CO2CO210.6氣體放電高功率輸出N2N20.3371氣體放電無諧振腔離子Ar+Ar+0.4880氣體放電常用作泵浦源He-CdHe-Cd0.4416氣體放電固體激光器紅寶石Cr3+-Al2O30.6943光泵浦應(yīng)用廣泛,可得到高功率輸出Nd3+-YAGNd3+-YAG1.06光泵浦釹玻璃Nd3+1.06光泵浦液體激光器染料染料0.585激光泵浦波長可調(diào)半導(dǎo)體激光器GaAs/GaAlAsGa
7、As0.85電流注入短波長通信InP/InGaAsPInP1.30電流注入長波長通信激光的工作方式圖連續(xù)激光準(zhǔn)脈沖激光脈沖激光產(chǎn)生不同激光的方法:2.通過激光波長轉(zhuǎn)換方法:1)應(yīng)用非線性光學(xué):倍頻(SHG);3HG,4HG,5HG,OPO等2)固體染料波長轉(zhuǎn)換片KTP晶體1064nm532nm激光計量及有關(guān)參數(shù)1.能量(E)概念:脈沖輸出的激光器,其每一脈沖所具有的做功能力。單位:焦耳(J)相關(guān)參數(shù):脈沖幅度--脈沖可有多種形狀,脈沖所能達(dá)到的最大值脈沖寬度--脈沖的持續(xù)時間脈沖頻率--周期性重復(fù)的脈沖每秒出現(xiàn)的個數(shù)脈沖周期--頻率的倒數(shù)峰值功率--脈沖
8、能量與脈沖寬度之比平均功率--脈沖能量與脈沖頻率的乘積激光計量及有關(guān)參數(shù)2.功率