激光技术基础讲座PPT.ppt

射频激励超短脉冲CO2激光器 高能量短脉冲CO2激光器对作用点周围组织的热损伤小，现代的激光手术刀广泛使用射频激励CO2激光器，此种激光器由全金属腔组成，由四片长条形金属片组成放电管，充以CO2气体，安上金膜、硒化锌谐振腔片，以50-100MHZ的射频激励，产生微秒级的光脉冲。 Nd:YAG激光 Nd:YAG激光的波长1.06?m.治疗用1-100w功率.此种波长激光穿透深度3.8mm左右.因透入组织内很深,有很好的体积治疗效应,对血管瘤和痔疮有很好的疗效. 因其波长在石英光纤传输的范围内,可将激光导入内腔进行治疗.如胃内出血止血,肝脏手术,前列腺手术等等. Ho:YAG和Er:YAG二种激光器是新型固体激光器.其波长分别为2.1?m和2.94?m.分别处于组织水二个吸收峰值.因此热损伤较小.是很有发展前途的激光治疗机. 1.5?m左右的固体激光处于水吸收的小峰上,也有广泛的应用. 水的吸收系数与波长的关系 近红外激光器 Nd：YAG LASER 1.06μm Yb:YAG 1.029μm Nd:YAP 1.34μm Tm:YVO4 1.44μm Cr:YaEr 1.54μm Tm:YAG 2.02μm Ho:Tm:YAG 2.09μm Ho:YAG 2.1μm Er:YAG 1.65/2.94μm 半导体激光 半导体激光器是P型半导体与N型半导体复合组成的PN结结构.在PN结上加上正电压时,N型半导体中的电子经过PN结注入P型半导体,P型半导体中的空穴(相当于正电荷)通过PN结注入N型半导体.许多电子和空穴在PN结中复合时释放光能.如果注入电流足够大,在PN结中就发生受激辐射,产生激光. 由于半导体激光器体积小,重量轻,寿命长,电光能量转换效率高,得到广泛应用.将为医用激光器的微型化提供最佳光源. 激光技术基础 许松林 上海交通大学医学院 激光推进了世界的技术革命 激光通讯解决了电通讯拥挤的难题 激光存储大大扩充了音像存储介质的存储容量 激光加工提高了加工的精度和自动化程度 激光武器最快、最准（摧毁导弹和卫星） 激光提供了治疗和诊断有力的武器 光的基本性质 光既是具有波动特性的波又是粒子流 光的电磁波特性 光是电磁波，是电场和磁场在空间周期性变化的传播 电场、磁场和传播方向三者相互垂直，在空气中的传播速度为30万公里/秒 　　　　速度V=?? 　 ?：光的波长 　?：光的频率 　　　 光的微粒特性 光子的能量 ?=h? h=6.624×10–34 J?S 光子的质量 m=?/c2=h?/c2,静止质量为“0” 光子的动量 p=mc=h?/c=h/? 光子的振动 有两种独立的偏振状态 光子的自旋 自旋量子数为整数，是玻色子 物质的层次结构 自然界的物质，其结构都是分层次的，如原子： 物质的能级结构 物质的结构是非连续的，由原子、分子等组成 物质的能级结构是非连续的：基态和一系列激发态。 基态：常温时处于最低的能量状态E0 激发态：E1,E2 …En … E2 量 物质中粒子数按能级的分布 正常分布：常温时多数粒子处于基态 反分布：高能级的粒子数多于低能级的 粒子数 亚稳态：与其它激发态比较寿命较长的状态 光与物质作用的三种过程 自发辐射：粒子从各激发态随机地过渡到基态，发射能量和位相不相同的光子 受激吸收：光子将物质中粒子激发到某一上能级，光子消失，粒子能量增加 受激发射：当物质中多数粒子处于高能级，受到适当光子的激发时，发射一个同能量的光子回到基态，产生光的放大作用 E1 E0 E1 E0 吸收 自发辐射 受激辐射 h? h? h? h? h? A B C 光与物质作用三过程 受激发射 h? nh? E0 E1 放大倍数=nh?/h? LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 受激发时的光子为全同粒子：光子的能量、动量、位相和传播方向都相同 Cr3+ (Al2O3) :Ruby Laser 2E: ?=3ms 4A2 2E E 2A 4F1 4F2 694.3nm Nd:YAG激光原理