激光基础及医疗应用.pptx

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1、激光原理及应用董常毅Jun.20,2014Wenzhou内容激光原理激光的分类IPL基础激光的应用什么是激光？？？？？？？？？？？？？？？激光就在我们身边？？？？？？？？？？？？？？？还有？？？？？？？？？？？？？？？。。。。。。激光到底是什么？一种光一种特殊的光一种自然界不存在的光激光是怎么造出来的？理论的提出爱因斯坦，1917年受激辐射理论激光原理-原子的结构图一  碳原子示意图。激光原理-电子的跃迁原子的基态与受激态激光原理-粒子数反转图三  粒子数反转的状态。原子的基态与受激态E2E1E3hv=E2-E1h:普朗克常数，v：频率12光的受激辐射放大损耗大于增益增益大于

2、损耗13产生激光的必要条件ｌ.激励源（使原子激发）２.粒子数反转（有合适的亚稳态能级）３.光学谐振腔（方向性，光放大，单色性）世界上第一台激光器诞生美国梅曼博士，1960年红宝石激光器15激光-Laser=受激辐射的光放大LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation激光的结构LASERMEDIUM激励源HRR~100%OCR~90%激光光束工作物质1.工作物质2.激励源3.谐振腔17激光的特性相干性:Definedphaserelation,interferingWhitelight(Completevisiblespect

3、rum)LaserLightLaserLightLaserLightWhitelight(Noncoherent)Whitelight(Divergent)单色性:Onlyonewavelength准直性:Minimaldivergenceoflightbundle还有什么特性？高亮度光谱图x-射线宇宙射线微波TV无线电波ExcimerArgonKTPDyeRubyAlexandriteNd:YAGEr:YAGCO2190-390488-514532577-6307556941064294010600UV可见光红外光400nm700nmHolmium2100频率(u或¦)µ(Hz

4、)波长1波长-纳米(nm)或微米(mm)短波长高频率长波长低频率激光参数激光参数E焦耳J毫焦mJE=功率X时间W瓦特W=能量/时间能量功率激光参数能量密度=脉冲能量/光斑面积光斑尺寸（cmmm)峰值功率=脉冲能量/脉宽平均功率=脉冲能量X频率激光参数脉宽1/11/201123功率τ50时间脉冲重复周期T激光脉冲上升和下降到它的50%峰值功率点之间的时间间隔激光的模式激光的横模模式横模,就是指在谐振腔的横截面内激光光场的分布。横模阶数越高,光强分布就越复杂且分布范围越大,因而其光束发散角越大。反之，基模(TEM00)的光强分布图案呈圆形且分布范围很小,其光束发散角最小,功率密度最大

5、，因此亮度也最高，径向强度分布是均匀的。激光的模式所谓纵模,就是指沿谐振腔轴线方向上的激光光场分布。对于一般腔长的激光器,往往同时产生几个甚至几百个纵模振荡;纵模个数取决于激光的增益曲线宽度及相邻两个纵模的频率间隔。激光的纵模1/11/201125激光的分类-按激发介质固体激光(Ho:YAG,Nd:YAG,Er:YAG,Ruby)Sinon,VPC气体激光(Ar+,Kr+,CO2,He-NeArF)UltraPulseEncoreTM,Acupulse液体激光(染料激光)半导体激光（AlGaAs)连续式脉冲式激光的分类-按工作方式连续激光脉冲激光激光的分类。。。电激励激光光激励激

6、光化学激励激光按泵浦方式1/11/201128医疗激光工业激光科研激光按应用范围紫外激光红外激光可见光激光按波长范围IPL强脉冲光技术IPL的原理特定强光子输出强光源聚光腔滤波器强脉冲光技术IntensePulsedLight(IPL™)反射镜氙闪光灯柱过滤膜导光晶体宽光谱“Cut-Off”滤镜为什么激光适合于医疗领域同相位同波长平行光有效的传输，精确聚焦有效的传输与控制选择性强、治疗精确，对周围组织损伤小激光特性热效应包括：温热效应：42C-60C凝固效应：60C-100C汽化效应：100C-200C碳化效应：200C-300C气化效应：>300C适用：眼底病

7、、血管性皮损、组织切割、消融激光的生物学效应电离效应(爆破效应)虹膜切开术、SLT色素性皮损：太田痣、纹身化学效应准分子激光：屈光不正、牛皮癣、白癜风光动力激光：肿瘤、AMD激光的生物学效应哈佛大学医学院皮肤系教授马萨诸塞特州总医院皮肤科主任威尔曼光学医学实验室主任RoxAnderson博士重要理论选择性光热作用原理Selectivephotothermolysis20世纪80年代组织-激光吸收与穿透特性曲线黑色素水血红蛋白蛋白散射波长(纳米)色素组织非色素组织波长(纳米)紫外光