固體激光器的特點及應(yīng)用

--18-在上世界60年代紅寶石激光測距機(jī)成功發(fā)明以后，隨后的第二年就成功的運(yùn)用到了軍事領(lǐng)域。生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的成功運(yùn)用還是從眼部手術(shù)開始的，1962年，人們第一次將人的視網(wǎng)膜和眼球利用激光進(jìn)行連接，這樣就可以做到不用對眼球進(jìn)行切開就能達(dá)到治療的效果。固體激光器于生物醫(yī)療領(lǐng)域中的使用包括醫(yī)學(xué)研究工具、激光診斷和激光治療三大類。1）醫(yī)學(xué)研究工具在研究醫(yī)學(xué)病理、生理、生化的過程中，我們可以通過固體激光器的激光照射各個細(xì)胞，以便對細(xì)胞的生理開展探究，也可利用激光來做細(xì)胞手術(shù)?，F(xiàn)在固體激光器已經(jīng)變成了科研人員研究遺傳學(xué)和胚胎學(xué)實驗非常重要的器材。2）激光診斷利用這種測試方法可以很好的對活體組織進(jìn)行內(nèi)部的檢測。所以在對人體的手指、牙齒以及小孩的腦積水方面都有很好的應(yīng)用。比如現(xiàn)在科學(xué)家正在研究利用能量為400J、輸出寬度為半毫米的激光器對牙齒進(jìn)行檢測。利用激光器來檢測血藥流動方面的內(nèi)容的時候，在不需要血藥進(jìn)行擾亂的情況下就可以成功的測量。當(dāng)對生物的組織進(jìn)行定量測試的時候，我們可以很簡單的測定被測對象身體各個部位的細(xì)胞成分，來檢查對象內(nèi)的元素成分。3）激光治療在激光治療的過程中，現(xiàn)在我們最為常用的方法就是利用激光器的凝結(jié)機(jī)。在進(jìn)行手術(shù)的時候，我們通過激光手術(shù)刀的作用就可以對身體內(nèi)的手術(shù)部位進(jìn)行治療，這樣就可以很好的減輕血量的流失，而且后期恢復(fù)較快，沒有干擾等。在視網(wǎng)膜、青光眼以及鞏膜的手術(shù)上面紅寶石激光器也非常方便，紅寶石激光器不僅是全球第一臺激光器，也是最早在醫(yī)學(xué)治療中使用的激光器［11］。而且由于它的工作波長是可見光范圍，不宜與血紅蛋白進(jìn)行作用，所以在各種色素引起的病變中非常的實用。在生物醫(yī)學(xué)治療中使用越來越普及的固體激光器是Nd3+：YAG激光器，由于這一類激光器具有多種優(yōu)良特性：轉(zhuǎn)換的效率相當(dāng)?shù)母?，超級大的激光輸出功率，其中激光輸出功率在單根的晶體工作時能夠高達(dá)百瓦，與CO2氣體激光器相比，具有更好的止血和凝固作用，因此在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中經(jīng)常起手術(shù)刀的作用，它的作用是在解剖血管飽滿的組織時，使出血量極低。這類激光器能夠輸出脈沖能量相當(dāng)大的激光，并且激光在水和血紅蛋白中時很難被吸收，因此能夠滲透到很深的組織中。由于Nd3+：YAG激光器通過倍頻技術(shù)可以得到波長為532nm的綠色激光，且其穿透較淺，因而一般僅限于對較淺的血管性病變進(jìn)行治療，另外，倍頻Nd升:YAG激光也可廣泛應(yīng)用于胃出血、血管瘤的的治療及顯微外科手術(shù)，對于由紅的染料顆粒所引起的文身、文唇等人為的皮膚色素變異亦具有一定的治療效果[⑵。如下圖4.3為激光手術(shù)示意圖。圖4.3激光手術(shù)示意圖第五章展望固體激光器具有體積小、效率高、壽命長、覆蓋波段長，堅固耐用、激光加工方式多樣、使用方便、輸出功率大等多種優(yōu)異的特點，它是以摻有少量激活離子的晶體、玻璃或陶瓷作為工作物質(zhì)的激光器［13。］從于1960年發(fā)明的世界上首臺固體激光器到現(xiàn)在的高功率的全固態(tài)激光器，固體激光技術(shù)的成長日新月異，百花齊放，為了與新環(huán)境下對應(yīng)用的要求同步，固體激光器就必須朝著實用、高效以及商品化的方向轉(zhuǎn)移，即朝著全固化、輸出激光的脈沖和波長及其短的方向發(fā)展，并且在當(dāng)前已經(jīng)得到了非常好的成績。第一，改進(jìn)了增益介質(zhì)。最開始的增益介質(zhì)是紅寶石，接下來是釹玻璃、摻釹釔鋁石榴石、摻釹鎵釓石榴石，而如今的新型激光材料的基質(zhì)是陶瓷。第二，對于泵浦的光源我們已經(jīng)改良了很多。泵浦源從之前的閃光、弧光燈變化到現(xiàn)在的LD泵浦，獲得的輸出功率變得越來越大。第三，對于增益介質(zhì)的構(gòu)造也有較大的改善，由原來傳統(tǒng)的棒、板條式的構(gòu)造更新為現(xiàn)在的盤片、光纖式的構(gòu)造。如今，雖然固體激光器已經(jīng)獲得了很多令人仰慕的成績，但是很多技術(shù)還是不夠成熟，可靠性還有待科研人員的進(jìn)一步加強(qiáng)。目前激光器市場前景最廣闊的發(fā)展方向是使器件的體積愈來愈小、器件的重量愈來愈輕、效率愈來愈高、光束質(zhì)量愈來愈好、可靠性愈來愈高、壽命愈來愈長、運(yùn)轉(zhuǎn)愈來愈敏捷的全固態(tài)激光器。全固態(tài)激光器的應(yīng)用擴(kuò)展到了各個領(lǐng)