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1、激光原理及应用激光原理及应用董常毅 Jun.20, 2014 Wenzhou内容内容 激光原理激光的分类IPL 基础激光的应用什么是激光？什么是激光？激光激光 就在我们身边？就在我们身边？还有？还有？。激光到底是什么？激光到底是什么？一种光一种光 一种特殊的光一种特殊的光 一种自然界不存在的光一种自然界不存在的光激光是怎么造出来的？激光是怎么造出来的？理论的提出理论的提出爱因斯坦，爱因斯坦，19171917年年 受激辐射理论受激辐射理论激光原理激光原理- -原子的结构原子的结构图一 碳原子示意图。激光原理激光原理- -电子的跃迁电子的跃迁原子的基态与受激态原子的基态与受激态激光原理激光原理-
2、-粒子数反转粒子数反转图三 粒子数反转的状态。原子的基态与受激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损耗13产生激光的必要条件. 激励源（使原子激发）. 粒子数反转（有合适的亚稳态能级）.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世界上第一台激光器诞生美国梅曼博士，美国梅曼博士，19601960年年 红宝石激光器红宝石激光器15激光-Laser=受激辐射的光放大受激辐射的光放大 L L ight A A mplification by S S timulated E E mission of R R
3、adiation激光的结构激光的结构LASER MEDIUM激励源激励源HRHRR 100%R 100%OCOCR 90%R 90%激光光束激光光束工作物质工作物质1.1.工作物质工作物质 2.2.激励源激励源 3.3.谐振腔谐振腔17激光的特性相干性: Defined phase relation, interferingWhite light (Complete visible spectrum)Laser LightLaser LightLaser LightWhite light (Noncoherent)White light (Divergent) 单单色性: Only one w
4、avelength 准直性: Minimal divergence of light bundle还有什么特性？还有什么特性？高亮度高亮度光谱光谱图图x-射线线 宇宙射线线微波 TV 无线电线电波ExcimerExcimerArgonArgonKTPKTPDyeDyeRubyRubyAlexandriteAlexandrite Nd:YAGNd:YAG Er:YAGEr:YAGCOCO2 2190 - 390488 - 514532577-6307556941064294010600UVUV可可见见见见光光红红红红外光外光400 400 nmnm700 700 nmnmHolmiumHolmi
5、um2100频率频率 ( (u u 或或 ) ) (H (Hz z) )波长波长1 1波长波长 - - 纳米纳米 (nm) (nm) 或微米或微米 ( (m mm)m)短波长短波长 高频率高频率长波长长波长 低频率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（cm mm)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50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模式激光激光的横模模式的横模模式横模, 就是指在谐谐振
6、腔的横截面 内激光光场场的分布。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，因此亮度也最高，径向强度 分布是均匀的。激光的模式激光的模式所谓纵谓纵 模, 就是指 沿谐谐振腔轴线轴线 方 向上的激光光场场分 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激光的分类激光的分类- -按激发介质按激发介质 固体激光(Ho:YAG, Nd:Y
7、AG, Er:YAG, Ruby) Sinon,VPC 气体激光(Ar+,Kr+,CO2,He-Ne ArF) UltraPulse EncoreTM,Acupulse 液体激光(染料激光) 半导体激光（AlGaAs)连续式连续式脉冲式脉冲式激光的分类激光的分类- -按工作按工作方方式式连续 激光脉冲激光激光的分类。1.电激励激光2.光激励激光3.化学激励激光按泵浦方式1/11/2011281.医疗激光2.工业激光3.科研激光按应用范围1.紫外激光2.红外激光3.可见光激光按波长范围IPL 强脉冲光技术术IPLIPL的原理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 Intens
8、e Pulsed Light (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激光特性CONFIDENTIAL LUMENIS PROPRIETARY INFORMATION热效应 包括： 温热效应：42C - 60C 凝固效应：60C - 100C 汽化效应：100C - 200C 碳化效应：200C - 300C 气化效应： 300C 适用： 眼底病、血管性皮损、组织切割、消融激光的生物学效应激光的生物学效应CONFIDENTIAL LUMEN
9、IS PROPRIETARY INFORMATION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威尔曼光学医学实验室主任 Rox Anderson 博士重要理论选择性光热作用原理 Selective photothermolysis 20世纪80年代组织组织 - - 激光吸收与穿透特性曲线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
10、织波长(纳米) 紫外光 可见光 红外光吸 收 系 数 穿 透 深 度重要重要! !CONFIDENTIAL LUMENIS PROPRIETARY INFORMATION39激光在皮肤科的应用CONFIDENTIAL LUMENIS PROPRIETARY INFORMATIONIPL的临床应用1、光子嫩肤（皮肤松弛，毛孔粗大，细小皱纹）；2、治疗色素性皮肤疾病；3、治疗痤疮；4、光子脱毛；5、治疗良性血管性皮肤病变，如毛细血管扩张等；6、与激光联合治疗及其他治疗；非创伤性。 在单一疗程中，可同时改善多种皮肤问题。 突破过去仅做病灶治疗的局限性，是美容效果达到整个面部。 治疗结束就可投入工作或
11、学习，无需休息。IPL的四大优势CONFIDENTIAL LUMENIS PROPRIETARY INFORMATION长脉冲激光治疗血管性病变常见血管性病变包括海绵状血管瘤、鲜红斑 痣、球状血管瘤、酒糟鼻、毛细血管扩张、 静脉曲张等 激光通过选择性光热解原理，作用于病变血 管内的血红蛋白，从而达到治疗目的。激光治疗鲜红斑痣前后的疗效比较CONFIDENTIAL LUMENIS PROPRIETARY INFORMATION波波长长 (Microns)(Microns)1.01.00.20.210102020100,000100,00010,00010,0001,0001,00010010010101.01.00.10.10.010.010.0010.0010.00010.0001WaterMelaninHemoglobinOxyhemoglobin吸收系数吸收系数 (per centimeter)(per centimeter)COCO2 2Er:YAGEr:YAG3.03.0CONFIDENTIAL LUMENIS PROPRIETARY INFORMATION谢谢 谢谢 THANK YOU!
