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激光生物医学
第二章、医用固体激光器
医用固体激光器
固体激光器的基本组成
红宝石激光器
Nd:YAG激光器
Er:YAG激光器
Cr,Tm,Ho:YAG激光器
Nd:YLF激光器
半导体激光器的医学应用
医用固体激光器
1960年问世的第一台激光器是固体红宝石激光器。
目前,能产生激光的工作物质达数百种。
固体激光器的主要特点:
运行方式多样
固体工作物质种类多,波长分布范围广。
固体激光器导光系统简单,制作容易
固体激光器结构紧凑、牢固耐用、价格适宜
固体激光器的基本组成
固体激光器的基本结构及能量转换环节
固体激光器输出特性
固体激光器工作物质热透镜效应随输入功率而变,引起输出光束参量随输入功率而变化。
由于基模高斯光束的光斑尺寸一般远小于工作物质的横向尺寸,因此固体激光器往往是多纵模输出,各横模之间不相干。
固体工作物质增益高,荧光谱线宽,因此输出的纵模数目多。
有空间烧孔效应。
输出光的偏振特性取决与工作物质的种类、质量及运行情况。各向异性晶体产生的激光有明显的偏振性,各向同性晶体由于内部的缺陷和工作过程的热效应导致的应力双折射,输出光有部分偏振性。
固体激光器的基本组成-工作物质
激活离子
基质
掺杂浓度
双掺和敏化
工作物质的劣化
工作物质的破坏
激活离子
过渡族金属离子如铬Cr3+、镍Ni2+、钴Co3+等.
三价稀土金属离子如钕Nd3+、钬Ho3+、铒Er3+、鐠Pr3+、钐Sm3+、銪Eu3+、镝Dy3+、等等。
二价稀土金属离子如铒Er2+、铥Tm2+、钐Sm2+、镝Dy2+等等。
锕系离子。这类离子大部分都是人工放射性元素,不易制备,其中只有铀U3+曾有所应用。
基质
基质材料分为玻璃和晶体两大类
常用的基质玻璃有硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐玻璃
常用的晶体有宝石 Al2O3 、氧化钇Y2O3 、钇铝石榴石Y3Al5O12(YAG)、钇镓石榴石Y3Ca5O12、铝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、钨酸盐晶体如铝酸钇YalO3(YAP)、氟磷酸钙Ca(PO4)3F等等
掺杂浓度
掺杂浓度有一最佳值,基质不同,最佳掺杂浓度也不同
浓度猝灭
激活离子之间的作用
辐射的自吸收