长脉冲中红外Er：YAG激光器的研制

摘要

近年来出现的一种新型激光器——掺稀土铒的钇铝石榴石(Er:YAG)固体激光器在脉冲氙灯泵浦的条件下可以发出波长为2.94μm的中红外激光光束，这个波长恰好位于水对光的吸收主峰处，因此被水以及含水丰富的人体组织强烈吸收，并且不会产生烧灼结痂。Er：YAG的这一特性使得该种激光器十分适合用于穿透手指皮肤进行无接触采血。但经过近年来人们对Er：YAG激光器的研究发现，这种工作在中红外波段的激光器的腔镜十分容易损坏，低损伤阈值腔镜也成为了限制高脉冲能量Er：YAG激光器应用的瓶颈。本文通过理论与实践相结合的方式实现了长脉冲高能量的Er：YAG激光器的研制，并使其达到了激光采血的要求。 本论文首先阐述了中红外Er：YAG激光的发光机理和激光器设计原理，而后介绍了其在采血中的应用。分析了这种技术的可实现性以及能量转换效率和限制因素。针对这种限制因素，文章着重研究了中红外高损伤阈值激光腔镜的相关特性以及制作工艺。 论文继而在光学薄膜的理论基础上论述了中红外高损伤阈值薄膜的光学特性以及制备工艺，详细地论述了影响薄膜损伤阈值的各种因素和解决方案，并使用实验的方法统计了一套有效地制备低成本、高损伤阈值的中红外激光腔镜的工艺。 最后，制作了长脉冲Er：YAG激光器，并在1Hz的脉冲频率下成功实现了大于0,8J/脉冲的激光输出。此外，还进行了端面镀膜的内腔Er：YAG激光实验，成功输出稳定的脉冲激光。实验证明，本工作中的Er：YAG脉冲激光可以有效的穿透人体皮肤组织，这也验证了本设计理论和方法的有效性。

目录

文摘

英文文摘

前言

1 Er：YAG激光与激光医疗

2高能脉冲Er：YAG激光在激光采血方面的应用及发展瓶颈

本节参考文献

第一章Er：YAG激光器的理论研究

1.1 Er：YAG晶体能带的理论研究

1.2 Er：YAG晶体的吸收光谱及荧光光谱

1.3 Er：YAG激光器的速率方程

本章参考文献

第二章Er：YAG激光器的设计方案

2.1电源及泵浦源设计

2.2光学谐振腔设计

2.2.1氙灯泵浦Er：YAG光学谐振腔设计

2.2.2 Er：YAG晶体热透镜影响

2.2.3腔长对Er：YAG激光器出光阈值的影响

2.2.4最佳透射率设计

本章参考文献：

第三章高损伤阈值Er：YAG激光腔镜的设计

3.1光学薄膜激光损伤机理及影响因素

3.1.1损伤机理

3.1.2影响因素

3.2高损伤阈值激光腔镜设计

3.2.1中红外激光器高反镜设计

3.2.2高反射膜的内部场理论

3.2.3薄膜的热力学综合特性

本章参考文献：

第四章高损伤阈值激光腔镜的测试与制备

4.1光学薄膜激光损伤测试技术及测试规范

4.1.1激光损伤测试技术进展

4.1.2阈值测试方法

4.2实验装置的建立及参数测量

4.2.1阈值测量装置

4.2.2激光参数选择

4.2.3光斑尺寸测量

4.3薄膜材料及基板材料影响

4.3.1膜系材料

4.3.2基底材料

4.3.3实验讨论

4.4镀制工艺影响

4.5高损伤阈值激光腔镜镀制结果

本章参考文献：

第五章高脉冲能量Er：YAG激光器

5.1高脉冲能量Er：YAG激光器输出特性

5.2激光采血理论基础及实验

本章参考文献：

总结

在读研究生期间成果

致谢

原创性声明