Nd：YAG医用双波长激光器的研究

摘要

激光器出现几十年以来发展迅速，随着激光技术的发展、医学研究的进步以及两者与其它技术的相互融合，许多新的医疗方法逐渐产生。这些新的技术和医疗研究方法被不断的应用于我们日常生活中的各个领域，特别是在生物医学研究方面。例如：激光的生理作用、相干光学产生的光凝作用、激光生物效应、激光束对皮肤的作用等。 本文首先介绍了Nd：YAG激光器的特点及应用、激光脱毛和激光治疗血管性皮肤病变的现状和治疗原理，然后在详细理论分析的基础上，利用氙灯泵浦、电光调Q、KDP倍频和采用Nd：YAG脉冲放大器对基频光放大的方法，成功研制出了KDP倍频、电光调Q、双脉冲Nd：YAG激光器。本文实现了在同一台激光器上输出1064nm和532nm的方案，其中1064nm激光可用于激光脱毛，532nm激光可用于治疗血管性皮肤病变。 以下是本论文所做的主要工作： (1)介绍了课题研究的背景、意义及Nd：YAG激光器的特点，论述了Nd：YAG激光器在医学上的应用并展望了其未来发展趋势。 (2)应用Q开关理论、非线性光学倍频理论，对氙灯泵浦的Nd：YAG医用双波长激光器进行了理论研究，讨论了影响倍频效率的因素，并介绍了几种常用倍频晶体的特性。选择．KDP作为1064nm的非线性倍频晶体，并采用腔外放大、倍频的结构形式得到了532nm的绿光激光，讨论了KDP晶体的最佳长度和最佳方位角。 (3)对激光器的整体结构进行了设计，采用Nd：YAG激光器作为脉冲放大器，提高了激光的输出能量。通过理论分析得到了聚光腔和光学谐振腔的优化设计方案，针对本激光器系统设计并绘制了一种结构简单、方便调节的激光系统。 (4)实现了双脉冲电光Q开关、倍频Nd：YAG激光器的稳定运转，通过实验获得基频光单脉冲能量为1.25J、倍频光单脉冲能量为0.5J的双脉冲激光输出。基频光与倍频光脉宽分别为15ns、7.72ns。实现了重复率电光Q开关Nd：YAG激光器的正常运转。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2 Nd：YAG激光器的特点

1.3 Nd：YAG激光器在医学上的应用

1.4医用Nd：YAG激光器发展趋势

第二章Nd：YAG激光用于脱毛和皮肤性病变的治疗

2.1激光脱毛和治疗皮肤性病变的常见治疗手段

2.2 Nd：YAG激光脱毛和治疗皮肤性病变的原理

2.2.1激光脱毛的原理

2.2.2激光治疗皮肤性病变的原理

2.3 Nd：YAG激光脱毛和治疗皮肤性病变的优势

第三章Nd：YAG激光器理论及技术研究

3.1 Nd：YAG激光晶体的物理及光学特性

3.2倍频晶体KDP、KTP、LBO、BBO的特性

3.3二次谐波产生理论

3.4单轴晶体的相位匹配技术

3.5调Q激光理论

3.5.1调Q基本原理

3.5.2调Q方式

3.5.3声光调Q基本原理

3.5.4电光调Q基本原理

3.6激光放大技术

3.6.1脉冲放大理论

3.6.2 Nd：YAG放大器

第四章闪光灯泵浦系统

4.1氙灯泵浦系统

4.1.1泵浦源的选择

4.1.2脉冲氙灯的光谱特性

4.1.3脉冲氙灯的工作原理

4.2聚光腔的设计

4.2.1单灯单棒单椭圆腔

4.2.2双灯单棒双椭圆腔

第五章Nd：YAG医用双波长激光器的实验研究

5.1双波长Nd：YAG激光器的整体结构

5.2双波长Nd：YAG激光器实验参数的选取

5.2.1 Nd：YAG激光晶体及倍频晶体参数的选取

5.2.2聚光腔参数的选取

5.2.3冷却系统设计

5.2.4导光系统设计

5.3氙灯泵浦Nd：YAG红外激光器实验研究

5.3.1未加放大器时输出能量随电源放电电压的变化

5.3.2经放大器后放大后输出能量随电源放电电压的变化

5.3.2激光输出能量的稳定性测试

5.4氙灯泵浦Nd：YAG医用双波长激光器的实验研究

5.4.1输出能量随电源放电电压的变化

5.4.2经导光臂后激光输出能量的稳定性测试

5.5 结论

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文目录及获奖情况

致 谢