Эффективное накопление энергии в активной среде является фундаментальным условием для достижения высоких энергий импульса в Q-переключаемых лазерах. Чтобы максимизировать энергию импульса, вы должны отдавать приоритет длительному времени жизни верхнего уровня в лазерном кристалле, использовать механизмы активного переключения для оптимизации времени и работать на достаточно низких частотах повторения, чтобы обеспечить полное инвертирование населенности.
Основной вывод Достижение высокой энергии импульса является функцией емкости хранения и времени. Вы должны выбрать активную среду, которая может удерживать энергию возбуждения в течение длительного времени (длительное время жизни верхнего уровня), и использовать механизм переключения, который высвобождает эту энергию только тогда, когда инвертирование населенности достигло своего абсолютного пика.
Оптимизация активной среды
Роль времени жизни верхнего уровня
В системах с непрерывной накачкой способность накапливать энергию напрямую связана с временем жизни верхнего уровня активной среды. Более длительное время жизни позволяет среде накопить больше энергии накачки до того, как она будет истощена спонтанным излучением.
Выбор правильного материала
Из-за необходимости накопления среды, легированные иттербием (например, Yb:YAG), как правило, предпочтительнее альтернатив, легированных неодимом (например, Nd:YAG), для приложений с высокой энергией. Yb:YAG имеет значительно более длительное время жизни верхнего уровня, что делает его превосходным резервуаром энергии.
Динамика усиления по сравнению с длительностью импульса
Хотя среды, легированные иттербием, превосходны в накоплении энергии, они обычно демонстрируют более низкое усиление по сравнению с Nd:YAG. Эта физическая характеристика приводит к более длительным импульсам, что является необходимым компромиссом при приоритете максимальной энергии импульса.
Выбор механизма Q-переключения
Превосходство активного Q-переключения
Для генерации высокой энергии активное Q-переключение является стандартом. Этот метод обеспечивает точный внешний контроль времени срабатывания затвора, гарантируя, что переключатель откроется только после максимального необходимого времени для полного инвертирования населенности.
Расчет времени высвобождения энергии
Активные переключатели позволяют точно рассчитать время генерации импульса в соответствии со временем жизни метастабильного состояния активной среды. Это гарантирует, что лазер срабатывает именно тогда, когда накопленная энергия находится на пике.
Ограничения пассивного Q-переключения
Пассивные Q-переключатели, как правило, менее эффективны для максимизации энергии, поскольку они полагаются на насыщение поглотителя для запуска импульса. Это высвобождение часто происходит автоматически до того, как инвертирование населенности — и, следовательно, потенциальная энергия — достигло максимального уровня.
Архитектура и эксплуатация системы
Управление частотами повторения
Для достижения максимально возможной энергии импульса вы должны работать с лазером на низких частотах повторения импульсов. В частности, частота должна быть ниже обратной величины времени жизни верхнего уровня, чтобы обеспечить среде достаточно времени для перезарядки между импульсами.
Использование усилительных систем (MOPA)
Когда один генератор не может обеспечить достаточную энергию, требуется архитектура Master Oscillator Power Amplifier (MOPA). Эта установка генерирует импульс в мастер-лазере, а затем значительно увеличивает энергию за счет последующих стадий усиления.
Геометрические соображения
Различные геометрии резонатора способствуют различным результатам. Лазеры с тонким диском хорошо подходят для очень высоких энергий импульса благодаря своим возможностям управления тепловыми режимами, хотя они страдают от низкого усиления. И наоборот, микрочиповые лазеры имеют чрезвычайно короткие резонаторы, но ограничены умеренными энергиями.
Понимание компромиссов
Энергия импульса по сравнению с длительностью импульса
Существует неизбежный конфликт между максимизацией энергии и минимизацией длительности импульса. Высокоэнергетические среды (например, тонкодисковые или Yb:YAG) имеют более низкое усиление, что неизбежно приводит к более длительным импульсам. Достижение самых коротких импульсов (наносекунды или ниже) обычно требует конструкций с высоким усилением и коротким резонатором (например, компактных лазеров с торцевой накачкой), которые жертвуют общим выходом энергии.
Пиковая энергия по сравнению со средней мощностью
Работа на низких частотах повторения для максимизации энергии на импульс имеет свою цену. Хотя отдельные импульсы более мощные, средняя выходная мощность системы будет снижена, поскольку лазер срабатывает реже.
Сделайте правильный выбор для своей цели
Чтобы выбрать оптимальную конструкцию, вы должны взвесить конкретные требования вашего приложения:
- Если ваш основной фокус — максимальная энергия импульса: Приоритет отдавайте активному Q-переключению и средам, легированным иттербием (например, Yb:YAG) с длительным временем жизни верхнего уровня, даже если это приведет к более длительным импульсам.
- Если ваш основной фокус — чрезвычайно короткая длительность импульса: Выбирайте компактные твердотельные лазеры с торцевой накачкой с высоким усилением или микрочиповые лазеры, принимая, что энергия импульса будет в диапазоне миллиджоулей или ниже.
- Если ваш основной фокус — высокая средняя мощность при умеренной энергии: Реализуйте архитектуру оптоволоконного MOPA (MOFA) для балансировки частоты повторения и усиления.
Разработка высокоэнергетических лазеров в конечном итоге является упражнением в терпении — предоставлении среде достаточного времени для накопления энергии и ожидании точного момента пикового инвертирования для ее высвобождения.
Сводная таблица:
| Ключевой фактор | Стратегия высокой энергии | Компромисс / Соображение |
|---|---|---|
| Активная среда | Легированная иттербием (например, Yb:YAG) | Более длительные импульсы из-за более низкого усиления |
| Метод переключения | Активное Q-переключение | Требует внешнего управления временем |
| Частота повторения | Низкая (ниже обратной величины времени жизни) | Более низкая средняя выходная мощность |
| Архитектура | MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) | Повышенная сложность системы |
| Тип резонатора | Лазеры с тонким диском | Превосходное управление тепловыми режимами при высокой энергии |
Повысьте уровень вашей клиники с помощью прецизионных технологий
В BELIS мы понимаем, что для достижения результатов мирового класса требуется профессиональное оборудование, разработанное с учетом превосходства. Независимо от того, ищете ли вы передовые пикосекундные или Nd:YAG лазерные системы для омоложения кожи или высокоэнергетические решения для удаления волос диодным лазером, наш портфель разработан исключительно для клиник и премиальных салонов.
Наша ценность для вас:
- Передовые технологии: Доступ к новейшим лазерным системам, HIFU и микроигольчатому RF.
- Экспертиза в области скульптурирования тела: Профессиональные решения, включая EMSlim и криолиполиз.
- Комплексный уход: Интегрированные инструменты от систем Hydrafacial до передовых тестеров кожи.
Готовы улучшить свои услуги с помощью ведущего в отрасли оборудования для медицинской эстетики? Свяжитесь с нашими специалистами сегодня, чтобы найти идеальное решение для вашего бизнеса.
Связанные товары
- Диодный лазер SHR Trilaser для удаления волос для клиники
- Машина для удаления волос IPL и SHR для клиник с лазером Nd:YAG для удаления татуировок
- Трилазерная диодная машина для удаления волос для использования в косметических клиниках
- Пикосекундный лазерный аппарат для удаления татуировок Pico Picosecond Laser Picosure Pico Laser
- 7D 12D 4D HIFU Машина Аппарат
Люди также спрашивают
- Каковы недостатки удаления волос диодным лазером? Ключевые ограничения и риски для безопасности объяснены
- Что лучше: IPL или диодный лазер? Раскройте потенциал точности для перманентного удаления волос
- Требуется ли бритье для процедур SHR-лазерной эпиляции? Важная подготовка для достижения максимальных результатов
- Как работает диодная лазерная эпиляция? Наука о воздействии на волосяные фолликулы
- Удаляет ли диодный лазер волосы навсегда? Понимание перманентного уменьшения волос
