Для достижения короткой длительности импульса в лазерах с модуляцией добротности конструкция должна отдавать приоритет двум фундаментальным физическим параметрам: короткой длине резонатора лазера и высокому усилению лазера. Минимизируя расстояние, которое свет проходит внутри резонатора, и максимизируя мощность усиления среды, лазер может быстрее извлекать накопленную энергию, что приводит к более узким и коротким импульсам.
Физика модуляции добротности диктует, что длительность импульса напрямую связана со временем жизни фотонов в резонаторе; следовательно, самые короткие импульсы генерируются системами, которые сочетают наименьший возможный физический размер с максимально возможным усилением сигнала.
Принципы сокращения длительности импульса
Минимизация длины резонатора
Физическая длина резонатора лазера является основным фактором, ограничивающим длительность импульса. Более короткий резонатор сокращает время двукратного прохода фотонов внутри резонатора.
Микрочиповые лазеры являются примером этого принципа. Используя чрезвычайно короткие резонаторы, они достигают самой короткой длительности импульса, доступной в генераторах с модуляцией добротности. Однако ограничение физического размера ограничивает объем активной среды, что обычно ограничивает эти лазеры умеренными энергиями импульса.
Максимизация усиления лазера
Высокое усиление лазера позволяет оптическому импульсу быстро нарастать и истощать накопленную энергию. Чем быстрее извлекается энергия, тем короче результирующий импульс.
Компактные твердотельные лазеры с торцевой накачкой предлагают здесь убедительный баланс. Поскольку они поддерживают высокое усиление, они могут достигать длительности импульса в несколько наносекунд, при этом обеспечивая энергию импульса на уровне миллиджоулей.
Проблема архитектур с низким усилением
Напротив, конструкции, которые отдают приоритет управлению тепловым режимом или площади поверхности, часто жертвуют усилением, что увеличивает длительность импульса.
Лазеры с тонким диском являются ярким примером этого ограничения. Хотя они отлично подходят для генерации очень высокой энергии импульса благодаря эффективному охлаждению и большим площадям поверхности, они страдают от относительно низкого усиления. Следовательно, они, как правило, не подходят для применений, требующих очень короткой длительности импульса.
Операционные настройки для оптимизации импульса
Снижение частоты следования импульсов
Помимо физической геометрии, свою роль играют операционные настройки. Самая короткая длительность импульса (и самая высокая энергия) достигается при снижении частоты следования импульсов.
В частности, частота должна быть ниже обратной величины времени жизни верхнего состояния активной среды. Хотя это максимизирует интенсивность отдельных импульсов, это приводит к снижению средней выходной мощности лазера.
Понимание компромиссов
Усиление против накопления энергии
Часто существует конфликт между достижением коротких импульсов и накоплением огромного количества энергии.
Для высокого накопления энергии желательны материалы с длительным временем жизни верхнего состояния, такие как Yb:YAG. Однако эти материалы часто обладают более низким усилением по сравнению с альтернативами, такими как Nd:YAG. Результатом является система, которая может накапливать больше энергии, но высвобождает ее медленнее, что приводит к более длительной длительности импульса.
Генератор против усилителя (MOPA)
Одного генератора часто недостаточно для удовлетворения спроса как на короткие импульсы, так и на высокую среднюю мощность.
Если цель состоит в значительно большей энергии импульса без ущерба для ширины импульса, требуется архитектура Master Oscillator Power Amplifier (MOPA). Для высокой средней мощности в сочетании с умеренной энергией стандартным решением являются оптоволоконные MOPA (MOFA).
Сделайте правильный выбор для вашей цели
Выбор архитектуры лазера требует решения, какой параметр — длительность, энергия или мощность — является для вас критическим.
- Если ваш основной фокус — самая короткая возможная длительность импульса: Выберите конструкцию микрочипового лазера, чтобы использовать минимальную длину резонатора, принимая умеренные уровни энергии.
- Если ваш основной фокус — баланс коротких импульсов и энергии в миллиджоулях: Выберите компактный твердотельный лазер с торцевой накачкой, чтобы использовать его характеристики высокого усиления.
- Если ваш основной фокус — максимальная энергия импульса независимо от длительности: Рассмотрите лазеры с тонким диском или Yb-легированные среды, понимая, что более низкое усиление приведет к более длительным импульсам.
- Если ваш основной фокус — масштабирование энергии без увеличения ширины импульса: Реализуйте систему MOPA для усиления выходного сигнала генератора коротких импульсов.
В конечном итоге, физика диктует, что вы не можете одновременно максимизировать усиление, накопление энергии и компактность резонатора; вы должны оптимизировать два параметра, которые определяют ваше конкретное приложение.
Сводная таблица:
| Принцип проектирования | Основная стратегия | Основное преимущество | Типичный компромисс |
|---|---|---|---|
| Длина резонатора | Минимизация расстояния в резонаторе | Сокращает время двукратного прохода фотонов | Ограничивает объем энергии импульса |
| Усиление лазера | Максимизация усиления | Быстрое извлечение энергии | Требует высокой плотности накачки |
| Архитектура (MOPA) | Генератор + Усилитель | Масштабирует энергию с коротким импульсом | Более высокая сложность системы |
| Выбор среды | Материалы с высоким усилением (Nd:YAG) | Более узкие наносекундные импульсы | Более низкая емкость накопления энергии |
Повысьте уровень своей клиники с помощью технологий точной обработки BELIS
В BELIS мы специализируемся на профессиональном медицинском эстетическом оборудовании, разработанном исключительно для клиник и премиальных салонов. Независимо от того, ищете ли вы передовые лазерные системы, такие как Nd:YAG и пикосекундные лазеры для удаления татуировок, или системы диодной эпиляции и CO2-фракционного омоложения, наше оборудование спроектировано с использованием точных принципов длительности импульса, необходимых для превосходных результатов.
От высокопроизводительных систем HIFU и микроигольчатого RF до решений для моделирования фигуры, таких как EMSlim и криолиз, мы предоставляем вашему бизнесу самые надежные технологии в отрасли.
Готовы улучшить свои возможности лечения? Свяжитесь с нашими экспертами сегодня, чтобы найти идеальную систему для вашей практики!
Связанные товары
- Пикосекундный лазерный аппарат для удаления татуировок Pico Picosecond Laser Picosure Pico Laser
- Машина для удаления татуировок пикосекундным лазером Picosure
- Машина для удаления волос IPL и SHR для клиник с лазером Nd:YAG для удаления татуировок
- Диодный лазер SHR Trilaser для удаления волос для клиники
- Вагинальный лифтинг HIFU Гинекологическое HIFU лечение
Люди также спрашивают
- Какую роль играет Zoom Head в удалении пигментных пятен? Точный контроль для достижения превосходных результатов пикосекундного лазера
- Каков механизм действия пикосекундных или Q-switched лазеров при мелазме? Продвинутое фотоакустическое удаление пигментации
- Какие преимущества предлагают пикосекундные лазеры? Превосходное удаление пигмента с пониженным риском перегрева
- Каковы показания к применению пикосекундного лазера? Профессиональное руководство по удалению татуировок и пигментации
- Почему лазерные устройства с высокой частотой повторения обеспечивают лучшую безопасность для фототипов III-IV по Фитцпатрику? Продвинутая защита темной кожи
