Nd:YAG-лазер работает по принципу вынужденного излучения в кристалле иттрий-алюминиевого граната (YAG), легированного неодимом. При накачке лампой-вспышкой или диодным лазером ионы неодима в кристалле возбуждаются до более высоких энергетических состояний. Когда эти ионы возвращаются в свое основное состояние, они испускают фотоны с длиной волны 1064 нм, создавая когерентный инфракрасный луч высокой интенсивности. Эта длина волны глубоко проникает в ткани с минимальным поглощением водой или меланином, что делает ее универсальной для применения в медицине и промышленности. Лазер также может быть удвоен по частоте до 532 нм для поверхностного лечения. Его эффективность, точность и адаптивность обусловлены уникальными свойствами кристалла YAG и легирующего элемента неодима.
Ключевые моменты:
-
Состав лазерной среды
- Основным компонентом является синтетический лазерная установка nd yag кристалл (Y₃Al₅O₁₂), легированный ионами неодима (Nd³⁺).
- Неодим замещает ионы иттрия в кристаллической решетке, создавая активные центры для усиления света.
- Пример: Типичный стержень Nd:YAG содержит ~1% неодима по весу для оптимальной работы.
-
Механизм накачки
-
Оптическая накачка возбуждает ионы Nd³⁺ с помощью:
- Фонари (свет широкого спектра, низкая эффективность)
- Диодных лазеров (направленная длина волны 808 нм, более высокая эффективность)
- Вы когда-нибудь задумывались, почему предпочтительнее использовать диодную накачку? Она снижает выделение тепла и повышает эффективность настенного блока на 50%.
-
Оптическая накачка возбуждает ионы Nd³⁺ с помощью:
-
Переходы на энергетический уровень
- Ионы Nd³⁺ поглощают свет накачки и переходят в возбужденные состояния (⁴F₅/₂, ⁴F₃/₂).
- Нерадиационный распад заселяет метастабильный уровень ⁴F₃/₂ (время жизни ~230 мкс).
- Стимулированное излучение происходит при 1064 нм (⁴F₃/₂ → ⁴I₁₁/₂ переход), создавая лазерный луч.
-
Универсальность длины волны
- Фундаментальный выход: 1064 нм (инфракрасное излучение, глубокое проникновение в ткани).
- Удвоение частоты с помощью кристаллов KTP: 532 нм (зеленый, для сосудистых/пигментных поражений).
- Медицинская аналогия: Выбор между скальпелем (532 нм) и зондом для глубокого проникновения в ткани (1064 нм).
-
Переключение добротности для импульсного режима работы
- Использует оптический затвор для накопления энергии, а затем высвобождает ее импульсами длительностью <10 нс.
-
Достигается пиковая мощность до гигаватт для:
- Удаление татуировок (механическая фрагментация частиц чернил)
- Прецизионная обработка (испарение металла без зон термического воздействия).
-
Тепловые и оптические свойства
- Низкое поглощение водой/меланином обеспечивает более глубокое проникновение (5-10 мм), чем другие лазеры.
- Высокая теплопроводность кристалла YAG (14 Вт/м-К) предотвращает тепловое линзирование во время работы.
-
Применение по длине волны
-
1064 нм:
- Промышленность: Сварка, сверление (например, лопатки аэрокосмических турбин).
- Медицина: удаление волос, глубокие сосудистые поражения
-
532 нм:
- Дерматология: Пятна от портвейна, веснушки
- Офтальмология: Фотокоагуляция сетчатки
-
1064 нм:
-
Соображения безопасности
- Невидимый луч требует наличия ИК-визора для выравнивания.
- Глубина проникновения в ткани требует точного контроля во избежание сопутствующего повреждения.
Сочетание материаловедения и квантовой физики позволило создать инструмент, который произвел революцию как в точном производстве, так и в малоинвазивной медицине. Адаптивность Nd:YAG продолжает стимулировать инновации от лазерной доставки лекарств до космической связи.
Сводная таблица:
| Ключевые аспекты | Детали |
|---|---|
| Лазерная среда | Кристалл YAG, легированный неодимом (ионы Nd³⁺ в решетке Y₃Al₅O₁₂) |
| Методы накачки | Лампы-вспышки (широкий спектр) или диодные лазеры (808 нм, более эффективные) |
| Основная длина волны | 1064 нм (глубокое проникновение) |
| Частотно-удвоенный выход | 532 нм (поверхностное лечение) |
| Основные области применения | Удаление волос, удаление татуировок, точная сварка, лечение сосудистых поражений |
| Указания по безопасности | Требуются ИК-зрители; глубокое проникновение требует точного контроля |
Обновите свою клинику или лабораторию с помощью передовых лазерных систем Nd:YAG. свяжитесь с нами для получения экспертных рекомендаций по медицинскому и эстетическому лазерному оборудованию!