激光医疗器械介绍ppt课件

激光医疗设备
.
回顾:激光产业一览
从1960年发明激光到20世纪70年代中期，激光 产业尚未形成规模。这一阶段，人们主要在研究激 光器的基础现论，主要是军事应用，那时的激光产 业很小，1975年全球激光产业仅为0.617亿美元。 20世纪70年代后期，各类激光器的性能在迅速提高， 特别是固体激光器、CO2激光器、 He-Ne激光器、 半导体激光器的寿命、模式、稳定性等性能大大改 善，使它们不仅在军事领域，而且在其他领域获得 了广泛应用。到1999年，全球激光器的销售额将达 46亿美元。现在，这些激光器件正在激光通信、光 学存储、材料加工、激光医学、图像记录、打印和 印刷、检测、传感等领域发挥独特作用，对人类生 活产生了不可估量的影响。
两类：光纤放大器用的泵浦光源和发射机用的信号光 源。1998年，全部激光器在通信领域的销售额高达14 亿美元.
11、 条码扫描：条形码扫描器主要采用半导体激光 器，只有一些老的系统还在使用 He-Ne激光器（大约 30000只/年）。 12、 正在出现的新应用：该领域包括航空、军事、区
域网、计算机应用等。航空和军事又包括商用导航、 军事演习系统、测距仪、卫星和激光冷却等。区域网 包括计算机区域互连网。
个激光应用中所占的份额很小，约为1%，但包含的内
容较多，如用于建筑业和农业的准直激光系统，用于
非破坏测量或机器视觉中激光器。
8、 娱乐：该领域包括激光娱乐、激光束显示、激
光指示器、全息显示。
9、 光存储：用于光存储的激光器大部分是半导体
激光器。
.
10、 光通信：光通信用的激光器差不多全部是半导 体激光器，只有少量的CATV系统采用1310纳米或 1550纳米LD泵浦固体激光器。通信用的激光器主要有
•电子处于可能的最低能阶时 ,称之为基态. •电子处于较高的能阶时 ,称之为受激态.
激光基本上就是由第三种(受激辐射)跃 迁机制所产生的。
.
原子激发的几种基本方式
▪ 气体放电激发 ▪ 原子间碰撞激发 ▪ 光激发
.
以红宝石激光 为例
它由一枝闪光灯，激光介质和两面镜所组成。激光介质 是红宝石晶体，当中有微量的铬原 子。
2.自发辐射 - 电子自发地透过释放光子从高能阶跃迁 到较低能阶 (图 b)。
3.受激辐射 - 光子射入物质诱发电子从高能阶跃迁到 低能阶，并释放光子。入射光子与释放的光子有相 同的波长和相，此波长对应于两个能阶的能量差。 一个光子诱发一个原子发射一个光子，最后就变成 两个相同的光子 (图 c)。
.
.
激光
日常生活中，我们常常接触到激光.
.
日常生活中，我们常常接触到激光.
▪ 课堂上我们所用的激光指示器 ▪ 电脑或音响组合中用来读取光碟资料的光碟机 ▪ 工业上，激光常用于切割或微细加工 ▪ 军事上，激光被用来拦截导弹 ▪ 科学家也利用激光非常准确地测量了地球和月球的
距离，涉及的误差只有几厘米
激光的用途那么广泛，究竟它是如何产生的呢？
4、 分析及生物医学仪器应用：在这一领域主 要应用气体和离子激光器。
.
5、 成像记录：成像记录包括商业印刷系统、医用
成像仪器、台式计算机用的打印机、传真机、复印机
等。
6、 遥感应用：遥感应用包括大气化学元素浓度、
空气流动、森林植被调查等的激光测量系统。此外，
还包括采用半导体激光器的自动防撞系统。
7、 检查、测量和控制：这一领域的激光应用在整
.
光的本性
▪ 古希腊哲学家们认为光是高速运 动的粒子流
▪ 科学家牛顿 ▪ 牛顿提出著名的光微粒说光是由
极小的高速运动微粒组 成的；不 同色光有不同的微粒，其中紫光 微粒的质量最大，红光微粒的质 量最小。利用这种学说牛顿解释 了光的折射、反射和上面描述的 色散现象。 ▪ 爱因斯坦于1905年提出光量子说 来解释光电效应实验。认为光是 一束束以光速运动的粒子 流，每 一个光粒子都携带着一份能量。 ▪ 爱因斯坦则进 一步认为光在传播 过程中也具有粒子性。
.
在开始时，闪光灯发出的光射入激光介质，使激光介质中
的铬原子受到激发，最外层的电子跃迁到受激态。此时，有些 电子会透过释放光子，回到较低的能阶。 而释放出的光子会被
射于激光介质两端的镜子来回反射，诱发更多的电子进行受激 辐射，使激光的强度增加。设在两端的其中一面镜子会把全部
光子反射，另一面镜 子则会把大部分光子反射，并让余 小部分光子穿过﹔而穿过镜子的光子就构成我们所见的激光。
.
粒子数反转
产生激光还有一个巧妙之处，就是要实现所谓粒子数反转 的状态。以红宝石激光为例 ，原子首先吸收能量，跃迁至受 激态。原子处于受激态的时间非常短，大约10-7 秒后，它便 会落到一个称为亚稳态的中间状态。原子停留在亚稳态的时 间很长，大约是10-3秒 或更长的时间。电子长时间留在亚稳 态，导致在亚稳态的原子数目多于在基态的原子数目，此现 象称为粒子数反转。
.
了解激光产生原理，我们必先了解物质的
结构，与激光的辐射和吸收的原理。
.
通过这个简单的模型
可以帮助我们说明激光的基本原理
能阶跃迁 ?
电子可以透过吸收或释放能量从一个能阶 跃迁至另一个能阶。
1. 自发吸收 跃迁又可分为三种形式﹕ 2. 自发辐射
3. 受激辐射
.
1.自发吸收 - 电子透过吸收光子从低能阶跃迁到高能阶 (图 a)。
▪ 荷兰人惠更斯 ▪ 1678年提出波动理论来解释光的
本性。
▪ 他认为光的微粒理论无法解释光 线可以相互交叉通过 而互不影响， 但这却是波的基本性质。利用光 的波动理论也很容易解释光的反 射与折射现象。
▪ 到1863年麦克斯韦 发表著名的电 磁理论，揭示了光波其实是电磁 波的一种，电磁波的传播 不需要 媒质。
▪ 用麦克斯韦理论无法解释光电效 应实验
▪ 光电效应实验使传统的光学理论 受到严峻考验
.
光到底是什么？
▪ 光一方面具有波动的性质，如干涉、偏振等； 另一方面又具有粒子的性质，如光电效应等。 这两方面 的综合说明光不是单纯的波，也不 是单纯的粒子，而是具有波粒二象性的物质。 这是认识上的不断加深而得到的结论。
.
1、 材料加工仍为主要应用：材料加工主要 包括用激光对金属、 塑料、陶瓷等材料进行切
割、焊接、表面处理、打标、打孔等，此外还 包括激光微加工和激光快速成型等。
2、 医用激光发展迅速：源自文库996，1997年医用 激光一直在以20%-30%的速度增长。
3、 研究领域有不断的需求：在这一领域， LD泵浦固体激光器，特别在超快领域，增长最 快。