پارامترهای لیزر

قدرت لیزر

تجمع قدرت، تراکم قدرت

میزان تحویل انرژی لیزر توان نامیده می شود و بر حسب وات اندازه گیری می شود. وات برابر است با مقدار انرژی ، اندازه گیری شده بر حسب ژول ، تقسیم بر مدت قرار گرفتن در معرض ، اندازه گیری شده در ثانیه.

  

وات (W) = ژول (J) / ثانیه (S) (1)

یک عامل مهم در کاربرد موثر لیزر مفهوم چگالی توان یا تابش است. چگالی توان به مقدار توان متمرکز در یک نقطه یا وات بر سانتی متر مربع تعریف می شود.

تراکم قدرت = وات / اندازه نقطه (سانتی متر) (2)

اندازه نقطه پرتوی لیزر به متغیرهای مختلفی از جمله فاصله کانونی لنز ، طول موج لیزر و حالت الکترومغناطیسی عرضی پرتو بستگی دارد.

فاصله کانونی لنز اندازه نقطه پرتو را تعیین می کند. یک لنز با فاصله کانونی کوتاه می تواند اندازه لکه کوچکتری را ایجاد کند ، بنابراین شدت پرتو را افزایش می دهد. لیزر CO2 با لنز 50 میلی متر می تواند اندازه لکه 0.1 میلی متر ایجاد کند ، در حالی که لنز 400 میلی متر می تواند لکه لکه 0.8 میلی متر را ایجاد کند. بنابراین لنز کوتاه 50 میلی متری می تواند قدرت را در یک نقطه لکه کوچکتر متمرکز کند.

طول موج لیزر همچنین اندازه لکه و تمرکز پرتو را محدود می کند. وقتی همه عوامل دیگر برابر باشند ، طول موج کوتاهتر می تواند لکه های کوچکتری ایجاد کند. بنابراین ، یک لیزر آرگون در 488/514 نانومتر می تواند یک لکه بسیار کوچکتر از لیزر CO2 با 10،600 نانومتر تولید کند. انتخاب لیزر باید بر اساس تأثیرات خاص لیزر بر روی بافت باشد تا بر اساس توانایی آن در اندازه لکه.

حالت الکترومغناطیسی عرضی (TEM) با توزیع توان در ناحیه لکه ، دقت نقطه را تعیین می کند.

حالت TEM01 نمونه ای از توزیع چند حالته مشترک است ، به این معنی که این لکه دارای یک منطقه خنک در مرکز پرتو است. متداول ترین و اساسی ترین حالت TEM00 است که توزیع یکنواخت نیرو را در نقطه تولید می کند ، بیشترین قدرت در مرکز متمرکز شده و بقیه از شدت آن به سمت پیرامون پرتو کاهش می یابد. اندازه نقطه پرتو TEM00 منطقه ای است که تقریباً 86٪ از کل قدرت پرتو را دارد.

روان بودن

روان بودن یکی از مهمترین و مهمترین مفاهیمی است که بر دقت در جراحی لیزر تأثیر می گذارد. این شامل سه ویژگی است: وات ، زمان و اندازه لکه (یا مساحت). در صورت تغییر هر یک از این پارامترها ، تأثیر بافت متفاوت خواهد بود.

تسلط = وات × زمان / اندازه نقطه (سانتی متر) (3)

پرتوی لیزر می تواند به مدت 1 ثانیه بر روی بافت 100 وات تأثیر بگذارد و در نتیجه 100 J به بافت تحویل دهد. یک پرتوی دیگر می تواند با فشار 1 وات برای 100 ثانیه بر بافت تأثیر بگذارد ، در نتیجه 100 J نیز به بافت منتقل می کند. تفاوت در اثر بافتی این است که به دلیل اثرات گرمایش بافتی لیزر ، آسیب بیشتر به بافت مجاور با طولانی تر شدن ضربه رخ خواهد داد. استفاده از بالاترین وات مناسب برای کوتاهترین زمان ، آسیب به بافت سالم مجاور را به حداقل می رساند [3].

نحوه عملکرد

خروجی لیزر ممکن است یک خروجی مداوم با دامنه ثابت باشد (معروف به CW یا موج پیوسته). یا با استفاده از تکنیک های سوئیچینگ Q و Modelocking پالس می شوند.

عملکرد موج مداوم

در حالت عملکرد موج پیوسته (CW) ، خروجی لیزر نسبت به زمان نسبتاً مطابقت دارد. وارونگی جمعیت مورد نیاز برای لیزر به طور مداوم توسط یک منبع پمپ ثابت حفظ می شود [4].

عمل پالس

در حالت عملکرد پالسی ، خروجی لیزر با توجه به زمان متفاوت است ، به طور معمول به صورت دوره های متناوب "روشن" و "خاموش" در می آید. در بسیاری از برنامه ها ، هدف این است که هرچه بیشتر انرژی را در یک مکان معین در کمترین زمان ممکن ذخیره کند.

سوئیچینگ Q

با استفاده از تکنیکی که به عنوان سوئیچینگ شناخته می شود و به صورت لحظه ای انرژی اضافی را ذخیره می کند ، می توان سطح قدرت بسیار بالا را بدست آورد. یک شاتر در مسیر نوری قرار داده می شود تا از ایجاد لیزر جلوگیری کند تا زمانی که وارونگی جمعیت بسیار زیاد ایجاد شود. با باز شدن شاتر ، الکترون ها به سرعت در حالت زمین قرار می گیرند و یک پالس انرژی عظیم را آزاد می کنند که فقط چند نانو ثانیه طول می کشد. با این تکنیک می توان نیروهایی را در محدوده مگاوات تولید کرد. سوئیچینگ Q معمولاً با لیزر جامد یاقوت و نئودیمیم استفاده می شود.

مدل سازی

لیزر مجهز به مدل ، پالس های بسیار کوتاهی را به ترتیب ده ها پیکوثانیه به کمتر از 10 فمتوثانیه منتشر می کند. این پالسها به طور معمول با زمانی که یک پالس برای انجام یک دور رفت و برگشت در حفره تشدید کننده طول می کشد ، از هم جدا می شوند.