جراحی لیزری پیشرفته در دندانپزشکی

شرح

جراحی لیزری پیشرفته در دندانپزشکی یک مرجع پیشرفته برای فناوری لیزر در زمینه یک عمل دندانپزشکی ارائه می دهد. این کتاب شامل جراحی دهان، پریودنتولوژی و دندانپزشکی ایمپلنت است و آخرین تحقیقات، دانش و اقدامات بالینی را پوشش می دهد. نویسنده ارتباط بالینی را با گنجاندن بسیاری از موارد بالینی در دنیای واقعی نشان می دهد که کاربرد تکنیک های مورد بحث را نشان می دهد.

این کتاب شامل عکس‌های رنگی و با کیفیت بالا برای پشتیبانی از متن و اضافه کردن اطلاعات بصری به موضوعات تحت پوشش است، که شامل بهبود زخم، جراحی دهان، پریودنتولوژی، دندان‌پزشکی ایمپلنت و اصول لیزر و ملاحظات ایمنی می‌شود. جراحی لیزر پیشرفته در دندانپزشکی راهنمای گام به گام استفاده از لیزر در دندانپزشکی را در اختیار خوانندگان قرار می دهد و در مورد مسیرهای احتمالی جدید و درمان های احتمالی آینده در زمینه به سرعت در حال پیشرفت دندانپزشکی لیزر بحث می کند. خوانندگان همچنین از موضوعات متنوعی بهره مند خواهند شد، از جمله:

مقدمه ای کامل بر مبانی لیزر، از جمله پرتو، حفره لیزر، محیط های فعال، لنزها، تشدید کننده ها و سیستم های تحویل

کاوشی در مورد لیزر و بهبود زخم، از جمله بهبود بافت نرم و استخوان، و همچنین برداشتن و استئوتومی با کمک لیزر

تجزیه و تحلیل لیزرها در پریودنتولوژی، از جمله کاهش باکتری به کمک لیزر در بافت‌های پریودنتال و حذف جرم زیر لثه‌ای

بحثی در مورد لیزر در دندانپزشکی ایمپلنت و درمان پری ایمپلنتیت

برای جراحان دهان و فک و صورت، پریودنتیست ها و دندانپزشکان ایمپلنت و همچنین دندانپزشکان عمومی، جراحی لیزر پیشرفته در دندانپزشکی نیز جایگاهی را در کتابخانه های دانشجویان دندانپزشکی و دستیارانی که به دنبال بهبود درک خود از روش های دهان و دندان مبتنی بر لیزر هستند، به دست خواهد آورد. با یک راهنمای مرجع به دقت سازماندهی شده است.

تطبیق ویژگی های طیفی و زمانی لیزرهای نانوسیم نیمه هادی

به عنوان بخش مهمی از تحقیقات نانوفوتونیک، لیزرهای نانوسیمی نور منسجمی را در مقیاس نانو تولید می‌کنند که بسته به فاصله باند مواد، محدوده طیفی عظیمی را پوشش می‌دهد. در این بررسی، فیزیک اساسی که طول موج و دینامیک انتشار آن‌ها را تعیین می‌کند، توضیح داده می‌شود که مسیری را به سمت بهبود کارآمد دستگاه‌ها از نظر تنظیم‌پذیری انرژی انتشار و تسریع دینامیک انتشار موقت آن‌ها ترسیم می‌کند.

میکرو و نانولیزرها: میکرو و نانولیزرها

فناوری لیزر با کوچک شدن ابعاد دستگاه به مقیاس میکرو/نانو وارد عصر جدیدی شده است. این شماره ویژه طیف وسیعی از تحقیقات جذاب میکرو و نانولیزر، از جمله ساخت مواد لیزری (مانند ترکیبات آلی، مولکول‌های بیولوژیکی، چارچوب‌های فلزی-آلی، نیمه‌رساناهای معدنی، و پروسکایت‌های متال هالید) و طراحی میکرو عملکردی را پوشش می‌دهد. و نانولیزرها (مثلاً لیزرهای قابل تنظیم، لیزرهای چند رنگ، لیزرهای انعطاف پذیر، لیزرهای بیولوژیکی، و لیزرهای زیر موج).

نانولیزرهای پلاسمونیک: خواص و کاربردهای اساسی

خلاصه

نانولیزرهای پلاسمونیک دسته جدیدی از ساطع کننده های منسجم هستند که در آنها پلاسمون های سطحی با انتشار تحریک شده در یک نانوحفره پلاسمونیک تقویت می شوند. در مقایسه با لیزرها، اندازه فیزیکی و حجم حالت نانولیزرهای پلاسمونیک می‌تواند فراتر از حد پراش نوری کوچک شود و می‌تواند با سرعت بیشتر و مصرف انرژی کمتری کار کند. در ابتدا توسط برگمن و استاکمن در سال 2003 پیشنهاد شد، و برای اولین بار در سال 2009 به صورت تجربی نشان داده شد. در اینجا ما مطالعات خود را در مورد خواص اساسی و کاربردهای نانولیزرهای پلاسمونیک در سال های اخیر، از جمله مشخصه تابش تاریک، قوانین مقیاس، بازده کوانتومی، آستانه کوانتومی، خلاصه می کنیم. بهینه سازی سود و زیان، مواد پلاسمونیک کم تلفات، سنجش، و مهندسی حالت ویژه.

کلمات کلیدی: نانولیزرها نانولیزر پلاسمونیک؛ لیزرهای نیمه هادی؛ اسپاسرها

1. مقدمه

در سال 1916، آلبرت انیشتین قانون تابش جسم سیاه پلانک را بر اساس تعادل حرارتی ماده و تشعشع دوباره استخراج کرد و وجود انتشار تحریک شده را مطرح کرد [1]. کشف تابش تحریک شده منجر به ساطع کننده های منسجم میزر و لیزر می شود که به ترتیب مخفف "تقویت امواج مایکروویو با انتشار تحریک شده تشعشع" و "تقویت نور با انتشار تحریک شده تشعشع" هستند. اولین میزر توسط چارلز اچ. تاونز، جیمز پی گوردون و هربرت جی. زیگر در سال 1954 گزارش شد [2]. به دلیل طول موج زیاد، اندازه حفره میزر در حد متر است. لیزر بر اساس همان اصل میزر عمل می کند، اما در فرکانس نوری بالاتر عمل می کند. در سال 1958، Arthur L. Schawlow و Charles H. Townes از نظر تئوری تکنیک های میزر را به ناحیه مادون قرمز و نوری که لیزر است گسترش دادند، اما در آن زمان آن را میزر نوری می نامیدند [3]. اولین لیزر توسط تئودور میمن در سال 1960 گزارش شد [4].

بلافاصله پس از اختراع، لیزرها به یک محرک کلیدی برای علم و فناوری مدرن تبدیل شدند. ایجاد لیزرهای کوچکتر از همان ابتدا یک هدف تحقیقاتی بوده است، با هدف اندازه فشرده تر و مصرف انرژی کمتر. لیزرهای ساطع کننده لبه نیمه هادی دارای اندازه 100 میکرومتر هستند و محرک های کلیدی برای پیوندهای نوری دوربرد هستند. لیزرهای ساطع کننده سطح نیمه هادی دارای اندازه ویژگی حدود 10 میکرومتر هستند و بهترین راه حل برای اتصالات نوری در فواصل کوتاه و لوازم الکترونیکی مصرفی هستند. در حدود سال 2000، نمایش لیزرهای میکرودیسک [5]، لیزرهای کریستال فوتونی [6] و لیزرهای نانوسیم [7] اندازه ویژگی یک لیزر را به ناحیه میکرومتر یا حتی زیر میکرومتر کاهش داد. با این حال، لیزرها فوتون ها را تقویت می کنند، که در آن حد پراش نوری مانعی برای کاهش اندازه فیزیکی و حجم حالت آن ایجاد می کند. برای منطقه مادون قرمز و نوری نزدیک، لیزرها نمی توانند کوچکتر از حدود صدها نانومتر باشند.

در سال 2003، برگمن و استاکمن مفهوم اسپاسر، مخفف "تقویت پلاسمون سطحی با انتشار تحریک شده تشعشع" را پیشنهاد کردند [8]. پلاسمون های سطحی شبه ذرات فوتون ها و الکترون های جفت شده هستند که در سطح فلز برانگیخته می شوند. تقویت پلاسمون‌های سطحی به جای فوتون‌ها در نانوحفره پلاسمونیک، دسته جدیدی از ساطع‌کننده‌های منسجم را با اندازه‌های مشخصه‌ای تا ده‌ها نانومتر یا حتی کوچک‌تر، قابل مقایسه با ترانزیستورهای مدرن، فراهم می‌کند. امروزه اسپیسر را نانولیزر پلاسمونیک نیز می نامند. این یک ابزار قدرتمند جدید برای کاربردهای مختلف از اتصالات نوری روی تراشه، سنجش و تشخیص، برچسب‌گذاری بیولوژیکی و ردیابی ارائه می‌کند.

در سال 2009، اولین نانولیزر پلاسمونیک به طور تجربی توسط سه تیم به طور مستقل انجام شد [9]، [10]، [11]. هر تیم یک نانولیزر پلاسمونیک را نشان داد که محصور شدن طول زیر موج را در ابعاد مختلف نشان می‌دهد. پس از آن، تعداد زیادی از نانولیزرهای پلاسمونیک با معماری های منحصر به فرد و بهره های مختلف و مواد پلاسمونیک ساخته شده اند. تعدادی مقاله مروری جامع در مورد نانولیزرهای پلاسمونیک وجود دارد [12]، [13]، [14]، [15]، [16]، [17]، [18]، [19]، [20]، [21]. ، [22]، [23]، [24]، [25]، [26]، [27]، [28]، [29]، [30]، [31]، [32]، [33]. در این دیدگاه، ما تحقیقات نانولیزرهای پلاسمونیک در گروه خود در سال‌های اخیر را خلاصه می‌کنیم، از جمله مشخصه‌های انتشار تاریک، قوانین پوسته‌گذاری، بازده کوانتومی، آستانه کوانتومی، بهینه‌سازی سود و زیان، مواد پلاسمونیک کم تلفات، سنجش، و مهندسی حالت ویژه.

نانولیزر

نانولیزر

3.1 لیزر میکرودیسک.

3.2 لیزر کریستال فوتونیک.

3.3 نانولیزر نانوسیم.

3.4 نانولیزر پلاسمونیک.

3.5 انواع جدید نانولیزر.

لیزرهای نانوسیمی

لیزرهای نانوسیم نیمه هادی، لیزرهایی در مقیاس نانو هستند که می توانند بر روی تراشه ها تعبیه شوند و پیشرفتی برای برنامه های محاسباتی و پردازش اطلاعات به شمار می روند. لیزرهای نانوسیمی مانند هر دستگاه لیزر دیگری، منابع نوری منسجم (مدیریت های نوری تک حالته) هستند و مزیت آن این است که در مقیاس نانو کار می کنند. لیزرهای نانوسیمی که توسط اپیتاکسی پرتو مولکولی ساخته شده اند، امکان ادغام مستقیم روی سیلیکون و ساخت اتصالات نوری و ارتباطات داده در مقیاس تراشه را ارائه می دهند. لیزرهای نانوسیمی از ساختارهای ناهمسان نیمه هادی III-V ساخته شده اند. پیکربندی منحصربه‌فرد 1 بعدی و ضریب شکست بالای آن‌ها امکان تلفات نوری و گردش مجدد در ناحیه هسته فعال نانوسیم را فراهم می‌کند. این کار اندازه لیزرهای زیرموجی فقط چند صد نانومتر را امکان پذیر می کند.[1][2] نانوسیم‌ها حفره‌های تشدیدکننده فابری-پرو هستند که توسط وجه‌های انتهایی سیم تعریف می‌شوند، بنابراین مانند لیزرهای معمولی برای وجوه با بازتاب بالا نیازی به پرداخت یا برش ندارند.[3]

خواص

لیزرهای نانوسیمی را می‌توان به‌صورت انتخابی روی ویفرهای Si/SOI با تکنیک‌های MBE معمولی رشد داد و کیفیت ساختاری بکر و بدون نقص را فراهم می‌کند. نشان داده شده است که لیزرهای نانوسیمی با استفاده از سیستم‌های نیترید گروه III و مواد ZnO در نور مرئی و فرابنفش ساطع می‌کنند، اما مادون قرمز در 1.3-1.55 میکرومتر برای باندهای مخابراتی مهم است.[4] لیزر در آن طول موج ها با حذف نانوسیم از بستر سیلیکونی به دست آمده است.[5] لیزرهای نانوسیمی مدت زمان پالس را کمتر از 1 ثانیه نشان داده‌اند، [6] و نرخ‌های تکرار بیشتر از 200 گیگاهرتز را فعال می‌کنند.[7][8] همچنین، لیزرهای نانوسیمی نشان داده‌اند که اطلاعات فاز یک پالس را در زمانی که با جفت‌های پالس بعدی برانگیخته می‌شوند، بیش از 30 ثانیه ذخیره می‌کنند. بنابراین لیزرهای حالت قفل شده در مقیاس نانو با چنین تنظیماتی امکان پذیر است.

لیزرهای نانوسیم نیمه هادی

لیزرهای نانوسیم نیمه هادی ساختاری شبه یک بعدی دارند که قطر آن از چند نانومتر تا چند صد نانومتر و طول آن از صدها نانومتر تا چند میکرون متغیر است. پهنای نانوسیم ها به اندازه ای بزرگ است که اثر اندازه کوانتومی را نادیده می گیرد، اما آنها موجبرهای یک بعدی با کیفیت با سطح مقطع استوانه ای، مستطیلی، مثلثی و شش ضلعی هستند. ساختار شبه یک بعدی و انعکاس بالای لیزر نانوسیمی باعث شده است که دارای موجبر نوری خوب و توانایی محصور کردن نور باشد. لیزرهای نانوسیمی از نظر مکانیسم شبیه به حفره Fabry-Pérot هستند.[27] بازتاب بالای نانوسیم و وجه‌های صاف سیم یک حفره تشدید خوبی ایجاد می‌کند که در آن فوتون‌ها را می‌توان بین دو سر نانوسیم متصل کرد تا انرژی نور را به جهت محوری نانوسیم محدود کند، بنابراین شرایط تشکیل لیزر را برآورده می‌کند. .[8][28][29][30] نانوسیم‌های چند ضلعی می‌توانند حفره‌ای تقریباً دایره‌ای در سطح مقطع ایجاد کنند که از حالت Whispering-gallery پشتیبانی می‌کند.

لیزر میکرودیسک

لیزر میکرودیسک یک لیزر بسیار کوچک است که از یک دیسک با ساختارهای چاه کوانتومی ساخته شده در آن تشکیل شده است. ابعاد آن می تواند در مقیاس میکرو یا در مقیاس نانو وجود داشته باشد. لیزرهای میکرودیسک از یک حفره تشدید حالت پچ پچ استفاده می کنند.[4][5][25] نور موجود در حفره در اطراف محیط دیسک حرکت می‌کند و بازتاب داخلی کل فوتون‌ها می‌تواند منجر به محصور شدن نور قوی و یک فاکتور با کیفیت بالا شود، که به معنای توانایی قدرتمند ریزحفره برای ذخیره انرژی فوتون‌های جفت شده در حفره است.

پیشرفت در فناوری نانولیزر

آلبرت اینشتین در سال 1916 انتشار تحریک شده را پیشنهاد کرد، [1] [2] که به اولین نمایش لیزر در سال 1961 کمک کرد.[2][3] از آن زمان به بعد، مردم همواره به دنبال کوچک سازی لیزرها برای اندازه فشرده تر و مصرف انرژی کمتر بوده اند. از آنجایی که مردم در دهه 1990 متوجه شدند که نور برهمکنش‌های متفاوتی با ماده در مقیاس نانو دارد، پیشرفت قابل توجهی برای دستیابی به کوچک‌سازی لیزرها و افزایش راندمان تبدیل توان حاصل شده است. انواع مختلفی از نانولیزرها در دهه های گذشته توسعه یافته اند.

در دهه 1990، برخی از طرح‌های جذاب لیزر میکرودیسک[4][5] و لیزر کریستال فوتونی[6] [7] نشان داده شد که اندازه حفره یا حجم انرژی با قطرهای میکرو/نانو دارند و به حد پراش نور نزدیک می‌شوند. رفتار نورتابی نانوسیم‌های ZnO توده‌ای برای اولین بار در سال 2001 توسط پروفسور Peidong Yang از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی گزارش شد و دری را برای مطالعه نانولیزرهای نانوسیمی باز کرد.[8] این طرح ها هنوز از حد پراش تجاوز نمی کنند تا زمانی که لیزرهای پلاسمونیک یا اسپاسرها نشان داده شوند.

دیوید جی. برگمن و مارک استاکمن برای اولین بار امواج پلاسمون سطحی تقویت شده را با گسیل تحریک شده پیشنهاد کردند و اصطلاح Spaser را به عنوان "تقویت پلاسمون سطحی با انتشار تحریک شده تشعشع" در سال 2003 ابداع کردند.[9][10] تا سال 2009، نانولیزرهای پلاسمونیک یا اسپاسرها برای اولین بار به صورت تجربی به دست آمدند، [11] [12] [13] که در آن زمان به عنوان کوچکترین نانولیزرها در نظر گرفته می شدند.

تقریباً از سال 2010، پیشرفت در فناوری نانولیزر وجود داشته است و انواع جدیدی از نانولیزرها مانند لیزر تقارن زمان برابری، حالت‌های محدود در لیزر پیوسته و لیزر عایق‌های توپولوژیکی فوتونیک توسعه یافته‌اند.

جدول زمانی توسعه نانولیزرها

جدول زمانی توسعه نانولیزرها