Zastosowanie lasera półprzewodnikowego w medycynie

Nov 01, 2024 Zostaw wiadomość

Laser półprzewodnikowy to rodzaj lasera, którego ośrodkiem wzmocnienia jest materiał półprzewodnikowy, zwykle z naturalną płaszczyzną rozszczepienia jako rezonatorem, wykorzystujący przeskok pomiędzy pasmami energii półprzewodnika w celu emisji światła. Dlatego ma zalety szerokiego zasięgu długości fal, małych rozmiarów, stabilnej struktury, dużej zdolności przeciwpromieniowania, różnych trybów pompowania, wysokiej wydajności, dobrej niezawodności, łatwej modulacji przy dużej prędkości i tak dalej. Jednocześnie charakteryzuje się słabą jakością wiązki wyjściowej, dużym kątem rozbieżności wiązki, asymetryczną plamką, słabą czystością widmową i trudnym przygotowaniem procesu.
Wymagania dotyczące parametrów laserów półprzewodnikowych obejmują głównie następujące aspekty:
Wydajność fotoelektryczna: w tym współczynnik ekstynkcji, dynamiczna szerokość linii i inne parametry, parametry te bezpośrednio wpływają na wydajność laserów półprzewodnikowych w systemach komunikacyjnych.
2. Parametry strukturalne: takie jak wielkość i rozmieszczenie światła, definicja końca wyciągu, rozmiar instalacji i rozmiar konturu.
3. Długość fali: Zakres długości fali lasera półprzewodnikowego wynosi 650 ~ 1650 nm, a dokładność jest wysoka.
4. Prąd progowy (Ith) i prąd roboczy (lop): Parametry te określają warunki rozruchu i stan pracy lasera półprzewodnikowego.
5. Moc i napięcie: Mierząc moc, napięcie i prąd lasera półprzewodnikowego podczas pracy, można narysować krzywe PV, PI i IV, aby zrozumieć ich charakterystykę roboczą.
Zasada działania
1. Warunki wzmocnienia: Ustala się inwersyjny rozkład nośników ładunku w ośrodku laserowym (obszarze aktywnym). W półprzewodniku energia elektronów jest reprezentowana przez szereg prawie ciągłych poziomów energii. Dlatego liczba elektronów na dole pasma przewodnictwa w stanie wysokiej energii musi być znacznie większa niż liczba dziur na górze pasma walencyjnego w stanie niskiej energii pomiędzy dwoma obszarami pasm energii, aby osiągnąć inwersję liczba cząstek. Osiąga się to poprzez zastosowanie dodatniego obciążenia homozłącza lub heterozłącza i wstrzyknięcie niezbędnych nośników do warstwy aktywnej w celu wzbudzenia elektronów z pasma walencyjnego o niższej energii do pasma przewodnictwa o wyższej energii. Kiedy duża liczba elektronów w odwróconym stanie populacji cząstek łączy się z dziurami, następuje emisja wymuszona.
2. Aby rzeczywiście uzyskać spójne promieniowanie stymulowane, konieczne jest, aby wymuszone promieniowanie w rezonatorze optycznym uzyskało wielokrotne sprzężenie zwrotne i utworzyło oscylację lasera. Rezonator laserowy jest utworzony przez naturalną powierzchnię rozszczepienia kryształu półprzewodnika jako lustro, zwykle na końcu lekkiego powlekania wielowarstwowej folii dielektrycznej o wysokim odbiciu i gładkiej powierzchni poszycia na folii o zmniejszonym odbiciu. W przypadku lasera półprzewodnikowego z wnęką Fp (wnęką Fabry-Perot) wnękę FP można łatwo skonstruować, wykorzystując naturalną płaszczyznę cięcia prostopadłą do płaszczyzny złącza pn kryształu.
3. Aby wytworzyć stabilne oscylacje, ośrodek laserowy musi być w stanie zapewnić wystarczająco duże wzmocnienie, aby zrekompensować straty optyczne spowodowane przez rezonator i straty spowodowane mocą lasera z powierzchni wnęki oraz stale zwiększać pole świetlne we wnęce. Musi to mieć wystarczająco silny wtrysk prądu, to znaczy inwersja liczby cząstek jest wystarczająca, im wyższy stopień inwersji liczby cząstek, tym większe wzmocnienie, to znaczy wymaganie musi spełniać określony warunek progu prądu. Kiedy laser osiągnie próg, światło o określonej długości fali może zostać rezonowane we wnęce i wzmocnione, a ostatecznie wytworzy laser i ciągły sygnał wyjściowy.

Wymagania dotyczące wydajności
1. Pasmo i szybkość modulacji: lasery półprzewodnikowe i technologia ich modulacji są bardzo ważne w bezprzewodowej komunikacji optycznej, a szerokość pasma i szybkość modulacji bezpośrednio wpływają na jakość komunikacji. Laser modulowany wewnętrznie (laser modulowany bezpośrednio) nadaje się do różnych dziedzin komunikacji światłowodowej ze względu na dużą prędkość transmisji i niski koszt.
2. Charakterystyka widmowa i charakterystyka modulacji: Lasery półprzewodnikowe z rozproszonym sprzężeniem zwrotnym (DFB) stały się ważnym źródłem światła w komunikacji światłowodowej i kosmicznej komunikacji optycznej ze względu na ich doskonałe właściwości widmowe i właściwości modulacyjne.
3. Koszty i produkcja masowa: Lasery półprzewodnikowe muszą charakteryzować się niskim kosztem i masową produkcją, aby sprostać potrzebom produkcji i zastosowań na dużą skalę.
4. Pobór mocy i niezawodność: W zastosowaniach takich jak centra danych lasery półprzewodnikowe wymagają niskiego zużycia energii i wysokiej niezawodności, aby zapewnić długoterminową stabilną pracę.

Jaki jest postęp techniczny i przypadki zastosowania laserów półprzewodnikowych w laserowym leczeniu medycznym?

Postęp techniczny i przypadki zastosowań laserów półprzewodnikowych w medycynie laserowej są bardzo obszerne i obejmują wiele dziedzin, takich jak leczenie kliniczne, uroda, chirurgia plastyczna i tak dalej. Obecnie na oficjalnej stronie internetowej Państwowej Agencji Leków zarejestrowanych jest w Chinach wiele urządzeń do leczenia laserem półprzewodnikowym opracowanych przez firmy krajowe i zagraniczne, a ich wskazania dotyczą różnych chorób. Poniżej znajduje się szczegółowe wprowadzenie:

info-578-266

Leczenie kliniczne: Lasery półprzewodnikowe są szeroko stosowane w badaniach biomedycznych oraz diagnostyce klinicznej i leczeniu ze względu na ich niewielkie rozmiary, niewielką wagę, długą żywotność i wysoką wydajność konwersji.
W leczeniu zapalenia przyzębia laser półprzewodnikowy generuje wysoką temperaturę, aby spowodować zgazowanie zakażonych bakterii lub zniszczenie ich ścian komórkowych, zmniejszając w ten sposób liczbę bakterii chorobotwórczych, cytokin, kinin i metaloproteinaz macierzy w worku, aby osiągnąć efekt leczenia zapalenia przyzębia.
Chirurgia urodowa i plastyczna:
Rozszerza się także zastosowanie laserów półprzewodnikowych w kosmetyce i chirurgii plastycznej. Wraz z rozszerzeniem zakresu długości fal i poprawą wydajności lasera, perspektywy jego zastosowania w tych dziedzinach stają się coraz szersze.
2. Urologia: W urologii w chirurgii stosowana jest technologia łączenia niebieskich wiązek lasera o mocy 350 W w celu poprawy dokładności i bezpieczeństwa operacji.
3. Inne zastosowania:
Lasery półprzewodnikowe znajdują również zastosowanie w diagnostyce medycznej i bioobrazowaniu, takich jak cytometria przepływowa, mikroskopia konfokalna, wysokoprzepustowe sekwencjonowanie genów i wykrywanie wirusów.
Chirurgia laserowa. Lasery półprzewodnikowe są stosowane do wycinania tkanek miękkich, łączenia tkanek, koagulacji i odparowywania. Chirurgia ogólna, chirurgia plastyczna, dermatologia, urologia, położnictwo i ginekologia itp. szeroko przyjęły tę technologię
Laserowa terapia dynamiczna. Substancje światłoczułe, które mają powinowactwo do nowotworu, są selektywnie gromadzone w tkance nowotworowej, a poprzez napromieniowanie laserem półprzewodnikowym tkanka nowotworowa wytwarza reaktywne formy tlenu, których celem jest spowodowanie jej martwicy bez uszkodzenia zdrowej tkanki.
Badania nauk przyrodniczych. Do wspomagania syntezy komórek wykorzystuje się „pęsety optyczne” wykorzystujące lasery półprzewodnikowe, które mogą uderzać w żywe komórki lub chromosomy i przenosić je w dowolne miejsce.

Wyślij zapytanie

whatsapp

skype

Adres e-mail

Zapytanie