23准分子激光器讲解
准分子激光器 原理
准分子激光器原理准分子激光器是一种利用准分子过程产生激光的装置。
它是一种半导体激光器，其工作原理基于准分子现象。
准分子激光器常用于医疗美容、激光打标、激光切割等领域。
准分子激光器的工作原理可以分为以下几个步骤：吸收、激发、自发辐射和受激辐射。
准分子激光器通过半导体材料吸收外部能量。
当外部能量与半导体材料的能带之间的能级相匹配时，半导体材料吸收能量并将电子激发到导带中。
这个过程称为吸收。
接下来，激发的电子在导带中自由运动，碰撞并与其他自由电子进行能量交换。
当电子通过与其他自由电子碰撞时，它们可能会失去能量并回到较低的能级。
这个过程称为自发辐射。
在自发辐射过程中，电子从高能级跃迁到低能级，释放出光子能量。
然后，在自发辐射的基础上，如果有一个外部光子与被激发的电子的能级匹配，这个外部光子将与电子相互作用，使电子跃迁到一个更高的能级。
这个过程称为受激辐射。
在受激辐射过程中，电子从低能级跃迁到高能级，释放出与外部光子相同频率和相位的光子。
受激辐射引发的光子会通过半导体材料中的反射和放大效应进行多次反射和放大，从而形成激光。
激光的相干性和单色性取决于半导体材料的结构和控制参数。
准分子激光器的工作原理可以通过调整半导体材料的能带结构和控制电流来实现。
激光器的结构通常包括半导体材料、反射镜和光学腔。
半导体材料通过控制电流来实现能带结构的调整，从而控制激光的频率和功率。
反射镜用于反射和放大光子，光学腔用于提供多次反射和放大的环境。
准分子激光器利用准分子过程产生激光。
它通过吸收外部能量、激发电子、自发辐射和受激辐射等过程来产生激光。
准分子激光器的工作原理基于半导体材料的能带结构和电流控制。
通过调整能带结构和控制电流，可以实现对激光频率和功率的控制。
准分子激光器在医疗美容、激光打标、激光切割等领域有着广泛的应用前景。
准分子激光器 技术
准分子激光器技术准分子激光器技术准分子激光器是一种利用激光技术进行眼科手术的设备。
它使用激光对角膜进行切削，从而改变其形状，以矫正视力问题。
准分子激光器技术已经成为近视、远视、散光等眼科疾病的常见治疗方法。
准分子激光器技术的原理是利用激光束对角膜进行切削。
激光束可以精确地去除角膜上的组织，从而改变其曲率，使光能够准确地聚焦到视网膜上，从而矫正视力。
这种切削过程非常精确，可以达到几微米的精度，对于不同的视力问题可以进行相应的切削。
在准分子激光手术中，首先需要对患者的眼睛进行测量和检查，确定其视力问题的类型和程度。
然后，医生会使用准分子激光器对角膜进行切削。
切削过程通常很快，只需几分钟时间。
手术后，患者需要恢复一段时间，通常几天到几周不等。
准分子激光器技术具有许多优点。
首先，它是一种非侵入性的手术，不需要进行任何切口。
这意味着手术过程中不会有出血或伤口感染的风险。
其次，准分子激光器技术可以精确地矫正视力问题，能够在眼睛表面进行微小的切削，避免了传统手术中可能出现的不对称或过度切削的问题。
然而，准分子激光器技术也有一些限制和风险。
首先，手术的效果可能因个体差异而有所不同，有些人可能无法完全摆脱眼镜或隐形眼镜的依赖。
其次，手术过程中可能会出现一些并发症，如干眼症、角膜炎等。
因此，在考虑准分子激光手术时，患者需要与医生充分沟通，了解手术的风险和效果。
近年来，随着激光技术的不断发展，准分子激光器技术也在不断改进。
新型的准分子激光器设备可以更准确地进行角膜切削，有效降低手术风险。
同时，一些新的治疗方法和术后护理措施也使患者的恢复更加快速和舒适。
准分子激光器技术是一种常见的眼科手术方法，用于矫正不同类型的视力问题。
它通过精确的激光切削角膜来改变其形状，从而使光能够准确聚焦在视网膜上，达到矫正视力的目的。
虽然该技术存在一些限制和风险，但随着技术的不断进步，准分子激光器技术将会在眼科领域继续发挥重要作用，为更多视力问题的患者提供有效的治疗方案。
常用气体激光器讲解ppt课件
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
采取两次电子碰撞将 氩原子激发到 3p44P态 要比直接碰撞、一次将 氩原子激发到3p44P态的 电子能量要小，后者只 能在低气压放电中才有 如此大的能量 （35.5eV）。
二、基本结构
氩离子激光器包括： 放电管、电极、回气管、谐振腔、轴向磁场等。
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
氩离子激光器分段石墨放电管
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2、工作物质
1.CO2气体是工作物质，辅助气体有N2、He、Xe和H2等；
2.N2在气体中起能量转移作用。N2分子受电子碰撞的概率 很大，放电中使大量N2处于亚稳态。通过近共振碰撞把内能 转移给CO2分子，实现粒子数反分布 ；
2. 输出波长: 从真空紫外到可见光区域 。
3．脉冲特性： 由于基态寿命短，即使是超短脉冲情况下，
基态也可被认为是空的，因此准分子激光对 产生巨脉冲特别有利。
4. 能够精确聚焦和控制，其切削 精度非常高，每个光脉冲切削深度 为0.2微米，能够在人的头发丝上 刻出各种花样来。
常用气体激光器讲解
4、输出波长易 被血红蛋白吸收，所以氩离子激光器对生物 止血效果最好。 在临床上主要用于外科手术，用它作“光 刀” ，尤其是上、下消化道出血时，氩离子激光器可以利用 光纤导人内镜进行止血等非手术治疗。目前它广泛用于眼科 凝固、皮肤科、内科等综合治疗领域。
表 氩离子激光的可见光光谱线
可见染料激光形成过程，经 历了两次无辐射跃迁。
三、染料分子的三重态“陷阱”
能级图中的T1和T2是三重态。 由于三重态T1较单态S1低，所以 处在S1中的分子很容易无辐射地 跃迁到T1上，又因为T1与S0之间 不产生辐射跃迁，而且T1的寿命 较长，约为10-4～10-3s，所以T1 态对于激发分子来说，相当于一个 “陷阱”。
采取两次电子碰撞将 氩原子激发到 3p44P态 要比直接碰撞、一次将 氩原子激发到3p44P态的 电子能量要小，后者只 能在低气压放电中才有 如此大的能量 （35.5eV）。
由于3p44P 和 3p44S能级上有许多 不同的电子态，所以 氩离子激光输出由丰 富的谱线。最强的谱 线波长是488.0nm、 514.5nm。
准分子激光切削
制做角膜瓣 角膜瓣复位
LASIK手术示意图
角膜微切器切割角膜
角膜瓣形成并翻转
角膜中间基质切削区准备
准分子激光切削角膜基质
角膜瓣复位
准分子激光角膜原位磨镶术完成
智慧型大小光斑技术:
三维主动眼球跟踪技术:
根据不同的个人数据，
除对眼球在XY轴运动进行追
系统自动调整光斑大小： 踪外，还可以追踪眼球在Z轴的立
二、工作原理
通常情况下，基态的稀有气体原子化学性质稳定，因此呈 两种气体混合状态（Rg+X） 。但当它们受到激发时，如电子 束的轰击或高压激励等，稀有气体原子就可能从基态跃迁到激 发态，甚至被电离，这时很容易和另一个原子形成一个寿命极 短的分子（RgX） ，这种处于激发态的分子称受激二聚物， 简称准分子。
其他激光器ppt课件
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准分子激光矫正近视
准分子激光屈光性原位角膜磨镶术－－90年代初 （laser in situ keratomileusis ， LASIK）
准分子激光手术
度数越深越危险！！！
保护眼睛
一个正常人的角膜厚度约在500到600um之间；
角膜基质不能无限制地切削，必须保留一定的安 全厚度，一般公认为410um（至今还无确切的证 据证明），或者说，角膜基质的厚度必须保留 250以上，否则就会出现圆锥角膜 。
圆锥角膜的后果是使视力永远丧失
而每减少100度近视，按照6.5mm的切削直径（ 切削范围）要切削14um的深度。
5.5.1 准分子激光器
4. 准分子激光器的泵浦方式
由于激光上能级寿命很短，为了实现粒子数反转，要求泵浦脉冲上升时间短。 因此要实现有效泵浦，不仅要求有大的泵浦功率，而且要求有快的上升时间。 ➢电子束泵浦:用电子枪产生高能量、上升时间很短的电子束脉冲，将电 子束射向准分子区，对激活介质进行激发。 ①横向泵浦，其电子束进行方向与激光光轴方向垂直。 ②纵向泵浦，其电子束方向与激光光轴平行。 ③同轴电子束泵浦，激光光轴与电子枪的阳极筒、阴极筒同轴。 优点：产生的泵浦脉冲上升时间快，单脉冲能量大，可大面积泵浦。 缺点：要求庞大的电子束源，结构复杂，造价高，制造难度大。
应中释放出来的能量作为激发能。
➢输出的激光波长丰富 工作物质可能是原来参加化学反应的物质的成分，也可能是反应过程
中新形成的原子、分子、离子或不稳定的多原子自由基等。
准分子概念
简介所谓准分子激光，是指受激二聚体所产生的激光。
之所以产生称为准分子，是因为它不是稳定的分子，是在激光混合气体受到外来能量的激发所引起的一系列物理及化学反应中曾经形成但转瞬即逝的分子，其寿命仅为几十毫微秒。
准分子激光原理准分激光是一种气体脉冲激光，所产生的是波长为193nm的准分子激光，它是一种超紫外线光波，此波长的激光吸收范围窄，激光的能量几乎完全被角膜上皮细胞和基质吸收，超过这个范围的组织不会吸收到激光，每一个激光脉冲可以切削0.2到0.25um厚度的生物组织，所以周围的组织不会损伤。
准分子激光与生物组织作用时发生的不是热效应，而是光化反应，所谓光化反应，是指组织受到远紫外光激光作用时，会断裂分子之间的结合键，将组织直接分离成挥发性的碎片而消散无踪，对周围组织则没有影响，达到对角膜的重塑目的，能精确消融人眼角膜预计去除的部分空间精确度达细胞水平，不损伤周围组织。
它的波长短，不会穿透人的眼角膜，因此对于眼球内部的组织没有任何不良的作用。
准分子激光在医学上主要用于屈光不正的治疗，如用PRK、LASIK、LASEK 等方法进行屈光不正的治疗，是目前临床上应用比较普遍、安全、快捷、有效、稳定的屈光不正治疗方法。
安全性准分子激光治疗近视眼最早是1985年美国医生开始在临床应用的，近年来发展迅速，九十年代初传入中国。
准分子激光治疗高、中、低度近视的手术效果远远优于以往的屈光手术，因此，广为全世界的眼科医师所瞩目。
但仍有很多人对它产生怀疑，怕眼睛被打穿、烧焦。
一般来说，准分子激光是波长很短的紫外光，它与生物组织发生的是光化学效应而不是热效应，因此，不会产生热损伤，更谈不上烧焦。
另外，还有人顾虑会打穿眼球，这种顾虑是多余的，准分子激光波长短，穿透力弱，每个脉冲只能切削0.25um的深度，是在细胞下水平切削，切削极精确，因此打穿眼球是不可能的。
有人担心会伤害眼睛的其他部位，这也是多虑，因为准分子激光器都有红外线跟踪系统，当你的眼球偏转超出正常范围，激光会自动停止击射，保证安全治疗。
准分子激光器的原理与性能研究
准分子激光器的原理与性能研究激光技术作为一种高度聚焦的光学技术，广泛应用于医疗、通信、材料加工等领域。
其中，准分子激光器作为一种重要的激光器类型，具有其独特的原理和性能，受到了广泛关注和研究。
准分子激光器的原理基于光放大原理和受激辐射原理。
首先，通过外部能量激发，使得活性气体中的电子跃迁至高能级，形成激发态。
然后，当一个光子经过激发态的原子时，会引起受激辐射，激发态的原子会向低能级跃迁，并释放出与入射光子相同频率和相位的光子，从而实现光的放大。
最后，通过光反射和光反射，使得光在谐振腔中多次来回反射，从而形成一束高度聚焦的激光束。
准分子激光器的性能主要包括输出功率、波长稳定性、光束质量和脉冲宽度等。
首先，输出功率是衡量激光器性能的重要指标之一。
准分子激光器通过增益介质中的光放大，使得输出功率大大增加。
其次，波长稳定性是指激光器输出的光波长在一定时间内的稳定性。
准分子激光器通过控制激光器的谐振腔长度和温度等参数，可以实现波长的稳定输出。
再次，光束质量是指激光器输出的光束的空间分布和光束的聚焦性能。
准分子激光器通过优化激光器的谐振腔结构和抽运光源等，可以实现高质量的光束输出。
最后，脉冲宽度是指激光器输出的脉冲的时间宽度。
准分子激光器通过控制激光器的脉冲宽度，可以实现不同应用场景下的需求。
准分子激光器的研究主要集中在两个方面：原理研究和性能优化。
原理研究主要包括激光器的光放大机制、受激辐射机制和谐振腔结构等。
通过对准分子激光器的原理进行深入研究，可以更好地理解激光器的工作原理，为性能优化提供理论基础。
性能优化主要包括谐振腔结构优化、抽运光源选择和激光器工作参数优化等。
通过优化准分子激光器的性能，可以实现更高的输出功率、更好的波长稳定性、更高的光束质量和更短的脉冲宽度。
准分子激光器在医疗、通信和材料加工等领域有着广泛的应用。
在医疗领域，准分子激光器被用于眼科手术中的角膜切割和白内障手术等。
在通信领域，准分子激光器被用于光纤通信中的信号传输和光纤放大等。
准分子激光器
什么是准分 子激光？
准分子激光是一种气体激光, 它的工作气体是由常 态下化学性质稳定的惰性气体原子如He 、 Ne 、Ar 、 Kr 、Xe 和化学性质较活泼的卤素原子如F 、Cl 、Br 等 组成。一般情况下,惰性气体原子是不会和别的原子形 成分子的, 但是如果把它们和卤素元素混合,再以放电的 形式加以激励,就 能成为激发态的分子,当激发态的分子 跃迁回基态时,立刻分解、还原成本来的特性,同时释放 出光子, 经谐振腔共振放大后, 发射出高能量的紫外光 激光。这种处于激发态的分子寿命极短, 只有10ns , 故 称为“准分子”( Excimer)。
准分子激光器 的原理和应用
组员：王卓彦、翁国斌、叶芊
什么是准分 子？
准分子是一种在激发态复合成分子,而在基态离解 成原子得不稳定缔合物,激光跃迁发生在束缚 的激发态 到排斥的基态,属于束缚—自由跃迁。1970年,巴索夫等 利用强流电子束泵浦液态氙,获得Xe激光振荡,其波长在 176nm,这是第一台准分子激光器,稍后美国洛斯阿拉莫 斯实验室报道了气相氙的激光输出,并在Kr(145.7nm)、 Ar(126.1nm)获得激光输出。1974年美国Kansan州立大 学 报道了稀有气体卤化物在紫外波段的强荧光辐射,这 一结果引起了激光界的极大兴趣,短短六个月, 美国海军 实验室便获得了溴化氙(282nm)激光输出,阿符科公司获 得了氟化氙(351nm)、氟化氪 (248nm)、氯化氙(308nm) 的激光输出,桑迪亚实验室则获得了氟化氢(193nm)的真 空紫外输 出,每个脉冲能量达百焦耳以上。
准分子激光 器眼科临床
激光治疗屈光不正手术在十多年的发展过程中, 随 着高新技术的不断应用, 技术日趋完美。从早 期的大光 斑扫描技术到现在广泛应用的小光斑飞点扫描技术, 解 决了术后中心岛效应和角膜浑浊问 题, 能够获得完美的 光学抛面, 使术面光滑、平整; 角膜地形图的应用和波 前像差引导下的个体化切 削技术,使切削精度大大提高, 真正做到“量眼定做”; 主动眼球跟踪技术解决了术眼转 动产生的角膜 偏中心切削, 使准分子激光始终处于角膜 中心约6mm 大小的区域内进行渐进式切削, 提高了手术 的 精确度。另外, 随着准分子激光治疗屈光不正手术发 展起来的其他技术如角膜板层刀技术、计算机 辅助软 件技术等等也有了长足发展,大大增强了手术的安全性。
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课程名称：激光原理与技术 主讲人：张玄和 单位：浙江工贸职业技术学院
准分子激光器
1. 教学目标
使学生了解什么是准分子激光器。
2. 学习内容
准分子概念，所引起的一系列物理及化学反应中曾经形成但转 瞬即逝的分子，其寿命仅为几十毫微秒，准分子激光是一种 脉冲激光，因谐振腔内充入不同的稀有气体和卤素气体的混
合物，而有不同波长的激光产生。大部份波长范围为157－
353nm。
准分子激光器的特点
能级结构有明显的特点。如左 图所示，A表示较高激发态，B 表示激光上能级，C表示基态。 由于基态寿命很短，即使是超 短脉冲情况下，基态也可认为 是空的，因此准分子体系对产 生短脉冲特别有利。
准分子的能级结构
准分子激光器的特点
(Blumlein)电路
准分子激光器输出波长
3. 小结
(1)准分子不是稳定的分子，其寿命仅为几十毫微秒。 (2)激光下能级是基态，基本上没有无辐射损耗。因
此数量反转效率很高，这是准分子激光器可能达到
高效率的主要原因。
4. 作业思考题
①什么是准分子？ ②准分子激光器是几能级系统？
激光下能级是基态，基本上没有
无辐射损耗。因此数量反转效率
很高，这是准分子激光器可能达 到高效率的主要原因。 因而拉长脉宽和高重复率工作都 没有困难。 由于准分子的荧光光谱为一连 续带，故可做成频率可调谐器件。
准分子的能级结构
由于激光下能级的离子迅速离解，
准分子激光器的泵浦方式
电子束泵浦:①横向泵浦 ②纵向泵浦 ③同轴电子束泵浦 快速放电泵浦: 快速放电泵浦方式多采用所谓布鲁姆莱