调Q均匀红宝石激光器
调Q激光临床应用范围
调Q激光临床应用范围
调Q激光是一种高效的激光技术，广泛应用于医疗美容领域。
它以
其快速脉冲和高功率密度而闻名，适用于多种皮肤问题的治疗。
在临
床应用中，调Q激光有着广泛的应用范围，涉及皮肤美容、祛斑祛痣、脱毛等多个领域。
首先，调Q激光可用于治疗色素性疾病，如雀斑、黄褐斑、太田痣等。
这些色素性疾病给患者的外貌带来了不少困扰，而调Q激光能够
利用其高能量脉冲将色素颗粒粉碎，使色素逐渐减退，从而达到祛斑
的效果。
其次，调Q激光也可以用于祛痣。
一些人体上的痣可能会给患者带
来不便或困扰，而调Q激光能够精确作用于痣部位，将其分解并逐渐
消失，让患者摆脱烦恼。
除此之外，调Q激光还可以用于脱毛。
在脱毛过程中，激光能够穿
透皮肤表层直达毛囊，通过光能被毛囊色素吸收，产生热能灼伤毛囊，从而遏制毛发再生，实现永久脱毛的效果。
此外，调Q激光还广泛用于皮肤表面的磨削和去除。
通过调Q激
光去除皮肤上的疤痕、皱纹和疣等，使皮肤恢复平滑、光洁，提升美
观度。
总的来说，调Q激光在医疗美容领域有着广泛的应用范围，能够有
效解决多种皮肤问题，帮助患者重拾自信、美丽。
未来随着科技的不
断进步，调Q激光技术也将得到更广泛的应用和发展，为人们带来更多健康美丽的可能。
调q激光注意事项
调q激光注意事项激光是一种有强大能量的光源，广泛应用于医学美容、科研和工业制造等领域。
然而，激光使用时也存在一定的风险，在操作时需要遵守一些注意事项以确保安全。
以下是调Q激光注意事项：一、专业人员操作调Q激光属于高科技产品，操作时需要经过专业培训和持证执业。
非专业人员禁止私自操作，以免造成伤害。
二、佩戴防护眼镜激光光线具有高能量和强穿透力，一旦直接照射到眼睛，可能导致视网膜灼伤，严重的甚至可能致盲。
因此，在使用调Q 激光时，操作人员和周围人员都应佩戴专业的防护眼镜。
三、标明警示标识在使用调Q激光时，需要在设备和使用区域显眼位置设置警示标识，提醒人们注意激光的存在，以免误触或不慎接触。
四、避免直接照射人体调Q激光具有很高的能量密度，直接照射人体会产生严重灼伤。
因此，在调Q激光使用时，需要将激光束远离人体，确保不会直接照射到人体。
五、保持工作环境整洁使用调Q激光时，应保持工作环境整洁，避免积尘和杂物对激光束的散射和干扰，影响激光的照射效果和安全性。
六、控制反射光调Q激光在照射过程中可能会产生反射光，具有一定的危险性。
因此，在操作时，应选择反射功率较低的材料，采取适当的反射措施，避免反射光的直接照射。
七、注意疲劳度调Q激光通常需要较长时间的操作，操作人员容易疲劳。
疲劳时容易出现失误，增加意外事故的风险。
因此，在长时间操作之前，应注意休息，保持机体良好状态。
八、定期检查设备调Q激光设备是一种高科技产品，工作性能和安全性需要定期检查。
定期检查可以及时发现故障和设计缺陷，防止由此引发的意外事故。
总之，调Q激光使用时需要遵守一系列的注意事项以确保安全。
在使用激光时，一定要严格按照操作规程进行，加强安全意识，减少事故风险，确保激光在科学研究、医学美容和工业制造等领域发挥应有的作用。
红宝石激光器讲解
红宝石激光器（三能级系统）
E3 E3 (10-9s) E3
(10-3s)
E2
E2
E2
h
E1
E1
E1
在Xe（氙）灯照射下，红宝石晶体中原来处于基态E1的粒 子，吸收了Xe灯发射的光子而被激发到E3能级。粒子在 E3能级的平均寿命很短（约10-9秒）。大部分粒子通过无 辐射跃迁到达激光上能级E2。粒子在E2能级的寿命很长， 可达3×10-3秒。所以在E2能级上积累起大量粒子，形成 E2和E1之间的粒子数反转，此时晶体对频率ν满足hV＝ E2—E1的成分就被放大。
• 眼科：用于视网膜的焊接，治疗青光眼，虹膜的 切除等；
激光的首次在医学上 的成功应用是进行眼 内手术，无需要切开 眼球。早在1962年， 一台红宝石激光器将 病人脱落的视网膜与 眼球重新连接，使他 恢复了视力。
红宝石激光器医学应用
• 皮肤科：用于照射治疗； 红宝石激光器是1960年世界上制成的第一台激光 器，也是最早应用于医疗上的激光器。 • 红宝石激光器波长为694.3nm的可见红光，这种 波长的激光最不易被氧合血红蛋白吸收，而黑色 素对其吸收率较高，尤其适用于各种色素性疾病。 • 临床常用其长脉冲模式，深入皮肤真皮层，破坏 毛囊，永久性去除身体多余毛发； • 调Q模式，使黑色素细胞大量吸热，并在超脉冲 波的作用下破裂分解，可有效治疗蓝、黑和绿色 文身及各种良性色素性病变。
激光的诞生
1960 年 5 月 15 日 ， 美 国 加利福尼亚州休斯实验 室的科学家梅曼设计和 建造了一台小型的激光 发生器。他将闪光灯线 圈缠绕在指尖大小的红 宝石棒上，从而产生一 条相当集中的纤细红色 光柱，当它射向某一点 时，可使这一点达到比 太阳还高的温度 ，激光 时代由此开启，从此和 人们的生活息息相关。
红宝石激光器的工作原理
红宝石激光器的工作原理
红宝石激光器是一种基于红宝石晶体的固态激光器，其工作原理如下：
1. 激发能级提升：在激光器中加入适当的能量源，如闪光灯或光电二极管。
能量源的光子会被吸收并转移给红宝石晶体中的某些电子，使其从基态跃迁到激发态能级。
2. 跃迁的受限：由于红宝石的晶格结构特殊，一部分电子在激发态能级之间会被晶格约束，无法自由跃迁到更低的激发态能级或者基态。
这种约束称为受限跃迁。
3. 受限路线的选择：受限在激发态能级之间的电子需要通过特定的能级间跃迁路径释放能量。
在红宝石晶体中，这些路径可分为两大类，即：晶格振动和与由色心引起的电子关联的激发态能级跃迁。
4. 各能级之间的跃迁：受限跃迁导致电子逐渐在不同的激发态能级之间进行跃迁，释放出储存的激发能。
这些激发态能级之间的跃迁在一定能级差的作用下频率集中，形成了激光所需要的狭窄频谱线。
5. 反射与放大：在激光腔中，红宝石晶体的一端是高反射率镜，另一端是部分透射镜。
激光腔中的激光在腔内来回反射，不断受到能级之间的跃迁放大。
同时，部分透射镜允许一部分光线从腔中逃逸，形成激光输出。
6. 激光输出：通过连续激发和放大过程，红宝石激光器将电能转化为激光能，从而实现激光输出。
激光的特性取决于红宝石晶体中能级结构和激发能源的特点，如光谱线宽度、脉冲宽度和功率等。
综上所述，红宝石激光器利用红宝石晶体中特定的能级结构和受限跃迁的特性，通过能级间的跃迁释放激发能量，最终实现激光输出。
红宝石激光器论文
红宝石激光器原理及应用教学学院化学与生命科学学院届另H 2012 届_____________________ 专业 ____________ 材料化学_________ 学号120843077 _________________ 姓名 ____________ 田静_____________1 摘要 (1)2 激光与激光器 (1)2.1 激光 (1)2.2 激光器 (2)3 固体激光器 (3)3.1 工作原理和基本结构 (3)3.2 红宝石激光器 (5)3.3 红宝石激光器的优缺点 (6)4 固体激光器的应用 (7)4.1 固体激光器在军事国防上的应用 (7)4.2 红宝石激光器的应用 (9)参考文献 (11)2摘要世界上第一台激光器一红宝石激光器（固体激光器）于I960年7月诞生了，距今已有整整五十年了。
在这五十年时间里固体激光的发展与应用研究有了极大的飞跃，并且对人类社会产生了巨大的影响。
固体激光器从其诞生开始至今，一直是备受关注。
其输出能量大，峰值功率高，结构紧凑牢固耐用，因此在各方面都得到了广泛的用途，其价值不言而喻。
正是由于这些突出的特点，其在工业、国防、医疗、科研等方面得到了广泛的应用，给我们的现实生活带了许多便利。
未来的固体激光器将朝着以下几个方向发展：a）高功率及高能量b）超短脉冲激光c）高便携性d）低成本高质量现在，激光应用已经遍及光学、医学、原子能、天文、地理、海洋等领域，它标志着新技术革命的发展。
诚然，如果将激光发展的历史与电子学及航空发展的历史相比，你不得不意识到现在还是激光发展的早期阶段，更令人激动的美好前景将要来到。
2激光与激光器2.1激光2.1.1 激光（LASER激光的英文名 --- L ASER 是英语词组Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation （受激辐射的光放大）的缩写⑴。
2.1.2产生激光的条件产生激光有三个必要的条件[2]:1）有提供放大作用的增益介质作为激光工作物质，其激活粒子（原子、分子或离子）有适合于产生受激辐射的能级结构；2）有外界激励源，将下能级的粒子抽运到上能级，使激光上下能级之间产生粒子数反转；3）有光学谐振腔，增长激活介质的工作长度，控制光束的传播方向，选择被放大的受激辐射光频率以提高单色性。
红宝石激光器的工作原理
红宝石激光器的工作原理红宝石激光器是一种利用红宝石晶体产生激光的装置。
它的工作原理基于激光的受激辐射，通过加载能量到红宝石晶体中，使晶体产生激光放大效应。
首先，让我们来了解红宝石晶体的结构和性质。
红宝石晶体的结构是由氧化铝（Al2O3）组成的，其中掺杂有少量的铬离子（Cr3+）。
这些掺杂的铬离子是红宝石激光器产生激光的关键。
在红宝石激光器中，首先通过能量输入装置将能量传递到红宝石晶体中。
这个能量输入装置通常是一个弧光灯，它会通过通电形成电弧，产生高温和高压的气体，进而激发红宝石晶体。
在激发的过程中，红宝石晶体会吸收能量并使其原子的电子跃迁到高能级。
这个高能级是红宝石晶体内激光产生的起始位置。
在这个高能级上，电子处于不稳定的状态，会很快回到基态。
当电子从高能级回到基态时，会通过辐射的方式释放能量。
这个能量释放的过程中，电子会向基态过渡并释放光子。
这些光子具有相同的频率和相位，并且在晶体中以一定的模式传播。
此时，一个光学谐振腔被放置在红宝石晶体的两端。
这个光学谐振腔由两个高反射镜和一个部分透射镜组成，用于反射和放大激光。
当光子从红宝石晶体中发射出来时，它们会在光学谐振腔中来回地反射。
反射的光子与基态的电子再次发生能量交换，更多的光子被释放，这就是激光放大效应。
在光学谐振腔中，激光光束会不断被反射和放大，最终形成一个强大且定向的激光束。
为了维持激光的连续输出，需要一个能量反馈机制。
在红宝石激光器中，一个部分透射镜会允许一小部分光子从光学谐振腔中逸出。
这些逸出的光子会被光学器件收集起来，通过反馈系统传递回红宝石晶体，补充能量。
这样，红宝石晶体就能够持续地产生激光输出。
总结一下，红宝石激光器的工作原理是通过加载能量到红宝石晶体中，使晶体产生激光放大效应。
在这个过程中，红宝石晶体的铬离子扮演着重要的角色，通过光子的辐射和电子的能量交换释放激光。
激光通过光学谐振腔的反射和放大，最终形成一个强大和定向性的激光束。
红宝石激光器原理
红宝石激光器原理咱们今儿个聊聊红宝石激光器，这玩意儿可不光听着高大上，实际上也是科技圈里的一颗璀璨明珠，闪耀着智慧的光芒。
咱们就手牵手，一步步揭开它的神秘面纱，用最接地气的方式，聊聊它的来龙去脉。
一、红宝石的魔力初现1.1 缘起：石头里的光想当年，科学家们在实验室里捣鼓着各种材料，想找到能发光发热的宝贝。
这不，红宝石就这么不经意地闯入了他们的视线。
这红宝石啊，不仅颜色诱人，还藏着个不为人知的秘密——它能发光！这可不是普通的发光，而是能发射出激光的那种，厉害吧！1.2 激光的奥秘激光，简单来说，就是特别纯、特别亮、还特别直的光线。
它像一把无形的剑，能穿透很多物质，还能在远处保持能量不散。
红宝石激光器，就是利用红宝石里的某些特性，把这股力量激发出来。
二、红宝石激光器的诞生记2.1 从理论到实践的跨越理论总是美好的，但要把它变成现实可不容易。
科学家们得琢磨怎么给红宝石加点料，让它心甘情愿地发出激光。
经过无数次的尝试和失败，他们终于找到了那个“魔法配方”——掺杂点别的元素进去，再给它来点外部刺激，比如用强光或者电流。
嘿，这招还真灵！2.2 点亮第一束激光当第一束红宝石激光从实验装置中射出时，整个实验室都沸腾了。
那光线，就像夜空中最亮的星，照亮了科学探索的新道路。
那一刻，红宝石激光器正式诞生，成为了激光技术史上的一个重要里程碑。
2.3 从实验室走向生活随着技术的不断成熟和完善，红宝石激光器开始走出实验室，走进了我们的生活。
从医疗手术到工业加工，从科研探索到艺术创作，它的身影无处不在。
它就像一位多才多艺的艺术家，用光的力量在各个领域描绘着属于自己的精彩画卷。
三、红宝石激光器的魅力所在3.1 精准无比红宝石激光器发出的光线特别直、特别细，就像一根无形的针线，能够精确地定位到目标上。
这种精准性使得它在医疗手术中能够减少创伤和疼痛；在工业加工中能够提高精度和效率。
3.2 能量强大别看它只是一束光，但能量可是杠杠的。
LASER激光器的调Q技术专讲..
栅声常波数频率等较于声高波.声波光长作λ用s.光长束度射d足经够此大介,质满时足发生衍射,一部d分光 偏2s离原来方向。当
时(λs与λ分别为声波与光波波si长n),如 果λ射光与声波波面的夹角θ满足 2s
只有振荡持续到t＝tD时，增长 到了ΦD ，雪崩过程才形成， Φ才迅速增大，受激辐射才迅 速超过自发辐射而占优势。
ΦD Φi 图3 从开始振荡到脉冲形成的过程
②激光产生输出 忽略泵浦和自发辐射的影响。
因此，调Q脉冲从振荡开始建立到巨脉冲激光形成需要一定的延迟时间△t (也 就是Q开关开启的持续时间)。光子数的迅速增长，使△ni迅速减少，到t=tp时 刻， △ni= △nt，光子数达到最大值Φm之后，由△n ＜ △nt ，则Φ 迅速减少， 此时△n = △nf ，为振荡终止后工作物质中剩余的粒子数。可见，调Q脉冲的 峰值是发生在反转粒子数等于阈值反转粒子数(△ni= △nt)的时刻。
声光调Q开关时间一般小于光脉冲建立时间,属快开关类型。由于开关的调制 电压只需100多伏,所以可用于低增益的连续激光器,可获得峰值功率几百千瓦、 脉宽约为几十纳秒的高重复率巨脉冲。但是,声光开关对高能量激光器的开关能 力差,不宜用于高能调Q激。
光轴方向z施加一外电场E ,由于普克尔效应,主轴变为x‘、y’,z‘。令光束沿z轴方 向传播,经偏振器后变为平行于x轴的线偏振光,入射到晶体表面时分解为等幅的x' 和y'方向的偏振光,在晶体中二者具有不同的折射率η’x和η’y。经过晶体长度d距 离后,二偏振分量产生了相位差δ
2vd
c
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调Q宽红宝石激光器
红宝石激光器的工作物质是红宝石棒。
在激光器的设想提出不久，红宝石就被
首先用来制成了世界上第一台激光器。
激光用红宝石晶体的基质是Al
2O
3
，晶体内掺有约
0.05%（重量比）的Gr
2O
3。
Cr3+密度约为，1.58×1019/厘米3。
Cr3+在晶体中取代Al3+位置
而均匀分布在其中，光学上属于负单轴晶体。
在Xe（氙）灯照射下，红宝石晶体中原来
处于基态E1的粒子，吸收了Xe灯发射的光子而被激发到E
3能级。
粒子在E
3
能级的平均
寿命很短（约10-9秒）。
大部分粒子通过无辐射跃迁到达激光上能级E
2。
粒子在E
2
能级
的寿命很长，可达3×10-3秒。
所以在E
2能级上积累起大量粒子，形成E
2
和E
1
之间的粒
子数反转，此时晶体对频率ν满足
hν＝E
2—E
1
（其中h为普朗克常数，E
2、E
1
分别为激光上、下能级的能量）的光子有放大作用，即
对该频率的光有增益。
当增益G足够大，能满足阈值条件时，就在部分反射镜端有波长为6943×10-10米的激光输出。
1.1 调Q光器的特点
固体激光器的应用主要集中在科研与开发、加工、医疗和军用等四个方面。
在科研与开发方面，涉及面很广，包括作核聚变研究用的高峰值功率激光器系统、作光谱研究和新材料开发用的超短脉冲激光器和可调谐激光器、作脉冲全息摄影用的红宝石激光器、作高速摄影用的超短脉冲激光器、测量人造地球卫星轨迹和月球表面用的高精度激光测距仪、遥感用的激光雷达等等。
一般固体脉冲激光器由于存在驰豫振荡现象，输出激光为一无规尖峰脉冲序列，其总的脉冲宽度持续几百微秒甚至几毫秒，峰值功率也只有几十千瓦的水平，远不能满足以上应用要求，正是在这些要求的推动下，人们研究和发展了调Q 技术。
1.2 调Q激光器的发展前景
1961年底，邓锡铭几乎与国外同时，独立提出了高功率激光Q开关原理。
他非常形象地解释：把Q开关比喻为一个稍有漏水(自发辐射跃迁)的抽水马桶，当水箱被灌(光泵注入能量)满之后水箱底部的盖快速揭开(Q值突变)，水(激光能量)就一涌而出(激光峰值功率输出)。
采用调Ｑ技术很容易获得峰值功率高于兆瓦、脉宽为数十个纳秒的激光巨脉冲。
调 Q 技术的出现是激光发展史上的一个重大突破。
它不仅大大推动了一些
应用技术的发展且成为科学研究的有力工具。
电光Q 开关CO2 激光器具有高脉冲重复频率、可编程输出、及输出稳定等优点 ,目前已应用在激光雷达、激光光谱分析、远红外激光泵浦源等诸多方面。
电光调Q CO 2激光器的发展经历了从直流放电激励到射频放电激励及脉冲放电激励的发展过程 ,技术上已经逐渐趋于成熟。
1.电光偏转：利用泡克耳斯效应，通过施加在电光晶体上的电场来改变晶体的折射率。
2.偏转角θ：
假设置于空气中的棱镜μ０，激光入射角为ϕ， 则由折射定律 可以得到
在电光晶体上施加电场后，晶体折射率的改变量为μ∆。
由于泡克耳斯效应引起的折射率变化μ∆极小(10-4量级)，所以出射光偏转角的相应改变量为
因此出射光偏转角的改变量与折射率变化成线性关系，从而可以利用外加电压控制光线的前进方向。
2.2 主要设计思想
当激光上能级积累的反转粒子数不多时，人为地控制激光器阈值，使其很高，抑制激光振荡的产生。
在这种情况下，由于光束的激励，激光上能级将不断地积累粒子数。
当反转粒子数达到最大数量时，突然降低激光器的阈值 。
此时亚稳态上的粒子的能量很快转换为光子能力，光子像雪崩一样以极高的速率增长，输出峰值功率高、宽度窄的激光巨脉冲。
电光调Ｑ开关通常也称为普克尔盒开关，它的基本原理是利用某些单轴晶体的线性电光效应，使通过晶体的光束的偏振状态发生改变，从而达到接通或切断腔内振荡光路的开关作用。
线性电光开关基本上又可分为两类：一类是利用KD*P(磷酸二氘钾）型晶体的纵向线性电光效应，即光束方向及外加电场方向均与晶体光轴同向；另一类是利用LiNbO3 （铌酸锂）型晶体的横向线性电光效应， 即光束与晶体光轴同向，而外加电场方向与光轴及光束方向相垂直。
一般多使用带起偏器的λ/４电光开关，这种开关又分为退压和加压两种工作方式。
退压式电光开关，电光晶体施加λ/４调制电压，由棒透过起偏器的Ｐ线偏振光两次通过电光晶体后，偏振面正好偏转90°变成Ｓ光，被偏振片反射到腔外，激光器处于高损耗关门状态，当突然去掉晶体上的调制电压后，开关迅速打开，振荡光路接通，从而产生强的短脉冲激光振荡输出。
实际的电光晶体偏转器是由两个晶体棱镜(如KDP 棱镜)所组成。
棱镜各边分别沿x ’、y ’和z ’轴，该二晶体的光轴(z 轴)反向。
外加电场沿图示z 轴方向，光的传播
0sin()sin θϕμϕ
+=0arcsin(sin )θμϕϕ
=-00{arcsin[()sin ]}[arcsin(sin )]θμμϕϕμϕϕμϕ
∆=+∆---≈∆
方向沿y ’轴的方向，它的偏振沿x ’轴施加电压后，上、下层棱镜中传播 时光的折射率为
总光束偏转角
显示平面上可分辨的光斑数目:
一个电光偏转器所能获得的偏转角很小,很难满足实际应用的要求。
为增加偏转角，而外加电压又不太高，常将若干个KDP 棱镜串接图3.1.2的结构。
z
A E 6330
02
γμμμ+
=z
B E 6330
02
γμμμ-
=z B A E 633
0γμμμμ=-=∆3
063z E θθθμϕμϕμγϕ∆=∆+∆=∆-∆=下下上上3
0630()
z E m μγϕθ
θλ∆=
=
远场
图3.1.1电光晶体偏转器
图3.1.2 棱镜串接图
3.2总体装置图
电光调Q装置如图3.2.1，激光腔中插入起偏振片及作为Q开关的KD*P晶体。
原理:晶体在z轴方向加电压后,产生感应双折射,进入晶体的x方向振动的线偏振光分解为x’和y’振动的二线偏振光。
加有半波电压时,损耗非常大,Q值很低;去掉半波电压时,损耗小,Q值很大.
第一章总
结
图3.2.1 总体装置图
第四章总结
通过本次课程设计，我对调Q技术及其相关原理有了更深刻的认识，对光电子技术的应用于发展前景有了更深刻的体会，在设计过程中难免有需要深入专研的地方，对于不能独自解决的难题，我请教了同学和老师，在此感谢老师和同学对我的指导和帮助。