激光是60年代初出現(xiàn)的一種新型
光源，激光以其高亮度、高單色 性、高方向性和高相干性，引起普遍重視，并很快在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)、醫(yī)療、國防等各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。激光
醫(yī)學(xué)是激光技術(shù)與醫(yī)療科學(xué)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，激光在70 年代 開始廣泛用于臨床;90 年代，隨著新型
激光器的研制成功，激光與醫(yī)療、生物組織科學(xué)緊密結(jié)合，研究范圍日益擴(kuò)大。
\gB sAZE ~HFqAOr Nd:YAG 激光器以其增益高、閾值低、量子效率高、熱效應(yīng)小、機(jī)械性能良好、適合各種工作模式(連續(xù)、脈沖) 等特點(diǎn)，在當(dāng)今各種固體激光器中應(yīng)用物質(zhì)相互作用的效果是不同的，不同
波長的Nd:YAG激光器采用連續(xù)、脈沖等方式工作使激光與不同部位的生物組織相互作用，可以獲得良好的療效。醫(yī)用Nd:YAG 激光器在外科手術(shù)、眼科、牙科、口腔科、耳鼻喉科、皮膚科、美容等方面應(yīng)用廣泛，特別是治療皮膚色素性疾病，有創(chuàng)傷小、愈合好、無疤痕等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，本文主要介紹Nd:YAG 激光器的
特性以及在治療皮膚疾病方面的應(yīng)用，使讀者了解各種激光器的性能及不同種類激光治療儀的治療效果。
> FVBn;1 #-]!; sY> 一、Nd:YAG 激光器的特性
~rUcko8 | ODi[~y 能產(chǎn)生激光的系統(tǒng)，稱為激光器。一臺簡單的激光器通常由工作物質(zhì)、泵浦源和諧振腔三部分組成。自1960 年第一臺激光器誕生以來，已有上百種激光器問世。形形色 色的激光器彼此之間差異極大，根據(jù)產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)，有氣體、液體、固體和
半導(dǎo)體激光器等。固體激光器是以固態(tài)基質(zhì)中摻入少量激活元素為工作物質(zhì)的激光器，工作物質(zhì)的物理化學(xué)性能主要取決于基質(zhì)材料，而其
光譜特性主要由發(fā)光粒子的能級結(jié)構(gòu)決定。但發(fā)光粒子受基質(zhì)材料的影響，其光譜特性將有所變化，有的甚至變化很大。用作基質(zhì)的主要有剛玉、石榴石晶體及各種玻璃等。發(fā)光粒子稱為激活離子，最常用的激活離子為釹、鉻等稀土元素離子。例如世界上第一臺激光器所用工作物質(zhì)為紅寶石，就是摻入極少量鉻離子的剛玉。以摻有一定量釹離子(Nd3 + ) 的釔鋁石榴石( YAG) 晶體為工作物質(zhì)的激光器，稱為摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG) 激光器。摻釹激光器是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的固體器件之一，在激光加工、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
V0rS^SAF ftr8~*]O Nd:YAG 激光器為四能級系統(tǒng)，室溫下有多條熒光譜線，正常工作條件下(室溫) 1064 納米波長激光振蕩最強(qiáng)，簡化能級如圖1 所示。如果在諧振腔中插入
標(biāo)準(zhǔn)具或色散棱鏡，或以特殊設(shè)計(jì)的諧振腔反射鏡作為輸出鏡、使用鍍有高度選擇性介質(zhì)膜的反射鏡，抑制不需要的波長的激光振蕩，可獲得所需波長的激光躍遷，如1319 納米、1338 納米、946 納米等。輸出波長為1064 納米的Nd:YAG 激光器，經(jīng)過倍頻( KTP) 晶體后可產(chǎn)生波長為532 納米的激光。輸出光有連續(xù)、準(zhǔn)連續(xù)等形式。
eWN[EJI< ; p/%)WW Nd:YAG 中摻入Nd3 + 濃度應(yīng)合理，摻雜濃度高，則吸收率高、反轉(zhuǎn)粒子數(shù)高、激光器的效率高，但是摻雜濃度太高時，轉(zhuǎn)換效率不僅不會增高，反而會下降，甚至出現(xiàn)濃度淬滅現(xiàn)象。Nd 原子濃度一般在015%～115% 以內(nèi)，濃度較高會縮短熒光壽命，使展寬線變寬，在晶體中引起應(yīng)變，最終導(dǎo)致
光學(xué)質(zhì)量變差、效率降低。應(yīng)用中，可根據(jù)需要選擇合適的摻雜濃度，從而提高激光器的性能，對于Q 開關(guān)3 運(yùn)轉(zhuǎn)，選擇高濃度的摻劑(112%) ，以產(chǎn)生高儲能;對于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，通常選擇低濃度的摻劑(015%～018%) ，以獲得優(yōu)良的光束質(zhì)量。增益介質(zhì)的尺寸通常根據(jù)激光器的增益選擇，高增益的激光器選擇大尺寸的YAG 棒，長度可達(dá)150 毫米，低增益的激光器通常選擇短的激光棒，有幾毫米或十幾毫米，太長的激光棒不僅不能提高增益，反而會因?yàn)槲論p耗等因素而降低效率。
}{R?i,j( mMNT.a Nd:YAG 激光器采用激光二極管(LD) 作為泵浦源，體積小、重量輕、效率高、壽命長，不需要冷卻系統(tǒng)，為激光系統(tǒng)小型化提供了有利條件。LD 泵浦Nd:YAG 激光器的結(jié)構(gòu)形式有端面泵浦和側(cè)面泵浦兩種。端面泵浦方式靈活方便，通過
光纖耦合的泵浦光發(fā)散角小，可與固體激光器的基模相匹配。側(cè)面泵浦可采用多個LD 陣列，散熱效果好，可提供較強(qiáng)的泵浦光，適合大功率運(yùn)轉(zhuǎn)。
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$=N'Q LD 泵浦的全固態(tài)調(diào)Q 激光器是把能量以激活離子的形式存儲在增益介質(zhì)的激光高能級上，集中在一個很短的時間內(nèi)釋放出來，可產(chǎn)生高重復(fù)頻率、高峰值功率、脈寬可調(diào)節(jié)等特性，在光學(xué)檢測、原子分子物理、光譜學(xué)、非線性光學(xué)、激光醫(yī)療、激光雷達(dá)和光電對抗等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用價(jià)值。Q 開關(guān)激光器脈沖短、峰值功率高，熱效應(yīng)小，Q 開關(guān)激光聚 集在靶點(diǎn)組織時會產(chǎn)生沖擊波，靶點(diǎn)組織受到機(jī)械性的微爆 破作用。國內(nèi)外已有很多關(guān)于Q 開關(guān)Nd∶YAG激光在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中各個方面的應(yīng)用報(bào)道，如外科手術(shù)、眼科、牙科、口腔科、耳鼻科、皮膚科等。調(diào)Q 激光器的工作方式多種多樣，分為主動式調(diào)Q 、被動式調(diào)Q 、轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q 等。主動式調(diào)Q 激光器主要有聲光調(diào)Q 、電光調(diào)Q ，可飽和吸收調(diào)Q 激光器是被動式調(diào)Q 激光器。聲光Q 激光器具有插入損耗小、調(diào)制電壓低、易與連續(xù)激光器配合獲得高重復(fù)率巨脈沖、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但對高能量激光器的開關(guān)能力較差，只能用于低增益的連續(xù)激光器。電光Q 開關(guān)激光器具有開關(guān)時間短(10 - 9秒) 、輸出脈寬較窄(10～20 納米) 、效率高、調(diào)Q 時刻可精確控制、峰值功率高(幾十兆瓦以上) 等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是半波電壓較高，需要幾千伏的高壓脈沖。被動式可飽和吸收調(diào)Q 激光器適于高重復(fù)頻率、高功率的激光器，產(chǎn)生窄脈寬巨脈沖的同時，譜線變窄，達(dá)到選擇相同能量和動量光子的作用，但它是一種被動式Q 開關(guān)，不能人為控制調(diào)Q 脈沖的產(chǎn)生時刻。轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q 激光器屬于慢開關(guān)型，無插入損耗、無光損傷，用于能量較大的脈沖激光器，可獲得峰值功率在幾十兆瓦以上、脈寬為納秒級的巨脈沖，主要缺點(diǎn)是高轉(zhuǎn)速下的機(jī)械磨損影響其使用壽命，且裝配工藝要求高，目前已基本不用。
'ie+/O@G _ d[ 4EY 二、Nd∶YAG激光器在醫(yī)療方面的應(yīng)用
A~@u#]]<n U#qs^f7R 激光治療皮膚色素疾病以及激光美容的理論依據(jù)是1983 年美國的安德森(Anderson RR. ) 和帕里什(Parrish JA. ) 醫(yī)生提出的“選擇性光熱解”理論。選擇性光熱解作用就是激光能量有選擇地被某些特定組織成分吸收，熱效應(yīng)產(chǎn)生的熱量破壞這些特定的組織成分。人體自身的免疫和代謝系統(tǒng)可將這些被破壞的組織碎屑吸收并排出體外，從而達(dá)到治療色素疾病的目的。該理論指出了皮膚組織對不同波長激光吸收的差異，以及不同脈寬的激光脈沖對各種皮膚疾病的影響。該理論是激光治療皮膚類疾病的基礎(chǔ)，為激光醫(yī)學(xué)的發(fā)展指引了方向，推動了醫(yī)用激光器的迅速發(fā)展。在隨后十幾年里，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域涌現(xiàn)了大量不同波長的激光器。這些激光器在治療色素類疾病(如太田痣、胎記、雀斑、黃褐斑、老年斑) 以及血管類疾病(如鮮紅斑痣、血管瘤、毛細(xì)血管擴(kuò)張)等方面都取得了較好效果。激光利用選擇性光熱解作用原理治療皮膚疾病，可對目標(biāo)組織產(chǎn)生局部的高度破壞，而對周圍組織的傷害很小。為了達(dá)到選擇性光熱解作用，必須選用恰當(dāng)?shù)牟ㄩL、脈沖寬度以及能量密度，不同組織吸收不同波長的激光，我們通常希望激光器光子能量的絕大部分能夠被目標(biāo)組織吸收，而被周圍組織吸收的較少。
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