激光在医学中的应用

激光和普通光源相比,具有单色性、方向性和相干性好及能量集中等优越性能,所以激光一问世,就引起医学界的高度重视．激光技术近年来被广泛地应用于临床医学,目前临床上利用激光对一些疾病进行诊断和治疗的范围日益扩大,效果显著．医学临床应用激光主要用于以下几方面：１　激光手术１．１　切割术由于聚集后的激光束,在光点处可以产生高温和高压．照射到机体组织后,在很短的时间内就可使组织凝结、碳化、汽化和烧灼．因此,当光束以一定的速度移动时,就可以连续的切开组织,医生利用激光束作为“手术刀”,可以进行各种手术．由于激…     

高厚度薄膜-泡沫平面调制靶的飞秒激光微加工

 利用数值孔径为0.14的显微物镜聚焦中心波长800 nm、脉宽120 fs、重复频率1 kHz的飞秒激光,采用焦点逐线扫描等距下移方式,选取的入射平均功率为30 mW,加工速度为300 μm/s,对瑞利-泰勒(R-T)不稳定性实验靶用的厚度1.5 mm聚苯乙烯（PS）薄膜-聚4-甲基-1-戊烯（PMP）泡沫双层复合长条块体样品进行精确切割成型,并与纳秒激光切割情形对比。结果表明：利用飞秒激光微加工有效控制了切割区变形和材料分层,获得了整齐的切割边缘和平坦的切割面,样品最大切割深度超过800 μm。     

工程激光机外光路的一种设计分析方法

本文根据聚焦激光束"动态特性"概念,阐述工程激光机外光路的一种动态设计分析方法.一、引言 CO_2激光器具有功率大、效率高、价格便宜等特点,被广泛用于各种金属材料与非金属材料的精密加工。根据工程激光机切割特点及工艺要求,研究激光光路的设计、调整及使用方法,提高切割效率,有针对性地在工业等部门推广应用激光加工工艺有重要现实意义。     

Nd:YAG四倍频激光抽运甲烷后的受激拉曼效应及其物理机制分析

从理论上分析了激光被聚焦到高压气体内可能发生各种非线性现象的规律及其相互作用和相互干扰.在实验中把Nd:YAG四倍频激光聚焦到充有甲烷的拉曼管内,测各阶斯特克斯光输出能量与气压pa、透镜焦距f和输入能量Ep之间的关系.实验结果与理论分析定性地相符合，这就为我们优化和利用受激拉曼过程提供了理论和实验依据. 关键词： 非线性过程 受激拉曼散射 四波混频 激光诱导离解     

飞秒激光在细胞纳米手术中的应用

激光类型不同,其与生物组织的作用机理也不同。其中飞秒激光由于脉冲持续时间短、瞬时功率大、聚焦尺寸小的特点,使得其在超快、超强和超精细领域有着广阔的应用前景。而结构微小的细胞的动力学研究,如有丝分裂、变形和凋亡,对于了解细胞的生物和发育行为有着重要作用。且生物大分子和水几乎不吸收近红外波长的光,故考虑应用近红外飞秒激光对细胞进行手术。这种激光手术技术已用于对细胞内结构进行切割和蚀除。介绍了该技术在细胞领域中的一些应用,如纳米手术、基因转染和染色体切割等。与传统技术相比,该技术精度高,可在不损伤细胞活性的前提下对细胞进行实验。     

锥形空心银波导的聚焦特性

利用时域有限差分(FDTD)方法数值演示了一种能光学引导和聚焦激光的锥形空心银波导,数值模拟结果表明这种锥形空心银波导能把激光聚焦成一个极小的、直径只有1 μm、强度高度局域性的光斑.对锥形波导能光学引导和聚焦激光的物理机理作了分析和探索,并进一步探讨了激光倾斜入射、波导几何结构对锥形波导聚焦特性造成的影响,这些研究结果对于锥形光学的应用、快点火或产生高能带电粒子中锥靶结构的最佳设计具有重要的参考价值. 关键词： 锥形波导 聚焦特性 时域有限差分     

工业CO2激光器聚焦光学系统的选择

CO_2激光器的工业应用主要是焊接、热处理、产品标记、陶瓷的划线以及塑料和金属的切割。在后两种应用中,聚焦光斑的大小和光束的会聚角将决定使用的激光装置加工的质量和速度。有些CO_2激光器的使用者不熟悉选择聚焦光学系统所依据的基本光学原理,因此常常满足于现用的单元件聚焦透镜。此类透镜对于使用者打算要做的切割和划线工作是不理想的,何况现在同样易于买到校正过的多元透镜。应注意分析哪些因素对 CO_2激光聚焦透镜的材料和设计的选择有影响,并介绍对这种系统的性能起支配作用的简单方法。     

ANSYS仿真激光切割氧化锌纳米线

 以脉冲高斯激光为光源,直径在500 nm～1 000 nm、长度10 μm的一维氧化锌材料为对象,采用有限元分析软件ANSYS建立了激光切割氧化锌纳米线的热力学仿真模型,并采用生死单元技术对超过熔点的单元进行处理,得到不同激光工作参数和氧化锌纳米线直径下的温度分布场和切割形貌。讨论了纳米线直径和聚焦光斑相对纳米线的位移对切割的影响,纳米线直径越大允许的激光离焦量越小;当无离焦或负离焦较小时,切割纳米线产生的形貌较为理想。     

激光加工技术

激光加工技术是一项集光、机电、材料及检测于一体的先进技术.激光具有的四大特性[1]:高的单色性、方向性、相干性和亮度性.应用激光固有的四大特性,将具有高能量密度的,能被聚焦到微小空间的激光用于加工的方法叫激光加工.激光加工主要涉及:激光焊接、激光切割、激光打标、激光雕刻等.     

飞秒激光制作铌酸锂光波导的研究

针对Z切割铌酸锂晶体在中心波长为800 nm、重复频率为76 MHz的飞秒脉冲激光下,利用放大倍数为40、数值孔径为0.65的会聚透镜聚焦,研究了扫描速度和扫描次数的变化时刻写光波导结构的影响,分析了波导结构变化的原因,并测试了1×2光波导功分器的通光性能.实验结果表明:在采用横向扫描、聚焦深度为350～400tm、扫...     

激光等离子体动量转换效率的实验研究

强激光与固体靶相互作用时，产生的高速喷射的等离子体对靶具有强烈的反冲作用，因此，激光等离子体可以作为一种新型的推进动力源.与传统的化学燃料推动相比，激光等离子体具有较高的比冲和有效载荷比等特点.对纳秒激光脉冲与铝、石墨、铅和碳氢靶相互作用时，等离子体对靶的冲量进行了实验测量，研究了大气与真空环境下的靶动量与激光聚焦面积的关系，并对部分实验结果与理论计算的数值进行了比较.实验结果显示，大气与真空环境下的靶动量有很大的差异，并且真空下的靶动量受材料性质的影响较大，与以往长脉冲激光的实验结果有很大的不同. 关键词： 激光等离子体 动量 动量耦合系数     

飞秒激光制作铌酸锂光波导的研究

针对Z切割铌酸锂晶体在中心波长为800 nm、重复频率为76 MHz的飞秒脉冲激光下,利用放大倍数为40、数值孔径为0.65的会聚透镜聚焦,研究了扫描速度和扫描次数的变化对刻写光波导结构的影响,分析了波导结构变化的原因,并测试了1×2光波导功分器的通光性能.实验结果表明:在采用横向扫描、聚焦深度为350~400 μm、扫描速度为100 μm/s和激光功率为250 mW时,获得较理想的铌酸锂光波导,1×2光波导功分器的输出功率分布基本达到均分.     

激光聚焦扰动作用下高超声速边界层稳定性实验研究

在马赫数6、单位雷诺数3.1×10⁶/m的条件下对半锥角7°直圆锥边界层稳定性开展了实验研究.以激光聚焦于流场中局部空间而产生的膨胀冲击波作为人工添加的小扰动,分析了该扰动对高超声速圆锥边界层流动稳定性的影响.实验中利用响应频率达到兆赫兹量级的高频压力传感器对圆锥壁面脉动压力进行测量,通过对压力数据进行短时傅里叶分析和功率谱分析发现,相比于不添加激光聚焦扰动的结果,添加激光聚焦扰动使边界层中第二模态波的出现位置提前,且扰动波的幅值大幅度地增加,在相同的流向范围内,激光聚焦扰动将边界层中的扰动波从线性发展阶段推进到非线性发展阶段,其对边界层中扰动波发展的促进效果明显.同时,激光聚焦位置的不同对边界层中扰动波的发展也具有不同的影响.当激光直接聚焦于圆锥壁面X=100 mm位置时,边界层中频率为90 kHz的扰动波幅值增长最快,在X=500 mm的位置处其幅值放大倍数为3.81,相比而言当激光聚焦位置位于圆锥前方自由来流中时,边界层幅值增长最快的扰动波频率大幅减小为73 kHz,相同范围内,其幅值放大倍数为4.51倍.由此可见,当激光聚焦位置位于圆锥上游的自由来流中时,其对边界层中扰动波的影响更为显著.     

用光纤传输激光的方法实现激光扫描雕刻

利用扩束镜和聚焦透镜的组合，把峰值功率高达二百多千瓦的调ＱＹＡＧ激光耦合到光纤中，并用双透镜将光纤输出端的出射激光聚焦，成功地应用在光纤传输激光雕刻机中。     

光纤传输调Q铥激光微外科手术刀切割生物软组织实验研究

为了评估光纤传输波长为2.013μm的调Q铥激光作为微外科手术刀的可行性,研究200μm芯径的光纤传输频率为1kHz、脉宽为400~1400ns的调Q铥激光在不同能量和不同切割速度条件下切割新鲜猪肾组织的性能。采用专业相机拍摄组织切割后的切割线形貌,光学显微镜拍摄组织切片凹坑形貌,使用科学图像分析软件测量凹坑形貌参数,数据统计分析软件分析实验数据。结果表明相同能量条件下切割速度越大,切割效果越不明显。相同切割速度时,激光脉冲能量越大切割效果越明显。光纤传输高频调Q的铥激光可期望作为微外科手术刀在临床上得到应用。     

PMP泡沫的飞秒激光烧蚀及切割方法

对密度为90 mg/cm3的PMP泡沫材料的飞秒激光烧蚀结果进行了分析,推导出该材料在脉宽50 fs、波长800 nm、重复频率为1000 Hz的飞秒激光作用下的蚀除阈值为0.91 J/cm2（100个激光脉冲）,获得了烧蚀直径分别随激光功率、脉冲数及聚焦物镜数值孔径的变化规律。相同飞秒激光加工系统下,对比了铜箔上获得的烧蚀形状,确定了PMP泡沫材料本身的多孔洞及其分布不均匀是造成烧蚀区域的形状不规则的重要因素。PMP泡沫在较高能量或是较长时间的飞秒激光作用下,烧蚀区域发生碳化的原因是由热作用引发的。提出了一种基于激光束耦合的飞秒激光切割厚度大于1 mm的薄膜-泡沫材料的方法,并获得了切割厚度大于1.5 mm、切割侧壁与光束光轴夹角小于5、切割面整洁的薄片。     

不同光聚焦状态的光击穿声辐射特性

强激光通过光学系统聚焦于水下时,击穿水介质辐射强声波信号.光学聚焦特性的不同,使得激光击穿区域形状的差异,导致辐射的声信号在强度、频谱特征上具有较大的差异性.为研究不同光聚焦状态对激光击穿形成的空泡辐射声波的影响,推导了不同聚焦状态下激光空泡壁的运动方程及声辐射模型,构建了激光声实验测量系统,实验研究了不同聚焦状态下光击穿导致的空泡脉动参数、辐射声信号特征的差异性.结论:激光声信号强度与激光能量成线性关系,在激光能量高于一定参数情况下,声信号强度变化不大;在低激光功率下,扩束聚焦与非扩束聚焦,辐射的声信号特性差异不大;在高激光功率条件,扩束聚焦击穿形成的空泡半径大于非扩束聚焦击穿,辐射的声信号强度高于非扩束聚焦;为提高激光击穿辐射卢信号效率,应对激光束进行扩束聚焦.     

基于飞秒激光的光纤切割加工工艺研究

为了得到理想的光纤切割断面,利用飞秒激光对石英光纤材料进行切割微加工实验。研究激光功率、脉冲频率、扫描速度等加工参数与光纤切割断面质量间的关系,以寻求最理想的加工参数。最后在可调倾角光纤夹具的辅助下,很好地弥补加工过程中产生的端面倾斜角,得到垂直度高达89.56°的光纤切割断面。     

血管支架光纤激光切割技术

采用光纤激光器对血管支架进行了激光切割工艺研究,通过实验获得了聚焦透镜焦距及焦点位置、输出功率、切割速度、脉冲频率、脉冲宽度、辅助气体种类及压强等工艺参数对切缝宽度和缝面质量的影响规律.结果表明:缝宽随输出功率、频率、脉宽及辅助氧压的增大而增加,随着切割速度的增加而减小.在实验的基础上找出了血管支架切割的最佳工艺参数,在316LVM不锈钢细管上(管壁厚度为0.12 mm,直径为2 mm)获得了切缝均匀,缝宽小于20 μm网状结构的血管支架.     

分子双电离对激光偏振性的依赖关系

利用经典系综模型研究了氢分子双电离对激光场椭圆率的依赖性.研究发现,氢分子双电离机制对激光的椭偏性有强烈的依赖关系.随着激光场椭圆率的增加,双电离机制由非次序双电离转变为次序双电离.在大椭圆率情况的次序双电离中,电子关联动量分布随椭圆率的灵敏变化显示了电子出射时间对椭圆率的强烈依赖关系.