Mums dažnai kyla klausimas – ką radarų detektorių aprašyme reiškia šios raidės: X, K, Ka, L, POP, VG-2?

X, K Ir Ka Tai yra radijo dažnių diapazonai, kuriuose veikia policijos radarai.

L(lazeris) – tai galimybė aptikti lazerinius radarus (lidarus)

POP- tai ne nuotolis, tai yra policijos radaro veikimo režimas (o radaro detektoriui - aptikimo režimas).

VG-2 tai radarų detektorių aptikimo sistema (ir atitinkamai radarų detektoriuose apsauga nuo tokio aptikimo)

Pažvelkime į tai atidžiau.

Diapazonas X(10,475–10,575 ghz) – seniausia radijo dažnių juosta, naudojama greičio kontrolei. Vyresnio amžiaus vairuotojai prisimena dar SSRS policijos naudotus didelius radarus, kurie atrodė kaip didelis pilkas vamzdis, todėl ir gavo pavadinimą „vamzdis“ arba „priekinis žibintas“. Dabar jų beveik nebėra. Asmeniškai paskutinį kartą tokį dalyką Ukrainos keliuose mačiau 2007 metais. Turėdami bet kokį, net ir patį pigiausią radaro detektorių, nesunkiai turėsite laiko sulėtinti greitį, nes... Šių radarų veikimo greitis mažas.

K juosta(nuo 24,0 iki 24,25 GHz) – K juosta yra labiausiai paplitęs diapazonas, kuriame šiuo metu veikia dauguma policijos radarų. Šis diapazonas buvo pristatytas 1976 m. JAV ir vis dar plačiai naudojamas visame pasaulyje greičio aptikimui. K juostoje veikiantys radarai išsiskiria mažesniu dydžiu ir svoriu, lyginant su X juostos radarais, bei didesniu veikimo greičiu. Šį diapazoną naudoja radarai „Vizir“, „Berkut“, „Iskra“ ir kt. Visi jie pateikti mūsų parduotuvėje aptinka K diapazoną.

Ka juosta(33,4–36,0 GHz) yra naujesnis diapazonas. Šiame diapazone veikiantys radarai yra tikslesni. Radaro detektoriams šį diapazoną aptikti yra sunkiau. Visi šiuolaikiniai radiolokaciniai detektoriai radaro spinduliuotę aptinka Ka juostoje, tačiau kadangi tokie policijos radarai veikia labai greitai, tai nėra faktas, kad sugebėsite pakankamai sulėtinti greitį, kad išvengtumėte sugauti. Būkite atsargūs!

Lazerio diapazonas. Lazerių diapazone veikiantys radarai (lidarai) yra įsibrovėlio košmaras. Jį naudoja greičio matavimo kameros, pvz., „TruCam“ įrenginys. Lazerinis greičio matuoklis skleidžia spindulį infraraudonųjų spindulių spektre. Atsispindėdamas nuo automobilio ar valstybinio numerio žibintų, lazerio spindulys grįžta atgal, o kadangi visa tai vyksta šviesos greičiu, sulėtinti greičio tiesiog neturite galimybių. Jei jūsų radaro detektorius pranešė, kad buvo aptiktas lazeris, tai reiškia, kad jūs jau buvote pagautas: (Kitas reikalas, jei jūsų visai nepagavo ir radaro detektorius „pagavo“ atsispindėjusį signalą, tada jums vis tiek gali pasisekti.
Visi mūsų parduotuvėje pristatomi radarų detektoriai turi lazerinio radaro aptikimo funkciją. Tačiau efektyviausias (vienintelis patikimas!) būdas kovoti su lazeriniais ginklais yra vadinamieji „shifters“ - prietaisai, apgaudantys lazerinį greičio matuoklį. Mūsų parduotuvėje pristatomas Beltronics SHIFTER ZR4 kompleksas, leidžiantis aptikti ir apsisaugoti nuo lazerinio aptikimo. Tai tikrai leidžia apsisaugoti nuo TruCam! „Beltronics Shifter ZR4“ gali veikti atskirai arba kartu su „Beltronics“ radarų detektoriais.

POP režimas- tai policijos radaro veikimo režimas, kuriame jis skleidžia labai trumpą laiką (dešimtis milisekundžių). To dažnai pakanka norint nustatyti greitį, tačiau greitis nefiksuojamas ir kelių policininkas iš principo neturi ką parodyti. Bet jis pateiks, būkite tikri. Dauguma radarų detektorių gali aptikti signalus šiuo režimu, o daugelis priversti šį režimą įjungti Šiuo režimu jūsų radaro detektorius yra jautresnis trukdžiams, todėl naudokite jį už miesto ribų.

VG-2-Tai jūsų radaro detektoriaus neaptikimo režimas. Kai kuriose Europos šalyse ir kai kuriose JAV valstijose radarų detektorių naudojimas yra draudžiamas. Todėl policijos pareigūnai yra ginkluoti vadinamaisiais radarų detektoriais (Radar Detector Detector-RDD). Jie nustato specifinę spinduliuotę, kurią radaro detektorius sukuria veikimo metu. Tokiu būdu policijos pareigūnas iš tolo gali žinoti, kad jūsų automobilyje sumontuotas radaro detektorius. Visi šiuolaikiniai radarų detektoriai yra apsaugoti nuo aptikimo VG-2 prietaisais. Juokingiausia, kad VG-2 yra sistema, išrasta 90-ųjų pradžioje ir šiuo metu praktiškai nenaudojama. Dabar policijos pareigūnai naudoja naujas Spectre (Stalcar) RDD sistemas. Nuo šių RDD labai sunku apsiginti, beveik joks rinkoje esantis radaro detektorius negali apsiginti nuo Spectre sistemos, išskyrus Beltronics STI Driver radarą – šis daiktas yra 100% nematomas.

Perskaičius šį straipsnį gali susidaryti įspūdis, kad radarų detektoriai nėra prasmės – tai vis tiek nepadės. Tai visai netiesa. Pirma, dauguma radarų veikia K ir Ka juostose, todėl būsite iš anksto įspėti ir turėsite laiko sumažinti greitį.

Lazeriniai ginklai, stacionarios lazerinės kameros yra problema. Kita vertus, tokių įrenginių yra labai mažai, jie kelis kartus brangesni už įprastą radarą ir mažiau paplitę už įprastinius K juostos radarus net JAV, ką jau kalbėti apie Ukrainą. Tokie radarai negali būti naudojami rankoje, tik iš trikojo arba montuojami stacionariai Tam, kad būtų šimtaprocentinė apsauga nuo lazerinių radarų, jums reikės perjungiklio – brangaus, bet patikimo.

Net ir paprasčiausias „radaro detektorius“ daugumą K juostos radarų aptinka iš anksto, pakankamu atstumu, kad galėtumėte sustoti. Mano mėgstamiausi vidutinės kainos radarai Stinger- geriau apsaugotas nuo trukdžių ir turi didesnį jautrumą. Na, o aukščiausios klasės Beltronics radarų detektoriai ir ypač STI Driver nekonkuruoja!

Sėkmės keliuose!

Geto stiliaus spektroskopija: lazerių spektro ir (saugių) pavojų tyrimas

• „Pasidaryk pats“ arba „pasidaryk pats“.

Manau, visi, kurie skaito šį straipsnį, žaidė su lazerinėmis rodyklėmis. Pastaruoju metu kinai vis didina radiacinę galią – o saugumu teks pasirūpinti patiems.

Be to, man taip pat pavyko pažvelgti į savo kelio lazerio spinduliuotės spektrą – ar ji generuoja vienu dažniu, ar keliais iš karto. To gali prireikti, jei norite pabandyti įrašyti hologramą namuose.

Prisiminkime žaliųjų DPSS lazerių dizainą

Akivaizdi problema čia yra ta, kad 808nm ir 1064nm spinduliuotė gali išeiti iš lazerio (jei nėra išėjimo filtro arba jis nekokybiškas) nežinomu kampu ir mums nežinant gali įvykti meninis tinklainės įpjovimas. Žmogaus akis visiškai nemato 1064 nm, o 808 nm spinduliuotė yra labai silpna, bet matoma tamsoje (tai nėra pernelyg pavojinga tik esant išsklaidytai spinduliuotei esant mažai galiai!).

Tačiau kokia yra spinduliuotė fokusuotoje lazerio spinduliuotės dalyje? Pabandykime išsiaiškinti.

Pirmas požiūris: popieriaus lapas ir kompaktinis diskas

Kiekvienas bangos ilgis formuoja kelis vaizdus vienu metu – kelias teigiamas ir kelias neigiamas eiles.

Dėl to su akimi ir įprastu fotoaparatu pamatysime:

Tačiau jei pažiūrėtume į popieriaus lapą su kamera be IR filtro, pastebėtume keistą violetinį tašką tarp pirmo ir antro taško iš centro:

Antrasis metodas: dispersinės prizmės

Rezultatas pasiektas: aiškiai matomi 808 nm, 1064 nm ir žali 532 nm taškai. Žmogaus akis vietoje IR taškų visiškai nieko nemato.

Naudojant 1W žalią lazerį, naudojant „piršto didelio tikslumo galios matuoklį“ (sutrumpintai PVIM), pavyko išsiaiškinti, kad mano atveju didžioji dalis spinduliuotės yra 532 nm, o 808 nm ir 1064 nm, nors aptinkami fotoaparatu, jų galia yra 20 ar daugiau kartų mažesnė, mažesnė už PVIM aptikimo ribą.

Atėjo laikas patikrinti akinius

Uždedame ant kameros akinius (jei dedi ant lazerio, skylutė išsilydys, plastikiniai), ir gauname: 532nm ir 808nm labai susilpnėję, šiek tiek lieka nuo 1064nm, bet manau tai nėra kritiška. :

Dėl smalsumo nusprendžiau išbandyti spalvotus anaglifinius akinius (su raudonu ir mėlynu stiklu). Raudona pusė gerai išlaiko žalią spalvą, tačiau infraraudonųjų spindulių šviesai jie yra skaidrūs:

Mėlyna pusė praktiškai neturi jokio poveikio:

Ar lazeris generuoja vienu ar keliais dažniais?

Kuo didesnis rezonatoriaus dydis, tuo didesnis galimų bangos ilgių skaičius, kuriuo lazeris gali generuoti. Mažiausios galios žaliuosiuose lazeriuose neodimio lazerio kristalas yra plona plokštelė, o lazeravimui dažnai įmanoma tik 1 arba 2 bangos ilgiai.

Kai keičiasi temperatūra (=rezonatoriaus dydis) arba galia, generavimo dažnis gali keistis sklandžiai arba staigiai.

Kodėl tai svarbu? Vieno bangos ilgio šviesą generuojantys lazeriai gali būti naudojami holografijai namuose, interferometrijai (itin tikslūs atstumo matavimai) ir kitiems smagiems dalykams.

Na, patikrinkime. Paimame tą patį kompaktinį diską, bet šį kartą dėmę stebėsime ne iš 10 cm, o iš 5 metrų (nes reikia matyti bangos ilgių skirtumą 0,1 nm, o ne 300 nm).

1W žalias lazeris: Dėl didelio rezonatoriaus dydžio dažniai atsiranda nedideliu intervalu:

10mW žalias lazeris: Rezonatoriaus matmenys yra maži – tik 2 dažniai telpa tame pačiame spektro diapazone:

Sumažinus galią, lieka tik vienas dažnis. Jūs galite parašyti hologramą!

Pažvelkime į kitus lazerius. Raudona 650 nm 0,2 W:

Ultravioletinė 405nm 0,2W:

Tikroji spinduliuotė turi ne vieną konkretų virpesių dažnį, o tam tikrą skirtingų dažnių rinkinį, vadinamą šios spinduliuotės spektru arba spektrine kompozicija. Sakoma, kad spinduliuotė yra monochromatinė, jei joje yra labai siauras dažnių (arba bangos ilgių) diapazonas. Matomoje srityje monochromatinė spinduliuotė sukuria tam tikros spalvos šviesos pojūtį; pavyzdžiui, spinduliuotė, apimanti bangų ilgių diapazoną nuo 0,55 iki 0,56 μm, suvokiama kaip žalia. Kuo siauresnis tam tikros spinduliuotės dažnių diapazonas, tuo ji monochromatiškesnė. Formulė (1.2) reiškia idealią monochromatinę spinduliuotę, turinčią vieną virpesių dažnį.

Karštos kietosios medžiagos ir skysčiai skleidžia nenutrūkstamą (arba nenutrūkstamą) elektromagnetinių bangų spektrą labai plačiame dažnių diapazone. Šviečiančios retintos dujos skleidžia linijinį spektrą, susidedantį iš atskirų vienspalvių spindulių, vadinamų spektrinėmis linijomis; Kiekviena spektrinė linija pasižymi specifiniu virpesių dažniu (arba bangos ilgiu), esančiu siauro dažnių diapazono, kurį ji apima, viduryje. Jei spinduliavimo šaltiniai yra ne atskiri (izoliuoti, laisvieji) atomai, o dujų molekulės, tai spektras susideda iš juostų (juostinis spektras), kiekviena juosta apima platesnį ištisinį bangos ilgio intervalą nei spektro linija.

Kiekvienai medžiagai būdingas linijinis (atominis) spektras; Dėl to galima atlikti spektrinę analizę, t. y. nustatyti medžiagos cheminę sudėtį pagal jos skleidžiamos spinduliuotės spektrinių linijų bangos ilgius.

Tarkime, kad elektromagnetinė banga sklinda tam tikra tiese, kurią vadinsime spinduliu. Jus gali sudominti vektoriaus pokytis tam tikrame spindulio taške su srautu

laikas; gali būti, kad c. Šiuo metu keičiasi ne tik vektoriaus dydis, kaip matyti iš (1.2) formulės, bet ir vektoriaus orientacija erdvėje. Tada galite nustatyti vektoriaus dydį ir kryptį skirtinguose spindulio taškuose, bet tam tikru momentu. Jei paaiškėja, kad skirtinguose taškuose išilgai pluošto visi vektoriai yra toje pačioje plokštumoje, tada spinduliavimas vadinamas plokštuminiu arba tiesiniu poliarizuotu; Tokią spinduliuotę gamina šaltinis, kuris spinduliavimo proceso metu palaiko virpesių plokštumą. Jeigu bangos šaltinio virpesių plokštuma laikui bėgant kinta, tai vektorius bangoje guli ne tam tikroje plokštumoje ir spinduliavimas nebus plokštuminis poliarizuotas. Visų pirma, galima gauti bangą, kurioje vektorius tolygiai sukasi aplink spindulį. Jei vektorius visiškai atsitiktinai keičia savo orientaciją aplink spindulį, tada spinduliuotė vadinama natūralia. Tokia spinduliuotė gaunama iš šviečiančių kietų, skystų ir dujinių kūnų, kuriuose plokštumos, elementariųjų gydymo šaltinių – atomų ir molekulių – virpesiai yra atsitiktinai orientuoti erdvėje.

Taigi paprasčiausia spinduliuotė yra monochromatinė plokštumos poliarizuota banga. Plokštuma, kurioje yra bangos sklidimo krypties vektorius ir vektorius, vadinama svyravimų plokštumai statmena plokštuma (t. y. plokštuma, kurioje yra vektorius H), vadinama poliarizacijos plokštuma.

Elektromagnetinių bangų sklidimo vakuume greitis yra viena iš svarbiausių fizikos konstantų ir yra lygus

Kitose terpėse jis yra mažesnis nei k ir nustatomas pagal formulę (žr. III dalį, 29 paragrafą)

kur yra atitinkamai terpės dielektrinis ir magnetinis laidumas.

Kai spinduliuotė pereina iš vienos terpės į kitą, virpesių dažnis bangoje išlaikomas, tačiau keičiasi bangos ilgis K; Paprastai, jei nenurodyta kitaip, K reiškia bangos ilgį vakuume.

Aukščiau buvo nurodyta, kad matoma spinduliuotė (kurią mes vadiname šviesa) apima bangų ilgius nuo 400 iki, specialiai treniruojant akis, šviesą, kurios bangos ilgis yra nuo 320 iki 900 nm. Platesnis bangų ilgių diapazonas nuo 1 cm iki , taip pat apimantis ultravioletinių ir infraraudonųjų spindulių sritis, vadinamas optine spinduliuote.

Pats žodis „lazeris“ yra angliško žodžio „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation“ santrumpa, kuri reiškia „šviesos stiprinimas naudojant stimuliuojamą spinduliuotę“.

Lazerinės medicinos era prasidėjo daugiau nei prieš pusę amžiaus, kai 1960 metais Theodore'as Maymanas pirmą kartą klinikoje panaudojo rubino lazerį.

Po rubino lazerio sekė kiti lazeriai: 1961 m. - neodimio itrio aliuminio granato (Nd:YAG) lazeris; 1962 – argonas; 1964 – anglies dvideginio (CO 2) lazeris.

1965 metais Leonas Goldmanas pranešė apie rubino lazerio naudojimą tatuiruotėms šalinti. Vėliau, iki 1983 m., neodimio ir argono lazeriais buvo bandoma gydyti odos kraujagyslių patologijas. Tačiau jų naudojimą ribojo didelė randų rizika.

1983 m. Roxas Andersonas ir Johnas Parrishas žurnale Science paskelbė savo selektyviosios fototermolizės (SPT) koncepciją, kuri paskatino revoliucinius pokyčius lazerinėje medicinoje ir dermatologijoje. Ši koncepcija leido mums geriau suprasti lazerio spinduliuotės sąveikos su audiniu procesus. Tai savo ruožtu palengvino medicinos reikmėms skirtų lazerių kūrimą ir gamybą.

Lazerio spinduliuotės ypatybės

Trys lazerio spinduliuotei būdingos savybės daro jį unikaliu:

1. Darna. Bangų viršūnės ir duburiai yra lygiagrečiai ir fazėje laike ir erdvėje.
2. Vienspalvis. Lazerio skleidžiamos šviesos bangos yra tokio pat ilgio, lygiai tiek pat, kiek suteikia lazeryje naudojama terpė.
3. Kolimacija. Bangos šviesos pluošte išlieka lygiagrečios, nesiskiria, o spindulys perduoda energiją praktiškai be nuostolių.

Lazerio spinduliuotės sąveikos su oda metodai

Lazerinės chirurgijos metodai naudojami odai manipuliuoti daug dažniau nei bet kuris kitas audinys. Tai paaiškinama, pirma, išskirtine odos patologijų ir įvairių kosmetinių defektų įvairove ir paplitimu, antra, santykiniu lazerinių procedūrų atlikimo paprastumu, kuris siejamas su paviršutiniška gydymo reikalaujančių objektų padėtimi. Lazerio šviesos sąveika su audiniu grindžiama optinėmis audinio savybėmis ir lazerio spinduliuotės fizikinėmis savybėmis. Šviesos, patenkančios į odą, pasiskirstymą galima suskirstyti į keturis tarpusavyje susijusius procesus.

Atspindys. Apie 5-7% šviesos atsispindi raginio sluoksnio lygyje.

Absorbcija (absorbcija). Apibūdinta Bouguer-Lambert-Beer įstatymu. Šviesos, praeinančios per audinį, sugertis priklauso nuo jos pradinio intensyvumo, medžiagos sluoksnio, per kurį praeina šviesa, storio, sugertos šviesos bangos ilgio ir sugerties koeficiento. Jei šviesa nesugeriama, audiniams nėra jokio poveikio. Kai fotoną sugeria tikslinė molekulė (chromoforas), visa jo energija perduodama tai molekulei. Svarbiausi endogeniniai chromoforai yra melaninas, hemoglobinas, vanduo ir kolagenas. Egzogeniniams chromoforams priskiriami tatuiruočių dažai, taip pat nešvarumų dalelės, impregnuotos traumos metu.

Difuzija.Šis procesas daugiausia vyksta dėl dermos kolageno. Sklaidos reiškinio svarba yra ta, kad jis greitai sumažina energijos srauto tankį, kurį gali absorbuoti tikslinis chromoforas, ir atitinkamai klinikinį poveikį audiniui. Išsklaidymas mažėja didėjant bangos ilgiui, todėl ilgesni bangos ilgiai idealiai tinka energijos tiekimui į giliąsias odos struktūras.

Skverbtis.Šviesos prasiskverbimo į poodines struktūras gylis, taip pat sklaidos intensyvumas priklauso nuo bangos ilgio. Trumposios bangos (300-400 nm) yra intensyviai išsklaidytos ir neprasiskverbia giliau nei 100 mikronų . Ilgesnės bangos prasiskverbia giliau, nes yra mažiau išsklaidytos .

Pagrindiniai fiziniai lazerio parametrai, lemiantys kvantinės energijos poveikį konkrečiam biologiniam taikiniui, yra generuojamos bangos ilgis ir energijos srauto tankis bei ekspozicijos laikas.

Sukurtos bangos ilgis. Lazerio spinduliuotės bangos ilgis palyginamas su svarbiausių audinių chromoforų sugerties spektru (2 pav.). Renkantis šį parametrą, būtina atsižvelgti į tikslinės struktūros (chromoforo) gylį, nes šviesos sklaida dermoje labai priklauso nuo bangos ilgio (3 pav.). Tai reiškia, kad ilgosios bangos sugeriamos mažiau nei trumposios; Atitinkamai, jų įsiskverbimas į audinius yra gilesnis. Taip pat būtina atsižvelgti į audinių chromoforų spektrinės absorbcijos nevienalytiškumą:

• Melaninas Paprastai randama epidermyje ir plaukų folikuluose. Jo sugerties spektras yra ultravioletinių (iki 400 nm) ir matomų (400–760 nm) spektrų diapazonuose. Lazerio spinduliuotės sugertis melaninu palaipsniui mažėja, kai didėja šviesos bangos ilgis. Absorbcija silpnėja artimoje infraraudonųjų spindulių spektro srityje nuo 900 nm.
• Hemoglobinas randama raudonuosiuose kraujo kūneliuose. Jis turi daug skirtingų absorbcijos smailių. Hemoglobino sugerties spektro maksimumai yra UV-A (320–400 nm), violetinės (400 nm), žalios (541 nm) ir geltonos (577 nm) diapazonuose.
• Kolagenas sudaro dermos pagrindą. Kolageno sugerties spektras yra matomame diapazone nuo 400 nm iki 760 nm, o infraraudonųjų spindulių spektro sritis - nuo 760 iki 2500 nm.
• Vanduo sudaro iki 70% dermos. Vandens sugerties spektras yra vidurinėje (2500–5000 nm) ir tolimojoje (5000–10064 nm) infraraudonųjų spindulių spektro srityse.

Energijos srauto tankis. Jei šviesos bangos ilgis turi įtakos gyliui, kuriame ją sugeria vienas ar kitas chromoforas, tai tiesioginiam tikslinės struktūros pažeidimui svarbus lazerio spinduliuotės energijos kiekis ir galia, lemianti šios energijos atėjimo greitį. Energija matuojama džauliais (J), galia – vatais (W arba J/s). Praktikoje šie spinduliavimo parametrai dažniausiai naudojami atsižvelgiant į ploto vienetą – energijos srauto tankį (J/cm2) ir energijos srauto greitį (W/cm2), arba galios tankį.

Lazerinių intervencijų tipai dermatologijoje

Visų tipų lazerinės intervencijos dermatologijoje gali būti suskirstytos į du tipus:

• I tipas Operacijos, kurių metu pašalinama paveiktos odos sritis, įskaitant epidermį.
• II tipas Operacijos, kurių tikslas - selektyviai pašalinti patologines struktūras nepažeidžiant epidermio vientisumo.

I tipas. Abliacija.
Šis reiškinys yra viena iš pagrindinių, intensyviai tyrinėtų, nors dar iki galo neišspręstų šiuolaikinės fizikos problemų.
Terminas „abliacija“ išverstas į rusų kalbą kaip pašalinimas arba amputacija. Nemedicininiame žodyne šis žodis reiškia eroziją arba tirpimą. Lazerinėje chirurgijoje abliacija reiškia gyvo audinio dalies pašalinimą tiesiogiai veikiant lazerio fotonams. Tai reiškia poveikį, kuris pasireiškia būtent pačios švitinimo procedūros metu, priešingai nei situacija (pavyzdžiui, taikant fotodinaminę terapiją), kai apšvitintas audinio plotas lieka savo vietoje po lazerio ekspozicijos nutraukimo, o vėliau palaipsniui išnyksta. dėl daugybės vietinių biologinių reakcijų, besivystančių švitinimo zonoje.

Energetines charakteristikas ir abliacijos efektyvumą lemia apšvitinto objekto savybės, spinduliuotės charakteristikos ir parametrai, kurie neatskiriamai susieja objekto ir lazerio spindulio savybes – tam tikros rūšies spinduliuotės atspindžio, sugerties ir sklaidos koeficientus. audinio tipas arba atskiri jo komponentai. Apšvitinto objekto savybės apima: skystų ir tankių komponentų santykį, jų chemines ir fizines savybes, vidinių ir tarpmolekulinių ryšių pobūdį, ląstelių ir makromolekulių šiluminį jautrumą, audinių aprūpinimą krauju ir kt. yra bangos ilgis, švitinimo režimas (nepertraukiamas arba impulsinis), galia, impulso energija, bendra sugerta energija ir kt.

Abliacijos mechanizmas detaliausiai ištirtas naudojant CO2 lazerį (l = 10,6 µm). Jo spinduliuotę, kurios galios tankis yra ³ 50 kW/cm 2 , intensyviai sugeria audinių vandens molekulės. Tokiomis sąlygomis greitai įkaista vanduo, o iš jo – nevandeniniai audinio komponentai. To pasekmė – greitas (sprogstamasis) audinių vandens išgaravimas (garinimo efektas) ir vandens garų išsiveržimas kartu su ląstelių ir audinių struktūrų fragmentais už audinio, susidarant abliaciniam krateriui. Kartu su perkaitinta medžiaga iš audinio pasišalina didžioji dalis šiluminės energijos. Išilgai kraterio sienelių lieka siaura įkaitinto lydalo juosta, iš kurios šiluma perduodama aplinkiniams nepažeistiems audiniams (4 pav.). Esant mažam energijos tankiui (5 pav., A), abliacijos produktų išsiskyrimas yra santykinai mažas, todėl nemaža dalis šilumos iš masyvaus lydalo sluoksnio pereina į audinį. Esant didesniam tankiui (5 pav., B), stebimas priešingas vaizdas. Šiuo atveju nedidelius terminius pažeidimus lydi mechaninė audinio trauma dėl smūginės bangos. Dalis įkaitintos medžiagos lydalo pavidalu lieka palei abliacijos kraterio sienas, o šis sluoksnis yra šilumos rezervuaras, perduodamas audiniams už kraterio. Šio sluoksnio storis yra vienodas visame kraterio kontūre. Didėjant galios tankiui, jis mažėja, o mažėjant – didėja, o tai lydi atitinkamas šiluminės žalos zonos sumažėjimas arba padidėjimas. Taigi, padidindami spinduliuotės galią, pasiekiame audinių pašalinimo greičio padidėjimą, tuo pačiu sumažinant terminio pažeidimo gylį.

CO 2 lazerio taikymo sritis yra labai plati. Sufokusuotu režimu jis naudojamas audiniams iškirpti, tuo pačiu koaguliuojant kraujagysles. Defokusavimo režimu, mažinant galios tankį, atliekamas patologinio audinio pašalinimas (garinimas) sluoksnis po sluoksnio. Tokiu būdu atsiranda paviršinių piktybinių ir galimai piktybinių navikų (bazalinių ląstelių karcinoma, aktininis cheilitas, Queyro eritroplazija), daugybė gerybinių odos navikų (angiofibroma, trichoepitelioma, siringoma, trichoepitelioma ir kt.), dideli šašai po nudegimo. , uždegiminės odos ligos (granulomos, mazginis ausies kaušelio chondrodermatitas), cistos, infekciniai odos pažeidimai (karpos, pasikartojančios kondilomos, giliosios mikozės), kraujagyslių pažeidimai (piogeninė granuloma, angiokeratoma, žiedinė limfangioma), kosmetinius defektus sukeliantys dariniai (rinofima, gilioji postūmė). - spuogų randai, epidermio apgamai, lentigo, ksanthelazma) ir kt.

Defokusuotas CO 2 lazerio spindulys taip pat naudojamas grynai kosmetinėje procedūroje – vadinamojoje lazerinėje dermabrazijoje, tai yra, sluoksnis po sluoksnio pašalinami paviršiniai odos sluoksniai, siekiant atjauninti paciento išvaizdą. Impulsiniu režimu, kai impulso trukmė yra mažesnė nei 1 ms, vienu praėjimu selektyviai išgarinama 25-50 mikronų audinio; šiuo atveju susidaro plona liekamosios šiluminės nekrozės zona 40-120 mikronų ribose. Šios zonos dydis yra pakankamas, kad laikinai izoliuotų odos kraują ir limfagysles, o tai savo ruožtu sumažina randų susidarymo riziką.

Oda po lazerinės dermabrazijos atsinaujina dėl kelių priežasčių. Abliacija sumažina raukšlių atsiradimą ir tekstūros anomalijas dėl paviršinio audinio išgaravimo, terminio dermos ląstelių koaguliacijos ir ekstraląstelinės matricos baltymų denatūravimo. Procedūros metu iš karto pastebimas odos susitraukimas per 20-25% dėl audinių susitraukimo dėl dehidratacijos ir kolageno skaidulų suspaudimo. Uždelstas, bet ilgiau trunkantis odos atsinaujinimo rezultatas pasiekiamas per procesus, susijusius su audinių reakcija į sužalojimą. Po lazerio poveikio susidariusios žaizdos srityje išsivysto aseptinis uždegimas. Tai skatina potrauminį augimo faktorių išsiskyrimą ir fibroblastų infiltraciją. Reakciją automatiškai lydi aktyvumo padidėjimas, dėl kurio fibroblastai neišvengiamai pradeda gaminti daugiau kolageno ir elastino. Dėl garinimo suaktyvėja epidermio ląstelių atsinaujinimo procesai ir proliferacijos kinetika. Dermoje prasideda kolageno ir elastino regeneracijos procesai, o po to jie išdėstomi lygiagrečia konfigūracija.

Panašūs įvykiai įvyksta naudojant impulsinius lazerius, spinduliuojančius artimoje ir vidutinėje infraraudonųjų spindulių spektro srityje (1,54–2,94 µm): diodu pumpuojamas erbis (l = 1,54 µm), tulis (l = 1,927 µm), Ho: YSSG (l) = 2,09 µm), Er:YSSG (l = 2,79 µm), Er:YAG (l = 2,94 µm). Išvardinti lazeriai pasižymi labai dideliais vandens sugerties koeficientais. Pavyzdžiui, Er:YAG lazerio spinduliuotę vandens turintys audiniai sugeria 12-18 kartų aktyviau nei CO 2 lazerio spinduliuotė. Kaip ir CO 2 lazerio atveju, Er:YAG lazeriu apšvitintame audinyje išilgai abliacijos kraterio sienelių susidaro lydalo sluoksnis. Reikėtų nepamiršti, kad dirbant su biologiniais audiniais šiuo lazeriu, impulso energetinės charakteristikos, pirmiausia jo didžiausia galia, turi didelę reikšmę audinių pokyčių pobūdžiui. Tai reiškia, kad net esant minimaliai spinduliavimo galiai, bet ilgesniam impulsui, šiluminės nekrozės gylis smarkiai padidėja. Tokiomis sąlygomis pašalintų perkaitintų abliacijos produktų masė yra santykinai mažesnė už likusių. Tai sukelia gilius terminius pažeidimus aplink abliacijos kraterį. Tuo pačiu metu esant galingam impulsui situacija yra kitokia - minimali šiluminė žala aplink kraterį su labai efektyvia abliacija. Tiesa, šiuo atveju teigiamas efektas pasiekiamas dideliu mechaniniu audinio pažeidimu smūgio banga. Vienu praėjimu erbio lazeriu audinys pašalinamas iki 25-50 mikronų gylio su minimaliu likutiniu terminiu pažeidimu. Dėl to odos reepitelizacijos procesas yra daug trumpesnis nei po poveikio CO 2 lazeriu.

II tipas Atrankinė įtaka.
Tokio tipo operacijos apima procedūras, kurių metu lazeriu pažeidžiamos tam tikros intraderminės ir poodinės darinės, nepažeidžiant odos vientisumo. Šis tikslas pasiekiamas parenkant lazerio charakteristikas: bangos ilgį ir švitinimo režimą. Jie turi užtikrinti, kad chromoforas (spalvota tikslinė struktūra) sugertų lazerio šviesą, o tai sukels jo sunaikinimą arba spalvos pasikeitimą dėl spinduliuotės energijos pavertimo termine (fototermolizė), o kai kuriais atvejais ir mechanine energija. Lazerio poveikio taikiniai gali būti: eritrocitų hemoglobinas, esantis daugelyje išsiplėtusių odos kraujagyslių, esančių portveino dėmėse (PWS); įvairių odos darinių melanino pigmentas; anglis, taip pat kitos skirtingos spalvos pašalinės dalelės, patekusios po epidermiu tatuiruotės metu arba patekusios ten dėl kitų poveikių.

Idealiu atrankiniu efektu galima laikyti tą, kai lazerio spindulius sugeria tik tikslinės struktūros, o už jos ribų nėra absorbcijos. Tokiam rezultatui pasiekti specialistui, pasirinkusiam atitinkamo bangos ilgio lazerį, tereikėtų nustatyti spinduliuotės energijos tankį ir apšvitų (ar impulsų) trukmę bei intervalus tarp jų. Šie parametrai nustatomi atsižvelgiant į (TTR) tam tikram tikslui - laikotarpį, per kurį tikslinė temperatūra, kuri padidėjo tuo metu, kai buvo taikomas impulsas, sumažėja perpus, palyginti su pradine. Viršijus impulso trukmę, viršijančią BTP reikšmę, audinys aplink taikinį perkais. Intervalo tarp impulsų sumažinimas turės tą patį poveikį. Iš esmės visas šias sąlygas galima sumodeliuoti matematiškai prieš operaciją, tačiau pati odos sudėtis neleidžia visiškai panaudoti apskaičiuotų duomenų. Faktas yra tas, kad baziniame epidermio sluoksnyje yra melanocitų ir atskirų kratinocitų, kuriuose yra melanino. Kadangi šis pigmentas intensyviai sugeria šviesą matomoje, taip pat artimoje ultravioletinėje ir infraraudonojoje spektro srityse (melanino „optinis langas“ svyruoja nuo 500 iki 1100 nm), bet kokia šio diapazono lazerio spinduliuotė bus sugerta melanino. Tai gali sukelti terminius pažeidimus ir paveiktų ląstelių mirtį. Be to, spinduliuotę matomoje spektro dalyje taip pat sugeria tiek melanino turinčių ląstelių, tiek visų kitų epidermio ir dermos ląstelių citochromai ir flavino fermentai (flavoproteinai). Iš to išplaukia, kad lazeriu apšvitinus taikinį, esantį po odos paviršiumi, tam tikri epidermio ląstelių pažeidimai tampa neišvengiami. Todėl tikroji klinikinė problema yra kompromisinė lazerio švitinimo režimų paieška, pagal kurią būtų galima pasiekti didžiausią tikslinę žalą su minimaliu epidermio pažeidimu (tikintis, kad jis vėliau atsinaujins, daugiausia dėl gretimų neapšvitintų zonų). odos).

Visų šių sąlygų laikymasis konkretaus tikslo atžvilgiu sukels didžiausią jo žalą (įkaitinimą arba suirimą), o gretimų konstrukcijų perkaitimas ar mechaninis pažeidimas bus minimalus.

Taigi, norint apšvitinti portveino dėmės (PWS) patologinius kraujagysles, racionaliausia yra naudoti lazerį, kurio bangos ilgis yra didžiausias, atitinkantis hemoglobino šviesos sugerties smailes (l = 540, 577, 585 ir 595 nm). , kurio impulso trukmė yra milisekundės, nes tokiu atveju spinduliuotės melanino absorbcija bus nereikšminga (selektyviosios fototermolizės teorijos 1 pasiūlymas). Santykinai ilgas bangos ilgis veiksmingai užtikrins gilų audinio šildymą (2 padėtis), o santykinai ilgas impulsas atitiks labai didelius taikinio dydžius (kraujagysles su raudonaisiais kraujo kūneliais; 3 padėtis).

Jei procedūros tikslas yra pašalinti tatuiruotės daleles, tai be šių dalelių spalvą atitinkančio spinduliuotės bangos ilgio parinkimo, reikės nustatyti impulso trukmę, kuri yra žymiai trumpesnė nei portveino atveju. dėmių, siekiant mechaninio dalelių sunaikinimo su minimaliu terminiu kitų konstrukcijų pažeidimu (4 padėtis).

Žinoma, visų šių sąlygų laikymasis neužtikrina absoliučios epidermio apsaugos, tačiau užkerta kelią pernelyg dideliam jo pažeidimui, kuris vėliau sukeltų nuolatinį kosmetinį defektą dėl pernelyg didelio randų susidarymo.

Audinių reakcijos į švitinimą lazeriu

Kai lazerio šviesa sąveikauja su audiniais, įvyksta šios reakcijos.

Fotostimuliacija. Fotostimuliacijai naudojami mažo intensyvumo gydomieji lazeriai. Kalbant apie energetinius parametrus, gydomasis lazeris turi tokį poveikį, kuris nepažeidžia biosistemos, tačiau kartu šios energijos pakanka suaktyvinti gyvybinius organizmo procesus, pavyzdžiui, pagreitinti žaizdų gijimą.

Fotodinaminis atsakas. Principas pagrįstas tam tikro bangos ilgio šviesos poveikiu fotosensibilizatoriui (natūraliui arba dirbtinai įvestam), suteikiančiu citotoksinį poveikį patologiniam audiniui. Dermatologijoje fotodinaminė ekspozicija taikoma gydant paprastuosius spuogus, žvynelinę, plokščiąją kerpligę, vitiligo, pigmentinę dilgėlinę ir kt.

Fototermolizė ir fotomechaninės reakcijos - Sugėrus spinduliuotę, lazerio spindulio energija paverčiama šiluma odos srityje, kurioje yra chromoforas. Esant pakankamai lazerio spindulio galiai, tai sukelia terminį taikinio sunaikinimą . Atrankinė fototermolizė gali būti taikoma paviršinių kraujagyslių apsigimimams, kai kuriems pigmentiniams odos, plaukų dariniams šalinti, tatuiruotėms pašalinti.

Literatūra

1. Lazerio ir šviesos terapija. Doveris J.S.Maskva. Nendrės Elsiveris 2010.P.5-7
2. Nevorotin A.I. Įvadas į lazerinę chirurgiją. Studijų vadovas. – Sankt Peterburgas: SpetsLit, 2000 m.
3. Nevorotin A.I. Lazerinė žaizda teoriniais ir taikomaisiais aspektais. // Lazerinė biologija ir lazerinė medicina: praktika. Mat. ataskaita rep. seminarų mokykla. 2 dalis. - Tartu-Pyhäjärve: ESSR Tartu universiteto leidykla, 1991, p. 3-12.
4. Anderson R. R., Parish J. A. Žmogaus odos optika. J Invest Dermatol 1981; 77:13-19.
5. Anderson R. R., Parrish J. A. Selektyvi fototermolizė: tiksli mikrochirurgija selektyviai sugeriant impulsinę spinduliuotę. Mokslas 1983; 220:524-527.
6. Goldman L., Blaney D. J., Kindel D. J. ir kt. Lazerio spindulio poveikis odai: preliminari ataskaita. J Invest Dermatol 1963; 40:121-122.
7. Kaminer M. S., Arndt K. A., Dover J. S. ir kt. Kosmetinės chirurgijos atlasas. 2-asis leidimas - Saunders-Elsevier 2009 m.
8. Margolis R. J., Dover J. S., Polla L. L. ir kt. Matomas melanino specifinės selektyvios fototermolizės veikimo spektras. Lasers Surg Med 1989; 9:389-397.

Lazeris (iš anglų kalbos „light amplification by stimulated emission of radiation“) " - "šviesos stiprinimas stimuliuojant spinduliuotę") arba optinis kvantinis generatorius yra specialaus tipo spinduliuotės šaltinis su grįžtamuoju ryšiu, kurio spinduliuojantis kūnas yra atvirkščiai apgyvendinta terpė. Lazerio veikimo principai pagrįsti savybėmislazerio spinduliuotė: monochromatinė ir didelė darna (erdvinė ir laiko). TBe to, radiacijos charakteristikos dažnai apima mažą kampinį skirtumą (kartais galite susidurti su terminu „didelis spinduliuotės kryptingumas“), o tai savo ruožtu leidžia kalbėti apie didelį lazerio spinduliuotės intensyvumą. Taigi, norint suprasti lazerio veikimo principus, būtina kalbėti apie būdingas lazerio spinduliuotės savybes ir atvirkščiai apgyvendintą terpę – vieną iš trijų pagrindinių lazerio komponentų.

Lazerio spinduliuotės spektras. Vienspalvis.

Viena iš bet kurio šaltinio spinduliuotės savybių yra jos spektras. Saulės ir namų apšvietimo prietaisai turi platų spinduliuotės spektrą, kuriame yra skirtingų bangos ilgių komponentų. Mūsų akis tokią spinduliuotę suvokia kaip baltą šviesą, jei jos skirtingų komponentų intensyvumas yra maždaug vienodas, arba kaip šviesą su tam tikru atspalviu (pavyzdžiui, mūsų Saulės šviesoje dominuoja žalia ir geltona komponentai).

Priešingai, lazerio spinduliuotės šaltiniai turi labai siaurą spektrą. Apytiksliai galime pasakyti, kad visi lazerio spinduliuotės fotonai turi vienodą (arba panašų) bangos ilgį. Taigi, pavyzdžiui, rubino lazerio spinduliuotės bangos ilgis yra 694,3 nm, o tai atitinka raudoną šviesą. Pirmasis dujų lazeris, helio-neonas, taip pat turi gana artimą bangos ilgį (632,8 nm). Kita vertus, argono jonų dujų lazerio bangos ilgis yra 488,0 nm, kurį mūsų akys suvokia kaip turkio spalvą (tarpinę tarp žalios ir mėlynos). Lazeriai, kurių pagrindą sudaro safyras, legiruotas titano jonais, turi infraraudonųjų spindulių srities bangos ilgį (dažniausiai apie 800 nm), todėl jų spinduliuotė žmonėms nematoma. Kai kurie lazeriai (pavyzdžiui, puslaidininkiniai lazeriai su besisukančiomis difrakcijos gardelėmis kaip išėjimo veidrodžiu) gali sureguliuoti savo spinduliavimo bangos ilgį. Tačiau visi lazeriai turi bendrą tai, kad didžioji jų spinduliuotės energijos dalis yra sutelkta siaurame spektriniame regione. Ši lazerio spinduliuotės savybė vadinama monochromatiškumu (iš graikų kalbos „viena spalva“). Fig. Šiai savybei iliustruoti 1 pav. pavaizduoti Saulės spinduliavimo spektrai (atmosferos išorinių sluoksnių lygyje ir jūros lygyje) ir įmonės gaminamas puslaidininkinis lazeris. Thorlabs.

Ryžiai. 1. Saulės ir puslaidininkinio lazerio spinduliuotės spektrai.

Lazerio spinduliuotės monochromatiškumo laipsnį galima apibūdinti lazerio linijos spektriniu pločiu (plotis gali būti nurodytas kaip bangos ilgis arba dažnio nukrypimas nuo didžiausio intensyvumo). Paprastai spektrinis plotis nustatomas 1/2 ( FWHM ), 1/ e arba 1/10 didžiausio intensyvumo. Kai kurios šiuolaikinės lazerinės sistemos pasiekė kelių kHz spinduliuotės piko plotį, o tai atitinka lazerio linijos plotį, mažesnį nei viena milijardoji nanometro dalis. Specialistams atkreipiame dėmesį, kad lazerio linijos plotis gali būti eilėmis siauresnis nei spontaninės emisijos linijos plotis, o tai taip pat yra viena iš išskirtinių lazerio charakteristikų (palyginti, pavyzdžiui, su liuminescenciniais ir superliuminescenciniais šaltiniais).

Lazerinė koherencija

Monochromatiškumas yra svarbi, bet ne vienintelė lazerio spinduliuotės savybė. Kita lazerio spinduliuotės savybė yra jos darnumas. Paprastai jie kalba apie erdvinę ir laiko darną.

Įsivaizduokime, kad lazerio spindulį peršviečia peršviečiamas veidrodis: pusė spindulio energijos praėjo pro veidrodį, kita pusė atsispindėjo ir pateko į kreipiamųjų veidrodžių sistemą (2 pav.). Po to antrasis spindulys vėl sujungiamas su pirmuoju, bet šiek tiek vėluojant. Didžiausia delsos trukmė, per kurią spinduliai gali trukdyti (t. y. sąveikauti atsižvelgiant į spinduliuotės fazę, o ne tik į jos intensyvumą), vadinama lazerio spinduliuotės koherentiškumo laiku ir papildomo kelio, kurį turi antrasis spindulys, ilgiu. praėjo dėl jo nuokrypio yra išilginės darnos ilgis. Šiuolaikinių lazerių išilginės koherencijos ilgis gali viršyti kilometrą, nors daugeliui pritaikymų (pvz., pramoninių medžiagų apdirbimo lazeriams) tokia didelė lazerio pluošto erdvinė koherencija nereikalinga.

Lazerio spindulį galite padalinti ir kitaip: vietoj permatomo veidrodžio uždėkite visiškai atspindintį paviršių, bet užblokuokite jį ne visą spindulį, o tik jo dalį (2 pav.). Tada bus stebima skirtingose ​​spindulio dalyse sklindančios spinduliuotės sąveika. Didžiausias atstumas tarp spindulio taškų, kuriuose trukdys spinduliuotė, vadinamas skersiniu lazerio pluošto koherencijos ilgiu. Žinoma, daugeliui lazerių skersinės koherencijos ilgis yra tiesiog lygus lazerio spindulio skersmeniui.

Ryžiai. 2. Laiko ir erdvinės darnos sąvokų paaiškinimo link

Lazerio spinduliuotės kampinė divergencija. Parametras M 2 .

Nesvarbu, kiek stengiamės, kad lazerio spindulys būtų lygiagretus, jo kampinis nuokrypis visada bus lygus nuliui. Mažiausias galimas lazerio spinduliuotės divergencijos kampasα d ("difrakcijos riba") dydis nustatomas pagal išraišką:

α d~ λ /D, (1)

Kur λ yra lazerio spinduliuotės bangos ilgis ir D yra iš lazerio išeinančio pluošto plotis. Nesunku paskaičiuoti, kad esant 0,5 mikrono bangos ilgiui (žalioji spinduliuotė) ir 5 mm lazerio spindulio plotiui, divergencijos kampas bus ~10 -4 rad, arba 1/200 laipsnių. Nepaisant šios mažos vertės, kampinis skirtumas gali būti labai svarbus kai kurioms programoms (pavyzdžiui, lazerių naudojimui kovinėse palydovinėse sistemose), nes jis nustato viršutinę pasiekiamo lazerio galios tankio ribą.

Apskritai lazerio spindulio kokybę galima nustatyti pagal parametrą M 2 . Tegul minimalus pasiekiamas taško plotas, sukurtas idealaus objektyvo, fokusuojant Gauso spindulį, yra lygus S . Tada, jei tas pats objektyvas sufokusuoja tam tikro lazerio spindulį į srities tašką S 1 > S , parametras M 2 lazerio spinduliuotė yra lygi:

M 2 = S 1 / S (2)

Aukščiausios kokybės lazerinėms sistemoms parametras M 2 yra artimas vienybei (ypač lazeriai su parametru M 2 , lygus 1,05). Tačiau reikia nepamiršti, kad šiandien ne visos lazerių klasės turi mažą šio parametro reikšmę, į kurią būtina atsižvelgti renkantis lazerio klasę konkrečiai užduočiai atlikti.

Trumpai apibendriname pagrindines lazerio spinduliuotės savybes. Dabar apibūdinkime pagrindinius lazerio komponentus: populiacijos inversijos terpę, lazerio ertmę, lazerio siurblį ir lazerio lygio grandinę.

Aplinka su atvirkštine populiacija. Lazerinių nivelyrų išdėstymas. Kvantinė išvestis.

Pagrindinis elementas, paverčiantis išorinio šaltinio energiją (elektrą, ne lazerio spinduliuotės energiją, papildomo siurblio lazerio energiją) yra terpė, kurioje sukuriama atvirkštinė lygių poros populiacija. Sąvoka „populiacijos inversija“ reiškia, kad tam tikra terpės struktūrinių dalelių (molekulių, atomų ar jonų) dalis perkeliama į sužadinimo būseną, o tam tikrai šių dalelių energijos lygių porai (viršutiniam ir apatiniam lazerio lygiui) Viršutiniame energijos lygyje yra daugiau dalelių nei apačioje.

Praeinant pro terpę, kurioje yra apversta populiacija, gali būti sustiprinta spinduliuotė, kurios kvantų energija lygi dviejų lazerio lygių energijų skirtumui, pašalinant dalies aktyviųjų centrų (atomų/molekulių/) sužadinimą. jonai). Stiprinimas atsiranda dėl to, kad susidaro nauji elektromagnetinės spinduliuotės kvantai, kurių bangos ilgis, sklidimo kryptis, fazė ir poliarizacijos būsena yra tokie patys kaip ir pirminis kvantas. Taigi lazeris generuoja vienodų (vienodos energijos, koherentinių ir ta pačia kryptimi judančių) fotonų paketus (3 pav.), kurie lemia pagrindines lazerio spinduliuotės savybes.

Ryžiai. 3. koherentinių fotonų generavimas stimuliuojamos emisijos metu.

Tačiau neįmanoma sukurti atvirkščiai apgyvendintos aplinkos sistemoje, kurią sudaro tik du lygiai klasikiniu aproksimavimu. Šiuolaikiniai lazeriai paprastai turi trijų ar keturių lygių sistemą, susijusią su lazeriu. Šiuo atveju sužadinimas perkelia terpės struktūrinį vienetą į aukščiausią lygį, nuo kurio dalelės per trumpą laiką atsipalaiduoja į žemesnę energetinę vertę – viršutinį lazerio lygį. Lazerio generavimas taip pat apima vieną iš pagrindinių lygių – atomo pagrindinę būseną trijų lygių schemoje arba tarpinę būseną keturių lygių schemoje (4 pav.). Keturių lygių schema yra tinkamesnė dėl to, kad tarpinis lygis paprastai yra apgyvendintas daug mažesniu dalelių skaičiumi nei pagrindinė būsena, sukuriant atvirkštinę populiaciją (sužadintų dalelių skaičius viršija skaičių; atomai žemesniame lazerio lygyje) pasirodo daug paprastesnis (norint pradėti generuoti lazerį, reikia informuoti aplinką su mažiau energijos).

Ryžiai. 4. Trijų ir keturių pakopų lygių sistemos.

Taigi lazerinio lazerinio lazerio metu minimali darbo terpei perduodamos energijos vertė yra lygi aukščiausios sistemos lygio sužadinimo energijai, o lazerinis lazeravimas vyksta tarp dviejų pagrindinių lygių. Tai lemia tai, kad lazerio efektyvumą iš pradžių riboja sužadinimo energijos ir lazerio perėjimo energijos santykis. Šis santykis vadinamas kvantiniu lazerio efektyvumu. Verta paminėti, kad dažniausiai lazerio iš elektros tinklo efektyvumas yra kelis kartus (o kai kuriais atvejais net keliasdešimt kartų) mažesnis už jo kvantinę galią.

Puslaidininkiniai lazeriai turi ypatingą energijos lygių struktūrą. Spinduliuotės generavimo puslaidininkiniuose lazeriuose procese dalyvauja elektronai iš dviejų puslaidininkio zonų, bet dėl ​​priemaišų, kurios sudaro šviesą skleidžiančią medžiagą. p-n Perėjimas, šių zonų ribos skirtingose ​​diodo dalyse yra pasislinkusios viena kitos atžvilgiu. Atvirkštinė populiacija regione p-n perėjimas tokiuose lazeriuose sukuriamas dėl elektronų srauto į pereinamąją sritį iš laidumo juostos n - vieta ir skylės iš valentinės juostos p - sklypas. Daugiau apie puslaidininkinius lazerius galite perskaityti specializuotoje literatūroje.

Šiuolaikiniai lazeriai naudoja įvairius metodus populiacijos inversijai arba lazeriniam pumpavimui sukurti.

Lazerinis siurbimas. Siurbimo būdai.

Kad lazeris pradėtų generuoti spinduliuotę, būtina tiekti energiją į jo aktyviąją terpę, kad joje susidarytų atvirkštinė populiacija. Šis procesas vadinamas lazeriu. Yra keletas pagrindinių siurbimo būdų, kurių pritaikymas konkrečiame lazeryje priklauso nuo aktyviosios terpės tipo. Taigi eksimeriniams ir kai kuriems dujų lazeriams, veikiantiems impulsiniu režimu (pvz., CO2 - lazeris) galima sužadinti lazerio terpės molekules elektros iškrova. Nepertraukiamuose dujiniuose lazeriuose siurbimui galima naudoti švytėjimo išlydį. Puslaidininkiniai lazeriai yra pumpuojami taikant įtampą p-n lazerinis perėjimas. Kietojo kūno lazeriams galite naudoti nenuoseklų spinduliuotės šaltinį (blykstės lempą, liniją ar šviesos diodų masyvą) arba kitą lazerį, kurio bangos ilgis atitinka energijų skirtumą tarp priemaišos atomo pagrindo ir sužadintos būsenos. (kietojo kūno lazeriuose, kaip taisyklė, lazeravimas vyksta ant matricos tinklelyje ištirpusių atomų ar jonų priemaišų - pavyzdžiui, rubino lazeriui chromo jonai yra aktyvi priemaiša).

Apibendrinant galima teigti, kad lazerinio siurbimo būdą lemia jo tipas ir lazerinės terpės aktyvaus centro charakteristikos. Paprastai kiekvienam konkrečiam lazerio tipui yra efektyviausias siurbimo būdas, kuris lemia energijos tiekimo į aktyviąją terpę sistemos tipą ir dizainą.

Lazerinis rezonatorius. Lazerio generavimo būklė. Stabilūs ir nestabilūs rezonatoriai.

Aktyvios terpės ir energijos į ją tiekimo sistemos dar nepakanka, kad įvyktų lazerio generavimas, nors jų pagrindu jau galima sukurti kai kuriuos įrenginius (pavyzdžiui, stiprintuvą ar superliuminescencinį spinduliuotės šaltinį). Lazerio generavimas, t.y. monochromatinės koherentinės šviesos spinduliavimas vyksta tik esant grįžtamajam ryšiui arba lazerio ertmei.

Paprasčiausiu atveju rezonatorius yra veidrodžių pora, iš kurių vienas (lazerio išėjimo veidrodis) yra pusiau permatomas. Paprastai reflektorius, kurio atspindžio koeficientas lazerinio bangos ilgis yra artimas 100% („kurčias veidrodis“), montuojamas kaip kitas veidrodis, kad būtų išvengta lazerinio lazerinio lazeravimo „į abi puses“ ir nereikalingų energijos nuostolių.

Lazerio rezonatorius užtikrina, kad dalis spinduliuotės grįžtų atgal į aktyviąją terpę. Ši sąlyga yra svarbi koherentinei ir monochromatinei spinduliuotei atsirasti, nes į terpę grąžinti fotonai sukels tokio paties dažnio ir fazės fotonų emisiją. Atitinkamai, radiacijos kvantai, naujai atsirandantys aktyvioje terpėje, bus suderinti su tais, kurie jau paliko rezonatorių. Taigi būdingas lazerio spinduliuotės savybes daugiausia užtikrina lazerio ertmės konstrukcija ir kokybė.

Lazerinio rezonatoriaus išėjimo permatomo veidrodžio atspindžio koeficientas parenkamas taip, kad būtų užtikrinta maksimali lazerio išėjimo galia, arba remiantis technologiniu gamybos paprastumu. Taigi kai kuriuose skaiduliniuose lazeriuose tolygiai nupjautas šviesolaidžio galas gali būti naudojamas kaip išėjimo veidrodis.

Akivaizdi stabilaus lazerinio lazerio sąlyga yra optinių nuostolių lygis lazerio ertmėje (įskaitant spinduliuotės nuostolius per ertmės veidrodžius) ir spinduliuotės padidėjimą aktyvioje terpėje:

exp ( a× 2L) = R 1 × R 2 × exp ( g× 2L) × X, (3)

kur L = aktyviosios terpės ilgis,a- padidėjimas aktyvioje terpėje, R1 ir R2 - rezonatorių veidrodžių atspindžio koeficientai irg- „pilkieji“ nuostoliai aktyvioje terpėje (t. y. spinduliuotės nuostoliai, susiję su tankio svyravimais, lazerio terpės defektais, spinduliuotės sklaida ir kitų tipų optiniais nuostoliais, dėl kurių spinduliuotė susilpnėja praeinant per terpę, išskyrus tiesioginę absorbciją spinduliuotės kvantų pagal terpės atomus). Paskutinis daugiklis " X » žymi visus kitus lazeryje esančius nuostolius (pavyzdžiui, į lazerį galima įvesti specialų sugeriantį elementą, kad lazeris generuotų trumpalaikius impulsus), jei jų nėra, lygi 1. Gauti vystymosi sąlygą lazerio generavimo iš spontaniškai skleidžiamų fotonų, akivaizdu, kad jį reikia pakeisti „>“ ženklu.

Iš lygybės (3) išplaukia tokia išėjimo lazerinio veidrodžio pasirinkimo taisyklė: jei aktyviosios terpės spinduliuotės stiprinimo koeficientas, atsižvelgiant į pilkos spalvos nuostolius (a- g) × L mažas, išėjimo veidrodžio atspindys R 1 turėtų būti parinktas didelis, kad lazerio generacija nesunyktų dėl iš ertmės sklindančios spinduliuotės. Jei padidėjimas yra pakankamai didelis, paprastai prasminga pasirinkti mažesnę vertę. R 1 , nes dėl didelio atspindžio padidės spinduliuotės intensyvumas rezonatoriaus viduje, o tai gali turėti įtakos lazerio tarnavimo laikui.

Tačiau lazerio ertmę reikia sureguliuoti. Tarkime, kad rezonatorius sudarytas iš dviejų lygiagrečių, bet nesureguliuotų veidrodžių (pavyzdžiui, išdėstytų kampu vienas kito atžvilgiu). Tokiame rezonatoriuje spinduliuotė, keletą kartų perėjusi per aktyviąją terpę, išeina už lazerio ribų (5 pav.). Rezonatoriai, kuriuose spinduliuotė per ribotą laiką peržengia savo ribas, vadinami nestabiliais. Tokie rezonatoriai yra naudojami kai kuriose sistemose (pavyzdžiui, specialios konstrukcijos didelės galios impulsiniuose lazeriuose), tačiau, kaip taisyklė, praktikoje jie stengiasi išvengti ertmių nestabilumo.

Ryžiai. 5. Nestabilus rezonatorius su netaisyklingais veidrodžiais; stabilus rezonatorius ir

joje esantis nejudantis spinduliuotės pluoštas.

Siekiant padidinti rezonatoriaus stabilumą, lenkti atspindintys paviršiai naudojami kaip veidrodžiai. Esant tam tikroms atspindinčių paviršių spindulių vertėms, šis rezonatorius pasirodo nejautrus nedideliems reguliavimo pažeidimams, o tai leidžia žymiai supaprastinti darbą su lazeriu.

Trumpai aprašėme minimalų reikalingą elementų rinkinį lazeriui sukurti ir pagrindines lazerio spinduliuotės savybes.