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光纖激光器

奧創(chuàng)光子新款飛秒光纖激光器助力醫(yī)美領(lǐng)域

來源:奧創(chuàng)光子2023-11-02 我要評(píng)論(0 )   

激光醫(yī)美技術(shù)的發(fā)展,其實(shí)是人們對(duì)激光與物質(zhì)作用機(jī)理認(rèn)知的延伸。從傳統(tǒng)的光熱作用機(jī)制祛斑、除痣、去紋身到基于皮秒激光脈沖的半吸收半機(jī)械作用祛斑和美白,激光技術(shù)...

激光醫(yī)美技術(shù)的發(fā)展,其實(shí)是人們對(duì)激光與物質(zhì)作用機(jī)理認(rèn)知的延伸。從傳統(tǒng)的光熱作用機(jī)制祛斑、除痣、去紋身到基于皮秒激光脈沖的半吸收半機(jī)械作用祛斑和美白,激光技術(shù)的突破和創(chuàng)新將不斷在龐大的醫(yī)美市場(chǎng)上顯現(xiàn)出新的應(yīng)用潛力。

尤其是超短脈沖激光技術(shù)的逐步成熟,其特有的絕熱光機(jī)械作用機(jī)制實(shí)現(xiàn)了極低熱附帶損傷,同時(shí)具備極高的物質(zhì)銷蝕精度,因而已在眼科手術(shù)領(lǐng)域率先獲得了推廣應(yīng)用,成為近視眼手術(shù)最安全的終極治療方案。
在醫(yī)美領(lǐng)域,隨著皮秒醫(yī)美設(shè)備和超皮秒醫(yī)美技術(shù)的日漸成熟,醫(yī)美專家和皮膚美容消費(fèi)者愈發(fā)傾向于使用副作用小、痛覺弱、治療周期短的超短脈沖激光醫(yī)美,這是超快激光拓展醫(yī)學(xué)應(yīng)用的第二大戰(zhàn)場(chǎng),市場(chǎng)前景可觀,同時(shí)也促進(jìn)了超快激光與皮膚作用機(jī)理的深入研究和新技術(shù)開拓。作為脈沖持續(xù)時(shí)間更短的飛秒超快激光,它具有比皮秒激光更小的熱效應(yīng),更高的瞬時(shí)峰值功率,具備了用戶體驗(yàn)感更佳的美白、祛斑應(yīng)用潛力,由于飛秒激光美白應(yīng)用無需高能量,它甚至可以推廣到便攜式醫(yī)美設(shè)備中。
從飛秒脈沖與組織作用機(jī)理出發(fā),實(shí)驗(yàn)研究初步確定了近紅外飛秒激光在數(shù)十微焦能量下,就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)真皮層的小尺度機(jī)械式微損傷,刺激皮膚組織啟動(dòng)修復(fù)機(jī)制或消除局部色素體,這個(gè)激光能量強(qiáng)度可以采用光纖激光器來實(shí)現(xiàn),光纖激光器特有的高集成度、低功耗、高穩(wěn)定性特征也恰好是醫(yī)療和醫(yī)美應(yīng)用的理想光源。
奧創(chuàng)光子新近研發(fā)出的高緊湊型全光纖飛秒激光器正是針對(duì)飛秒醫(yī)美的用途,提供了近乎免維護(hù)的高穩(wěn)定性、高度環(huán)境適應(yīng)性的微焦級(jí)飛秒激光光源,其窄脈寬和高光束質(zhì)量能夠支持高達(dá)1013W/cm2的峰值功率密度,足以激發(fā)光致等離子體效應(yīng),實(shí)現(xiàn)皮下組織的微區(qū)域光致爆破效應(yīng)。
該激光器的開發(fā)遵循簡(jiǎn)潔、緊湊、穩(wěn)定可靠的原則。其光路結(jié)構(gòu)除了脈沖壓縮器,均為全光纖器件熔接為鏈?zhǔn)较到y(tǒng),包括脈沖展寬器也是采用啁啾光纖光柵,置于鎖模種子源和光纖放大器之間;光纖放大器包括了多級(jí)高增益放大器,構(gòu)成MOPA結(jié)構(gòu),最末級(jí)光纖放大器采用大模場(chǎng)保偏雙包層光纖放大器,確保了高能放大脈沖時(shí)域保真性;脈沖壓縮器采用免調(diào)節(jié)的體布拉格光柵,所提供的大色散量足以補(bǔ)償光纖CPA的輸出脈沖啁啾,獲得飛秒脈寬。激光器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)嚴(yán)格控制體積重量,全光纖化的光路架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了不同放大級(jí)的多層盤繞結(jié)構(gòu),大大減小了光學(xué)器件占用空間;溫控精度0.1℃的水循環(huán)散熱設(shè)計(jì)相比風(fēng)扇冷卻更安靜,有利于醫(yī)療環(huán)境使用,同時(shí)也保持了激光系統(tǒng)在不同室溫條件下的穩(wěn)定性。
作為醫(yī)療設(shè)備核心部件,激光器的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)了醫(yī)用電氣設(shè)備的電磁兼容要求,即YY9706.102-2021標(biāo)準(zhǔn),在供電和控制電路設(shè)計(jì)、電氣排布封裝等方面對(duì)射頻干擾、電壓波動(dòng)、靜電影響做了充分考量和預(yù)案設(shè)計(jì),并保持一定的冗余量,確保激光器進(jìn)入醫(yī)療應(yīng)用環(huán)境能夠正常操控。醫(yī)用激光器安全性考量,需要滿足激光器的報(bào)警功能和可用性,目前國際醫(yī)療激光設(shè)備市場(chǎng)的大多數(shù)激光光源都具備了輸出強(qiáng)度自檢功能,我們?yōu)樵摷す馄鞯膬?nèi)部監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了輸出功率精確實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置以及對(duì)應(yīng)的軟件自動(dòng)報(bào)警功能,使該激光器在開啟時(shí)、運(yùn)行中都能實(shí)時(shí)向用戶或監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)報(bào)告激光器的實(shí)際輸出狀態(tài)。
該激光器的光學(xué)參數(shù)如下表1。其激光頭重量控制在小于20千克,外形三視圖如圖1。對(duì)應(yīng)的幾項(xiàng)主要輸出參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)和圖表見圖3。其中最窄脈寬的獲得來自于對(duì)啁啾脈沖色散補(bǔ)償量的優(yōu)化,在該激光器的色散管理方案中,由于脈沖壓縮器是固化了色散參量的光柵,精確補(bǔ)償色散依靠對(duì)脈沖展寬器的微量調(diào)諧,即采用溫度調(diào)諧并結(jié)合增減傳導(dǎo)光纖的措施來實(shí)現(xiàn)脈沖正啁啾與壓縮器負(fù)色散的完全平衡。
技術(shù)指標(biāo)
參數(shù)
中心波長(zhǎng)
1031.8nm
光束質(zhì)量
Mx2~1.23;  My2~1.13
光斑圓度
92.9%
光束發(fā)散角
1.03mrad@X方向;1.07mrad@Y方向
光斑直徑
2.95mm@出光口30cm
最大單脈沖能量
51.1μJ
最大平均功率
5.11W
功率穩(wěn)定性
0.75%RMS@8H
重復(fù)頻率
25~100KHz
Burst
1-5
脈寬
370fs
表1.  醫(yī)美用高緊湊型飛秒光纖激光器光學(xué)技術(shù)指標(biāo)
圖片
圖1. 高緊湊型飛秒光纖激光器外觀三視圖

圖片
圖2. 高緊湊型飛秒光纖激光器實(shí)物照片

圖片
圖3. 高緊湊型飛秒光纖激光器
關(guān)鍵光學(xué)指標(biāo)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)記錄

奧創(chuàng)光子自2018年創(chuàng)立以來,公司已申請(qǐng)140余項(xiàng)專利,已掌握了高能高功率飛秒脈沖放大技術(shù)、啁啾體布拉格光柵色散補(bǔ)償技術(shù)、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換等關(guān)鍵核心技術(shù),結(jié)合自主設(shè)計(jì)制造的超快種子源、溫度調(diào)諧式啁啾光   纖光柵等核心器件已成功推出系列化飛秒激光器產(chǎn)品,并在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域批量出貨,打破了該領(lǐng)域被國外產(chǎn)品長(zhǎng)期壟斷的局面。目前奧創(chuàng)光子不斷迎合當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)于航天航空,新能源鋰電,電子消費(fèi)等高端精密行業(yè)的發(fā)展節(jié)奏壯大自身,不斷為先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)夯實(shí)基礎(chǔ),促進(jìn)發(fā)展。


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