醫(yī)用激光的另外一個(gè)趨勢(shì)是光纖激光,作為固體激光的一種,光纖激光不僅在波長(zhǎng)上已覆蓋了1.064 mm、1.3 mm、1.5 mm及2 mm等常用固體醫(yī)用激光的波長(zhǎng),而且也在飛秒超短脈沖、高功率輸出等運(yùn)行方式上進(jìn)展迅速。可以預(yù)見,光纖激光在未來醫(yī)用激光中將會(huì)占到越來越多的份額。這些激光大多采用脈沖工作方式,其中Ho:YAG(摻鈥釔鋁石榴石)激光器的波長(zhǎng)為2.1 μm,適用于軟硬組織的接觸與非接觸切割、切除和凝固,如用于泌尿系結(jié)石;皮膚科醫(yī)治化膿性肉芽腫、老年疣、老年角化;婦產(chǎn)科醫(yī)治宮頸糜爛;耳鼻喉科醫(yī)治鼻息肉、咽喉部乳狀瘤;腰椎間盤經(jīng)皮手術(shù)等;該激光系統(tǒng)應(yīng)用于經(jīng)皮心肌血管重建術(shù),作為血管成型術(shù)中的理想器具,被譽(yù)為“某些疾病醫(yī)治的第四個(gè)里程碑”。Tm:YAP晶體能級(jí)結(jié)構(gòu)通過低溫吸收譜和熒光譜,可以比較準(zhǔn)確的確定Tm:YAP晶體的能級(jí)結(jié)構(gòu)。浙江國(guó)產(chǎn)TmYAP晶體廠家直供
Tm:YAP晶體結(jié)構(gòu)及分凝系數(shù)如前所述,YAP晶體屬正交晶系畸變鈣鈦礦結(jié)構(gòu),空間群為D162h (Pnma),其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4-2所示,其中Al3+的配位數(shù)為6,處于氧八面體的中心,而Y3+的配位數(shù)是12,處于氧配位多面體的中心。Y-O鍵間距離2.62?,使稀土離子很容易取代Y3+進(jìn)入晶格1。我們通過XRD測(cè)試對(duì)所生長(zhǎng)Tm:YAP晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。不同濃度Tm:YAP與純YAP的XRD譜比較,其中摻Tm3+YAP晶體與純YAP晶體的衍射圖譜完全一致,沒有出現(xiàn)雜峰,說明Tm:YAP晶體結(jié)晶完整,呈完好的YAP相。浙江非線性TmYAP晶體直供Tm:YAG晶體因?yàn)槠涔ぷ鞑ㄩL(zhǎng)為2013nm而在激光雷達(dá)和其他大氣探測(cè)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
Tm:YAP晶體主要用在哪方面???共摻Tm3和Ho3固態(tài)激光器。Ho3的5I7能級(jí)與Tm3的3F4能級(jí)相匹配,很容易實(shí)現(xiàn)它們之間的有效能量傳遞。利用ho3 敏化,高能脈沖激光可以實(shí)現(xiàn)2m焦耳以上的輸出。但是,Tm3和Ho3之間容易發(fā)生上轉(zhuǎn)換發(fā)光和反向能量轉(zhuǎn)移,影響上能級(jí)粒子的聚集,降低激光效率。例如,HO:LULIF4激光器的比較高單脈沖能量可達(dá)1J,而其比較高斜率效率*為16.5%[21]。因此,開發(fā)Tm3和Ho3共摻固體激光器的關(guān)鍵是找到合適的激光基質(zhì)來提高Tm3和Ho3之間的能量轉(zhuǎn)移效率,從而提高激光輸出效率。
不同濃度Tm:YAP與純YAP的XRD譜,根據(jù)衍射數(shù)據(jù)算得不同濃度Tm:YAP晶體的晶胞參數(shù)示,其晶格常數(shù)a、b、c及晶胞體積分別略小于純YAP相應(yīng)值,并且基本上隨Tm3+摻雜濃度增大而進(jìn)一步減小,但總得說來,基質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的畸變較小。這主要是因?yàn)門m3+與Y3+同屬于鑭系的三價(jià)稀土離子,Tm3+的半徑0.88 ?略小于Y3+的半徑(0.9 ?),因此Tm3+的摻入使晶胞參數(shù)略微減小而不會(huì)改變YAP基質(zhì)晶體的結(jié)構(gòu)。2m激光的發(fā)射波長(zhǎng)范圍一般為1.87-2.16米,主要以Tm3和Ho3作為活性離子。2m固體激光器由于其在水中的吸收系數(shù)高、大氣傳輸性好、對(duì)人眼安全等優(yōu)點(diǎn),在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:醫(yī)用手術(shù)刀。 Tm:YAG晶體摻雜濃度從1 at.% 到8 at % Tm/Y。
在半導(dǎo)體靶材領(lǐng)域,也有稀土相關(guān)身影出現(xiàn),雖然絕大多數(shù)半導(dǎo)體芯片的濺射靶材都是采用的銅、鋁等傳統(tǒng)金屬,但仍有相當(dāng)一部分采用的是鉭靶、鉬靶等為主。比如鉬和氧化銦常被用做平板顯示靶材,鉭被用做芯片的靶材,鎢被用作存儲(chǔ)器芯片的靶材。稀土的另一大用途則是在激光方面,甚至有觀點(diǎn)認(rèn)為稀土孕育了人造激光。目前已知約有320種激光晶體,其中約290種是摻入稀土作為觸活離子的,比如摻釹釔鋁石榴石晶體,可以用作重復(fù)頻率高的脈沖激光器,氟化鋰釔可以被用作二極管泵浦的激光晶體。摻銩鋁酸釔激光晶體的生長(zhǎng),用于光電子材料領(lǐng)域。山西新型TmYAP晶體廠家直銷
Tm:YAG晶體具有2微米波長(zhǎng)固體激光源的理想介質(zhì)。浙江國(guó)產(chǎn)TmYAP晶體廠家直供
YAP晶體屬于什么結(jié)構(gòu)?4at%Tm:YAP激光實(shí)驗(yàn)在同樣條件下進(jìn)行,輸出耦合鏡的透射率為10%,樣品尺寸為3×3×5mm3,垂直c向切割。達(dá)到閾值所需要的泵浦功率約4.4W,當(dāng)泵浦功率為24W時(shí),實(shí)現(xiàn)較大功率8.1W的激光輸出,波長(zhǎng)1.935mm,斜效率達(dá)42%,如圖4-24。5at%Tm:YAP晶體在同樣的泵浦功率密度下,晶體端面發(fā)生脆裂,這可能與5at%Tm:YAP晶體局部吸收功率過高以及熱力學(xué)性能較差有關(guān)。 Tm:YAP晶體光譜參數(shù)及能量轉(zhuǎn)移參數(shù)計(jì)算結(jié)果。由以上激光實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看,4at% Tm:YAP晶體激光性能比較好,因此我們認(rèn)為在我們所生長(zhǎng)的Tm:YAP晶體中,4at%為比較好化的摻雜濃度。浙江國(guó)產(chǎn)TmYAP晶體廠家直供
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