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2μm激光器及其应用

导读: 2um激光器的研究近来成为热门的课题之一,因为其在医疗等领域应用前景广阔。

  2um激光器的研究近来成为热门的课题之一,因为其在医疗等领域应用前景广阔。

  人体组织中水的比例大约占70%,因而组织对光的吸收情况与水相似。水在中红外波段有两个强的吸收谱带,分别为2.5~4.0μm和5.6~10μm。因此,当激光与人体组织相互作用时,水对所用激光吸收系数的大小就决定了激光在组织中的穿透深度、损伤区域以及手术精度等。

  Nd:YAG激光器的波长为1.06μm,可以用石英光纤传输,在医疗方面有不少应用。但是,由于水对它的吸收仅为0.1cm-1,在有些外科手术中,它的穿透深度较深,损伤区域较大,手术精度不高,因此不宜使用。Er:YAG激光波长为2.94μm,水对它的吸收为3000cm-1,属水的强吸收波段。对医疗应用来说,铒激光器是一个十分理想的光源,然而令人遗憾的是:铒激光不能用石英光纤传输,能够传输铒激光的非石英光纤容易断裂,防碍其临床应用。

  Ho:YAG激光波长为2.1μm,位于水较强吸收谱线。水对其吸收约为25cm-1,是水对Nd:YAG激光吸收的250倍。显然,水对Ho:YAG激光的强吸收使其可以在大部分软组织和硬组织中产生浅的穿透深度、高的手术精度和独特的凝血作用,大大限制了损伤区域。在未来几年中,它将逐步取代Nd:YAG激光器。虽然水对钬激光的吸收只是水对铒激光吸收的一百二十分之一,然而钬激光能用低OH-的石英光纤传输,这就使钬激光能有效地工作在气体和液体环境中,为医生切除软骨和其它硬组织提供精确的途径,使钬激光成为现有激光内窥镜系统中最适宜的光源[37]。钬激光在软组织中的外科手术精度与CO2激光相比较,可能略低于CO2激光的手术精度,然而它能为大部分组织提供更好的凝血功能。除此之外,二者之间的最大区别是CO2激光不能用石英光纤传输,只能借助于笨重的关节臂来导光,十分不便;而能用光纤传输的脉冲钬激光则是切除和烧蚀软骨以及其它硬的钙化的组织的有效工具。因此有人称钬激光对于CO2激光来说具有挑战性,在某些手术中钬激光具有取代CO2激光的潜力。

  由于人体其它部分组织也都含有大量的水分,由此可以推出,人体组织对2.1μm的钬激光均有强烈的吸收作用,这一特点使得钬激光器在医学上有着广阔的应用前景。

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