原创 常见的医用激光器及如何把激光束输送到组织

下表列出了最常见的医用激光器。

激光束通常被很好地准直。衍射导致光波在传播时横向传播，因此不可能有完全准直的光束。直径为D、波长为λ的高斯光束的衍射极限发散角为θ=4·λ/π·D。例如，对于发射波长为515nm的1mm宽光束的氩激光器，发散度（半角Q）约为0.66 mrad，即光束在1米的距离上扩展到1.3mm。使用焦距为f的透镜或凹面镜，可以将激光束聚焦到直径为d=（4·f/π·d）λ的光斑上。焦区深度为：F=（8·f2/π·D2）λ（下图）。对于f＝25mm的透镜，相同的氩激光束可以聚焦到直径为16mm、具有820mm焦深的光斑。但必须强调的是，光斑尺寸的精确定义取决于光束轮廓，光束轮廓在激光腔的各种配置中都有所不同。对于治疗性激光光斑，通常不需要这种紧密聚焦，并且在各种应用中，激光斑点的直径通常在50和500mm之间变化。作为自由传播光束的替代方案，激光可以通过光纤传输。如下图所示，光纤通常由纤芯、包层和护套组成。由于纤芯与包层界面处的全内反射，光被捕获在纤芯内。为了满足全内反射条件，光在芯层/包层界面的入射角不应超过全内反射的临界角：sinΘcr=ncore/nclad，其中ncore和clad分别为芯层和包层的折射率。为了满足全内反射的这些标准，光应该在所谓的接受锥内发射，其半角的正弦θac被定义为光纤的数值孔径（NA）。典型地，NA在0.1-0.2的范围内。光纤通常用于将激光输送到基于裂隙灯的系统和眼内手术探针、尿结石等，具体参考之前文章“医疗用激光器/光学/光纤地图”的表格。