Классификация лазеров по различным параметрам
Ниже приводится классификация лазеров по различным параметрам. 1. Физическое (агрегатное) состояние рабочего вещества лазера: • газовые (гелий-неоновые, гелий-кадмиевые, аргоновые, углекислотные и др.); • эксимерные (аргон-фторовые, криптон-фторовые и др.); • твердотельные (стекло, алюмоитриевый гранат и др., легированные различными ионами); • жидкостные (органические красители); • полупроводниковые (арсенид-галлиевые, арсенид-фосфид-галлиевые, селенид- свинцовые и др.).
2. Способ возбуждения рабочего вещества.
• оптическая накачка;
• накачка за счет газового разряда;
• электронное возбуждение;
• инжекция носителей заряда;
• тепловая;
• химическая реакция;
• другие.
3. Длина волны излучения лазера: Если спектр излучения сосредоточен в очень узком интервале длин волн (менее 3нм), то принято считать излучение монохроматичным и в его технических данных указывается конкретная длина волны, соответствующая максимуму спектральной линии. Длина волны излучения определяется материалом рабочего вещества, но может изменяться в небольших пределах, например, от температуры. Одинаковые длины волн могут генерировать разные типы лазеров, например, около l =633нм работают лазеры: He-Ne, лазеры на красителях, на парах золота, полупроводниковые (AlGaInP).
4. По характеру излучаемой энергии различают непрерывные и импульсные лазеры.
Не следует смешивать понятия импульсный лазер и лазер с модуляцией непрерывного излучения, поскольку во втором случае мы получаем по сути дела прерывистое излучение различной частоты и формы но с максимальной мощьностью не превышающей значение в непрерывном режиме или превышающей ее незначительно. Импульсные же лазеры обладают большой мощностью в импульсе, достигающей для некоторых типов 107 Вт и более, но длительность импульса чрезвычайно мала, а средняя мощность за период невелика.
5. Очень важной является характеристика средней мощности лазеров: • более 103 Вт - высокомощные лазеры; • менее 10-1 Вт - лазеры малой мощности; Промежуточные значения нас не очень интересуют с точки зрения рассматриваемого материала. К лазерам для медицины нужно подходить с точки зрения оказываемого ими воздействия на биологический объект. В некоторых случаях "малая мощность" - 100 мВт может быть очень даже большой. В литературе по лазерной терапии предлагается низкоинтенсивное лазерное излучение условно подразделять на "мягкое" - до 4 мВт/см2 , "среднее" - от 4 до 30 мВт/см2 и "жесткое" - более 30 мВт/см2 .
В лечебном процессе "мягкое" излучение используют для рефлексотерапии по точкам классической акупунктуры, "среднее" - для воздействия на поверхностно расположенные патологические очаги, либо на область проекции тех или иных органов. "Жесткое" низкоинтенсивное излучение, в частности, гелий- неонового лазера, рекомендуют использовать в стоматологии при лечении некоторых заболеваний полости рта и зубов.
Однако открытым остается вопрос в отношении энергетической классификации терапевтических импульсных лазеров, который необходимо рассматривать комплексно с позиции биологического действия лазерного излучения, учитывая не только среднюю выходную мощность, но и уровень импульсной мощности, длительность импульса и время воздействия лазерного излучения.
6. По степени опасности генерируемого излучения для обслуживающего персонала лазеры подразделяются на четыре класса: Класс 1. Лазерные изделия безопасные при предполагаемых условиях эксплуатации. Класс 2. Лазерные изделия, генерирующие видимое излучение в диапазоне длин волн от 400 до 700 нм. Защита глаз обеспечивается естественными реакциями, включая рефлекс мигания. Класс 3А. Лазерные изделия безопасные для наблюдения незащищенным глазом. Для лазерных изделий, генерирующих излучение в диапозоне длин волн от 400 до 700 нм, защита обеспечивается естественными реакциями, включая рефлекс мигания. Для других длин волн опасность для незащищенного глаза не больше чем для класса 1. Непосредственное наблюдение пучка, испускаемого лазерными изделиями класса 3А с помощью оптических инструментов (например, бинокль, телескоп, микроскоп), может быть опасным. Класс 3В. Непосредственно наблюдение таких лазерных изделий всегда опасно. Видимое рассеянное излучение обычно безопасно.
Примечание - Условия безопасного наблюдения диффузного отражения для лазерных изделий класса 3В в видимой области: минимальное расстояние для наблюдения между глазом и экраном - 13 см, максимальное время наблюдения - 10 с. Класс 4. Лазерные изделия, создающие опасное рассеянное излучение. Они могут вызвать поражение кожи, а также создать опасность пожара. При их использовании следует соблюдать особую осторожность. Эта градация определена ГОСТ Р 50723-94 Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий [3]. 7. Для осуществления лечебного процесса часто важной является такая характеристика лазера, как угловая расходимость луча.
Измеряется в градусах, угловых минутах (1/60 градуса), угловых секундах (1/60 минуты) или радианах (1° = p /180 > 0,0175 рад). Наименьшую расходимость имеют газовые лазеры - около 30 угловых секунд (> 0,15 мрад). Расходимость луча твердотельных лазеров - около 30 угловых минут (> 10 мрад). у полупроводниковых лазеров: в плоскости, параллельной p-n - перехода - от 10 до 20 градусов (в зависимости от типа лазера); в плоскости, перпендикулярной p-n - переходу - около 40 градусов. 8. Коэффициент полезного действия (КПД) лазера.
Различают теоретически возможный (квантовый выход) и реальный (полный) КПД. Последний определяется отношением мощности излучения лазера к мощности, потребляемой от источника накачки. У газовых лазеров полный КПД составляет 1-20% (гелий-неоновый - до 1%, углекислотный 10-20%,), у твердотельных - 1-6%, у полупроводниковых - 10-50% (в отдельных конструкциях до 95%). Становится ясно, почему только полупроводниковые лазеры можно применять в автономной и портативной терапевтической аппаратуре.
