激光是受激辐射式光频放大器的简称。 世界上第一台激光器是美国人梅曼（THMaiman）在1960年7月研制的红宝石激光器。激光具有高定向性、高单色性、高相干性、高亮度以及可调谐等特点，从而突破了以往所有普通光源的种种局限性，引起现代光学应用技术的革命。 眼科是激光应用到医学上最早的也是最成熟的学科，而且还在不断地发展。 激光借助于显微外科技术，在耳鼻咽喉科手术方面开辟了一个新的天地。在皮肤科和整形外科治疗各种皮肤病损，包括皮肤的良、恶性肿瘤，已相当普及,疗效也比较好。一些传统疑难病症如鲜红斑痣，经激光治疗已取得了一定成效，与光敏剂结合被认为疗效更好。治疗鲜红斑痣的光源有铜蒸气激光、氣离子激光、金蒸气激光和氤离子激光。20世纪90年代后期最引人注目的领域就是激光治疗皮肤色素性疾病（太田痣、色素斑）及皮肤血管性疾病。激光器的长足发展和不断更新，促成激光在皮肤去皱、嫩肤、脱毛方面的应用日益广泛。 激光在口腔科的治疗可分为软组织和硬组织两部分：软组织如各种良、恶性肿物、口腔黏膜病变、牙周病等。硬组织如牙本质脱敏、牙石去除、牙体牙髓病等。氯激光用于牙齿充填材料的光固化，可改善光固化材料的性能，减少微渗漏，缩短固化时间。最具有应用前景的是街激光代替牙钻，已经经过了几代产品。最新用于备洞的激光器是被称为水激光的钳，铭：钮锭镣石榴石（Er：Cr；YSGG）水动力激光。临床已有专用于测量牙髓血流的激光多普勒测试仪。 一、激光器 激光器是产生激光发射的器件或装置。可分为激光振荡器和激光放大器两大类。其中振荡器的特点是具有光学共振腔，激光在腔内多次往返形成持续振荡；而放大器的特点是不具有光学共振腔，入射激光信号通过增益媒质获得单次（或有限次数）行波式放，大。通常所说的激光器，一般都是指激光振荡器；在，某些情况下，则指由激光振荡器和放大器组成的组合系统。 （―）激光器基本结构 一般的激光器都是由三部分组成：激光工作物质、激励（泵浦）系统，以及光学共振腔（图5-1-1）。
图5-1-1激光器基本结构示意图 1.激光工作物质 是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体（染料物质）等媒质。对激光工作物质的主要要求,是尽可能使其工作粒子在特定的能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。 2.激励(泵浦)系统 是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同，可以采取不同的激励方式和激励装置，常见的有以下四种。 (1)光学激励(光泵)是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的，整个激励装置，通常是由气体放电光源(如氣灯、氟灯)和聚光器组成。 (2)气体放电激励是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的，整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。 (3)化学激励是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的，通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。 (4)核能激励是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。 3.光学共振腔 通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成。作用为：①提供光学反馈能力，使受激辐射光子在腔内多次往返以形成相干的持续振荡。②对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出激光具有一定的定向性和单色性。共振腔作用：①是由通常组成腔的两个反射镜的几何形状(反射面曲率半径)和相对组合方式所决定的。②则是由给定共振腔型对腔内不同行进方向和不同频率的光，具有不同的选择性损耗特性所决定的。在实际常用的激光器共振腔系统中，通常选择一个光学镜面为全反射，而另一个光学镜面为部分反射,这样可使腔内振荡激光能量通过后一个镜面透过输出到腔外，形成为人们所能直接观察或探测得到的激光辐射。 （一）激光器分类 医学领域常用分类方法如下： (1)按激光工作物质分类是什么工作物质就叫什么激光器，这是最常见的分类方法。 (2)按工作物质状态分为气体、液体、固体、半导体激光器等。 (3)按光输出方式分为连续、重复脉冲、单脉冲激光器等。 (4)按激光输出波长范围分为紫外、红外。可见光激光器等。 (5)按输出功率大小分为大功率、中功率、小功率激光器或分为强激光、弱激光。 一般描述激光器时，会同时描述上述特征，如脉冲Nd：YAG激光，波长1.06呻，近红外光，不可见。He-Ne激光，气体激光，波长630nm,弱激光，红光，连续。 (三)激光器的基本技术参数 1.波长 有些激光器输出的光，波长是单一的，如He-Ne激光器，有些激光器可输出几个波长，可同时输出，也可分别输出，如Ar+激光器。 2.稳定性 指光输出的稳定性。例如一台激光器输出功率的稳定性＜+5%(lh内)，如果输出功率为1W,那么在lh内，它的功率可允许在0.95-1.05W变化，超过这个范围，是不允许的。稳定性指标的绝对值越小激光器的稳定性越好。 3.工作方式 指激光输出是连续还是重复脉冲或单脉冲，有时三种方式都可输出。 4.额定输出功率 所能达到的最大输出功率。单位：w(lW=1000mW)o对脉冲激光还有峰值功率，平均输出功率。 5.光斑大小 给出的是激光原光束输岀时出光孔或焦点处的光斑大小。 对于脉冲激光还应给出如下参数： 脉冲宽度：单位：ms、3、ns、ps,fs(毫秒，微秒，纳秒，皮秒，飞秒；1s=10*s=IO。”=109ns=10l2ps=1015fs)o定义为当功率下降到峰值功率一半时的脉冲宽度。 重复频率：单位：Hz(赫兹)；定义为每秒钟输出的脉冲次数，通常又称作pps,是英文pulsespersecond的缩写，即每秒脉冲数。 单脉冲能量R：单位：J(焦耳)，定义为一个脉冲所具有的能量，见图5-1-2的阴影部分。 平均功率P：单位：W(瓦)；定义为单位时间内输出的激光能量。峰值功率由单脉冲能量除以脉冲宽度得到。许多脉冲激光治疗机直接给出的是平均功率。一般平均功率要比峰值功率低几个数量级， 这是由于脉冲宽度比两个相邻脉冲的间隔小得多的缘故。
图5-1-2 脉冲激光参数示意图 (四)光传导系统 1.光导纤维 通常使用的医用光纤为折射率突变型石英光纤。 (1)结构图5-1-3为光导纤维结构示意图。
图5-1-3 光导纤维结构示意图 ①芯料：低损耗石英玻璃材料，折射率为1.458,常用芯径直径200~600 ②光学包层：LTV-D透明硅橡胶物质，折射率为1.408 ③保护层：一般有塑料和LTH-H高强硅橡胶材料两种，在光纤外包裹一层，以保护光纤的芯料和光学包层。 整个光纤外径为l~1.5mm。传输波长0.2~2.5p.m(紫外~近红外)。 (2)导光原理见图5-1-4。
图5-1-4光导纤维纵剖面导光原理示意图 光投射到％,%介面上，如果入射角全反射角,光在介质面依次发生多次全反射，光不会溢出光纤。 2.关节臂 有些激光不能用光纤传输，只能用关节臂。 (1)结构关节臂的结构见图5-1-5。
图5-1-5关节臂结构及导光示意图 关节臂由接管、轴承、全反镜三部分组成，机械加工精度很高，以保证光不发生偏斜。一般的关节臂由5~7个关节组成。 (2)导光原理光以45。角(大于全反射临界角)入射到全反镜镜面上,使入射光线与出射光线保持90。，并与接管轴线平行,经过几个关节的反射,使光到达出口处。 3.刀头 光从关节臂导出后，还需经过刀头到达病灶。刀头可以拆卸和更换，并有接触式和非按触式两种。接触式的前端有蓝宝石锥形刀头，刀头与组织直接接触，达到切割的目的。非接触式的有三种类型：一是采用一个锥形套管，直接将光传出；二是将一凸透镜或凹透镜置于套管内，使输出的光聚焦或发散；三是将一全反镜做在接近出光孔处,可将光束转折一定角度，传输出的光束和锥形刀头形成120°左右不等的角，这种刀头较适合于口腔内的操作。 4.光耦合系统 激光束截面的线度在毫米数量级，而常用的光纤芯料的直径为200~600mm,因此无法将全部激光束直接注入光纤中，常用一聚焦透镜将光束聚焦后导入光纤，见图5-1-6。凡是激光输出需经光导纤维传输的激光器，都要用到耦合装置。将光输送到光纤中的装置称之为光耦合器。 利用一凸透镜将激光束聚集，在焦点处放置光纤。传统的光耦合装置基本上是利用2个五维调整架，一个固定透镜，另一个固定光纤，双向手工调节。目前多数医用激光器上的耦合器,都采用了符合国际标准的耦合接口，利用高精度的机械加工，保证光耦合的准确性，且使用极为方便。
图5-1-6激光注入光纤原理 |
