激光醫(yī)美技術(shù)的發(fā)展，其實(shí)是人們對(duì)激光與物質(zhì)作用機(jī)理認(rèn)知的延伸。從傳統(tǒng)的光熱作用機(jī)制祛斑、除痣、去紋身到基于皮秒激光脈沖的半吸收半機(jī)械作用祛斑和美白，激光技術(shù)的突破和創(chuàng)新將不斷在龐大的醫(yī)美市場(chǎng)上顯現(xiàn)出新的應(yīng)用潛力。
尤其是超短脈沖激光技術(shù)的逐步成熟，其特有的絕熱光機(jī)械作用機(jī)制實(shí)現(xiàn)了極低熱附帶損傷，同時(shí)具備極高的物質(zhì)銷(xiāo)蝕精度，因而已在眼科手術(shù)領(lǐng)域率先獲得了推廣應(yīng)用，成為近視眼手術(shù)最安全的終極治療方案。在醫(yī)美領(lǐng)域，隨著皮秒醫(yī)美設(shè)備和超皮秒醫(yī)美技術(shù)的日漸成熟，醫(yī)美專(zhuān)家和皮膚美容消費(fèi)者愈發(fā)傾向于使用副作用小、痛覺(jué)弱、治療周期短的超短脈沖激光醫(yī)美，這是超快激光拓展醫(yī)學(xué)應(yīng)用的第二大戰(zhàn)場(chǎng)，市場(chǎng)前景可觀，同時(shí)也促進(jìn)了超快激光與皮膚作用機(jī)理的深入研究和新技術(shù)開(kāi)拓。作為脈沖持續(xù)時(shí)間更短的飛秒超快激光，它具有比皮秒激光更小的熱效應(yīng)，更高的瞬時(shí)峰值功率，具備了用戶體驗(yàn)感更佳的美白、祛斑應(yīng)用潛力，由于飛秒激光美白應(yīng)用無(wú)需高能量，它甚至可以推廣到便攜式醫(yī)美設(shè)備中。從飛秒脈沖與組織作用機(jī)理出發(fā)，實(shí)驗(yàn)研究初步確定了近紅外飛秒激光在數(shù)十微焦能量下，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)真皮層的小尺度機(jī)械式微損傷，刺激皮膚組織啟動(dòng)修復(fù)機(jī)制或消除局部色素體，這個(gè)激光能量強(qiáng)度可以采用光纖激光器來(lái)實(shí)現(xiàn)，光纖激光器特有的高集成度、低功耗、高穩(wěn)定性特征也恰好是醫(yī)療和醫(yī)美應(yīng)用的理想光源。奧創(chuàng)光子新近研發(fā)出的高緊湊型全光纖飛秒激光器正是針對(duì)飛秒醫(yī)美的用途，提供了近乎免維護(hù)的高穩(wěn)定性、高度環(huán)境適應(yīng)性的微焦級(jí)飛秒激光光源，其窄脈寬和高光束質(zhì)量能夠支持高達(dá)1013W/cm2的峰值功率密度，足以激發(fā)光致等離子體效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)皮下組織的微區(qū)域光致爆破效應(yīng)。該激光器的開(kāi)發(fā)遵循簡(jiǎn)潔、緊湊、穩(wěn)定可靠的原則。其光路結(jié)構(gòu)除了脈沖壓縮器，均為全光纖器件熔接為鏈?zhǔn)较到y(tǒng)，包括脈沖展寬器也是采用啁啾光纖光柵，置于鎖模種子源和光纖放大器之間；光纖放大器包括了多級(jí)高增益放大器，構(gòu)成MOPA結(jié)構(gòu)，最末級(jí)光纖放大器采用大模場(chǎng)保偏雙包層光纖放大器，確保了高能放大脈沖時(shí)域保真性；脈沖壓縮器采用免調(diào)節(jié)的體布拉格光柵，所提供的大色散量足以補(bǔ)償光纖CPA的輸出脈沖啁啾，獲得飛秒脈寬。激光器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)嚴(yán)格控制體積重量，全光纖化的光路架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了不同放大級(jí)的多層盤(pán)繞結(jié)構(gòu)，大大減小了光學(xué)器件占用空間；溫控精度0.1℃的水循環(huán)散熱設(shè)計(jì)相比風(fēng)扇冷卻更安靜，有利于醫(yī)療環(huán)境使用，同時(shí)也保持了激光系統(tǒng)在不同室溫條件下的穩(wěn)定性。作為醫(yī)療設(shè)備核心部件，激光器的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)了醫(yī)用電氣設(shè)備的電磁兼容要求，即YY9706.102-2021標(biāo)準(zhǔn)，在供電和控制電路設(shè)計(jì)、電氣排布封裝等方面對(duì)射頻干擾、電壓波動(dòng)、靜電影響做了充分考量和預(yù)案設(shè)計(jì)，并保持一定的冗余量，確保激光器進(jìn)入醫(yī)療應(yīng)用環(huán)境能夠正常操控。醫(yī)用激光器安全性考量，需要滿足激光器的報(bào)警功能和可用性，目前國(guó)際醫(yī)療激光設(shè)備市場(chǎng)的大多數(shù)激光光源都具備了輸出強(qiáng)度自檢功能，我們?yōu)樵摷す馄鞯膬?nèi)部監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了輸出功率精確實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置以及對(duì)應(yīng)的軟件自動(dòng)報(bào)警功能，使該激光器在開(kāi)啟時(shí)、運(yùn)行中都能實(shí)時(shí)向用戶或監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)報(bào)告激光器的實(shí)際輸出狀態(tài)。該激光器的光學(xué)參數(shù)如下表1。其激光頭重量控制在小于20千克，外形三視圖如圖1。對(duì)應(yīng)的幾項(xiàng)主要輸出參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)和圖表見(jiàn)圖3。其中最窄脈寬的獲得來(lái)自于對(duì)啁啾脈沖色散補(bǔ)償量的優(yōu)化，在該激光器的色散管理方案中，由于脈沖壓縮器是固化了色散參量的光柵，精確補(bǔ)償色散依靠對(duì)脈沖展寬器的微量調(diào)諧，即采用溫度調(diào)諧并結(jié)合增減傳導(dǎo)光纖的措施來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖正啁啾與壓縮器負(fù)色散的完全平衡。 | |
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| 1.03mrad@X方向；1.07mrad@Y方向 |
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表1. 醫(yī)美用高緊湊型飛秒光纖激光器光學(xué)技術(shù)指標(biāo)關(guān)鍵光學(xué)指標(biāo)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)記錄奧創(chuàng)光子自2018年創(chuàng)立以來(lái)，公司已申請(qǐng)140余項(xiàng)專(zhuān)利，已掌握了高能高功率飛秒脈沖放大技術(shù)、啁啾體布拉格光柵色散補(bǔ)償技術(shù)、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換等關(guān)鍵核心技術(shù)，結(jié)合自主設(shè)計(jì)制造的超快種子源、溫度調(diào)諧式啁啾光 纖光柵等核心器件已成功推出系列化飛秒激光器產(chǎn)品，并在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域批量出貨，打破了該領(lǐng)域被國(guó)外產(chǎn)品長(zhǎng)期壟斷的局面。目前奧創(chuàng)光子不斷迎合當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)于航天航空，新能源鋰電，電子消費(fèi)等高端精密行業(yè)的發(fā)展節(jié)奏壯大自身，不斷為先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)夯實(shí)基礎(chǔ)，促進(jìn)發(fā)展。
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