CC BY
9ВКВО-2023- СТЕНДОВЫЕ
РАЗРАБОТКА ГОЛЬМИЕВОГО ЛАЗЕРА ДЛЯ МЕДИЦИНЫ И ОЦЕНКА ЕГО МОЩНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
12 1 Наговицына Д.В. , Ременникова М.В. , Великоцкий Ю.А.
1 Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь 2 Лаборатория агробиофотоники ПФИЦ УрО РАН, г. Пермь DO110.24412/2308-6920-2023-6-427-428
Медицинских исследований ускоренного лечения патологий различными лазерами становится все больше, что говорит об эффективности такого способа хирургического вмешательства. С помощью гольмиевого лазера проводится обработка ран, лечение новообразований, дробление почечных конкрементов. Примечателен данный лазер тем, что его излучение находится в области 2-х микрон. Высокое поглощение биоткани позволяет локализовать область воздействия без повреждения окружающих слоев.
Цель данной работы создать макет лазерной системы, излучающей в области 2-х микрометров, оценить ее характеристики. В качестве источника накачки использовался иттербиевый лазер, излучающий на длине волны 1125 нм. Данная длина волны попадает в область поглощения гольмия (рис.1). Оценка поглощения гольмия проводилась на нескольких образцах активных волокон, легированным ионами
!Р
а 5
С:
£
(?)
900 I»!
%
] 150 нм
1950 нм
2000 им
'17
№ , изготовленных на ПНППК.
Рис. 1 Схема энергетических уровней ^ +
Уровни поглощения разных видов гольмиевого волокна представлены на рис. 2. Всего 5 разных типов волокна. С увеличением концентрации легирующих добавок также растет уровень поглощения, что напрямую влияет на его люминесцентные свойства. Уровень поглощения катушек 4,5,6 слишком высок (10-20 дБ), данный тип волокна будет преимущественно поглощать, а не люминесцировать.
Рис. 2 Уровни поглощения
3+
активных волокон Ho
ВКВО-202 3 СТЕНДОВЫЕ
Рис. 3. а — Схема сборки гольмиевого лазера; б — ВАХ иттербиевого и гольмиевого излучения в зависимости от тока накачки; в — Спектр излучения лазера
После измерения поглощения были выбраны образцы 2 и 3, с которыми проведены исследования по измерению порога люминесценции. Пороговый уровень люминесценции у 2 типа оказался 1,2 А, у 3 типа - 3А. Для сборки лазера было выбрано 2 волокно. Длина волокна около 10м. Принципиальная схема гольмиевого лазера представлена на рис. 3а.
Максимальная мощность накачки гольмия составила 2,8 Вт. При этом мощность выходного гольмиевого излучения 200 мВт. Спектр излучения представлен на рис. 3в.
В результате выполнения работы получены выходные характеристики как лазера накачки, так и готового лазера. Длина волны излучения иттербиевого лазера 1128 нм с максимальной мощностью 2,8 Вт и КПД равным 13%. Гольмиевый лазер излучает на длине волны в 2250 нм с КПД 7% от накачки иттербиевого лазера. Общий КПД лазера получился 0,91%.
Литература
1. Kurkov A.S., Dvoyrin V. V. and Marakulin A.V. 2010. All-fiber 10 W holmium lasers pumped/ Optics Letters / Vol. 35, No. 4 /February 15, 2010
2. Гольмиевый волоконный лазер с длиной волны излучения 2,21 мкм С.О.Антипов, В.А.Камынин, О.И. Медведков, А.В.Маракулин, Л.А.Минашина, А.С.Курков, А.В.Бараников Квантовая электроника. -2013. - № 43. - С. 603-604
