长脉冲双波长NdYAG医用激光器系统的设计研究

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1、摘要由美国医生Anderson和Parrish在1983年提出的选择性光热解作用原理奠定了激光脱毛和激光治疗血管性皮肤病变的理论基础本文提出了在一台激光器上输出1064nm及其倍频光532nm两种波长的长脉冲激光的设计思想其中1064nm的红外激光可用于激光脱毛而532nm的绿光则用于治疗血管性皮肤病变这两种波长激光的脉宽和能量均在一定范围内可调节以满足临床治疗的实际需要本文首先介绍了激光脱毛和激光治疗血管性皮肤病变的现状和治疗原理阐述了提出长脉冲双波长激光器设计思想的原因分析了该系统设计的关键技术和难点所在然后针对这些重难点技术提出了相应的解决方案具体包

2、括以下几个方面的内容1采用新型开关元件IGBT作为脉冲氙灯放电回路的直流斩波器输出准连续的长脉冲串以代替传统意义上的单个长脉冲通过控制IGBT的驱动信号实现对长脉冲串的脉宽和能量的调节以M57962L厚膜电路作为IGBT的驱动模块给出了消除IGBT浪涌电压的解决办法并对斩波电路的参数进行了简单计算测量了输出波形2选择KTP作为1064nm的非线性倍频晶体讨论了KTP晶体的最佳长度和最佳方位角采用腔内双通倍频的结构形式分析了长脉冲倍频过程中相位失配的主要原因及解决办法从而提高了长脉冲的倍频效率3分析了PWM全桥变换器的基本工作原理和移相控制方式采用ZVS-P

3、WM电路实现开关管的软开关并以此为基础设计了长脉冲激光电源的主回路4对激光器的整体结构进行了设计给出了聚光腔和光学谐振腔的优化设计方案针对本激光器系统设计并绘制了一种结构简单调节和安装精度较高的光纤耦合装置关键词长脉冲双波长激光脱毛血管性皮肤病变IGBTPWMIAbstractIn1983,AmericandoctorAndersonandParrishdevelopedthetheoryof“selectivePhotothermolysis”,whichwasregardedasthefoundationoflaserhairremovalandtre

4、atingcutaneousvascularlesionswithlaser.Thedesignplanoflong-pulsedualwavelengthlasersystemhasbeenbroughtforward,whichconsistsof1064nmanditsfrequency-doubled532nmtwowavelengthslaser.The1064nminfraredlasercouldbeusedtoremovehair,andthe532nmvisiblegreenlightwasfitfortreatingcutaneousv

5、ascularlesions.Inordertomeettheactualdemandofclinic,thepulsewidthandenergyofthistwolaserbothcouldbeadjustedinacertainfield.Thecurrentsituationandtreatingprincipleofhairremovalandskinvascularlesionshavebeenintroducedfirst,thenthecauseofdesigninglong-pulsedualwavelengthlaserhasbeenp

6、resented,andthepivotalanddifficulttechnologyhavebeenanalyzed.Accordinglytheresolutionstotheproblemssaidabovehavebeenbroughtforward,whichweredemonstratedasfollows:(1)ThenewswitchdeviceIGBTwasusedastheDCchopperoftheXenonflashlampdischargecircuit,andthetraditionalsinglelongpulsewasre

7、placedbyquasi-continuouslongpulsebursts.ControllingthedrivingsignalofIGBT,thepulsewidthandenergyoflongpulseburstcanbeadjustedeasily.weselectedthespecificdrivingmoduleM57962asIGBTdriver,anddesignedacircuittoeliminatethesurgevoltageofIGBT.Wealsocalculatedtheparametersofthechoppingci

8、rcuit,andmeasuredtheoutputwavefig