يعمل ليزر Nd:YAG على مبدأ الانبعاث المحفّز في بلورة عقيق الألومنيوم النيوديميوم المخدرة بالنيوديميوم (YAG). عندما يتم ضخها بواسطة مصباح فلاش أو ليزر الصمام الثنائي، يتم استثارة أيونات النيوديميوم في البلورة إلى حالات طاقة أعلى. وعندما تعود هذه الأيونات إلى حالتها الأرضية، تنبعث منها فوتونات عند 1064 نانومتر، مما يؤدي إلى تكوين شعاع أشعة تحت حمراء متماسكة عالية الكثافة. ويخترق هذا الطول الموجي الأنسجة بعمق داخل الأنسجة بأقل امتصاص للماء أو الميلانين، مما يجعله متعدد الاستخدامات للتطبيقات الطبية والصناعية. يمكن أيضًا مضاعفة تردد الليزر إلى 532 نانومتر للعلاجات السطحية. تنبع كفاءته ودقته وقابليته للتكيف من الخصائص الفريدة لبلورة YAG ومواد النيوديميوم المخدرة.
شرح النقاط الرئيسية:
-
تركيبة وسط الليزر
- المكون الأساسي عبارة عن آلة الليزر YAG بلورة (Y₃Al₅O₁₂) مخدرة بأيونات النيوديميوم (Nd³⁺A↩).
- يحل النيوديميوم محل أيونات الإيتريوم في الشبكة البلورية، مما يخلق مراكز نشطة لتضخيم الضوء.
- مثال: يحتوي قضيب Nd:YAG النموذجي على حوالي 1% من النيوديميوم بالوزن لتحقيق الأداء الأمثل.
-
آلية الضخ
-
يثير الضخ البصري أيونات Nd³⁺ الضوئية باستخدام:
- المصابيح الوامضة (ضوء واسع الطيف، كفاءة أقل)
- ليزر الصمام الثنائي (الطول الموجي المستهدف 808 نانومتر، كفاءة أعلى)
- هل تساءلت يومًا عن سبب تفضيل ضخ الصمام الثنائي؟ إنه يقلل من توليد الحرارة ويحسن من كفاءة التوصيل الجداري بنسبة تصل إلى 50%.
-
يثير الضخ البصري أيونات Nd³⁺ الضوئية باستخدام:
-
انتقالات مستوى الطاقة
- تمتص أيونات Nd³⁺3⁺ أيونات Nd³⁺ ضوء المضخة وتقفز إلى حالات الإثارة (⁴F₅/₂، ⁴F₃/₂، ⁴F₃/₂).
- يملأ الاضمحلال غير الإشعاعي مستوى ⁴F₃/₂ المستقر (العمر الافتراضي حوالي 230 ميكروثانية).
- ويحدث الانبعاث المحفّز عند 1064 نانومتر (⁴F₃₃/₂ ₂ → ⁴I₁₁₂ ₁₂ الانتقال)، مما ينتج شعاع الليزر.
-
براعة الطول الموجي
- الخرج الأساسي 1064 نانومتر (الأشعة تحت الحمراء، اختراق عميق للأنسجة).
- مضاعفة التردد عبر بلورات KTP: 532 نانومتر (أخضر، للآفات الوعائية/المصطبغة).
- القياس الطبي: مثل الاختيار بين المشرط (532 نانومتر) ومسبار الأنسجة العميقة (1064 نانومتر).
-
التبديل الكمي للتشغيل النبضي
- يستخدم مصراعًا ضوئيًا لتخزين الطاقة، ثم إطلاقها في نبضات أقل من 10 نانومتر.
-
يحقق ذروة طاقة تصل إلى جيجاوات من أجل:
- إزالة الوشم (التفتيت الميكانيكي لجزيئات الحبر)
- التشغيل الآلي الدقيق (تبخير المعادن بدون مناطق متأثرة بالحرارة)
-
الخصائص الحرارية والبصرية
- يسمح الامتصاص المنخفض للماء/الميلانين باختراق أعمق (5-10 مم) من أجهزة الليزر الأخرى.
- تمنع التوصيل الحراري العالي لبلورة YAG (14 واط/م-ك) العدسة الحرارية أثناء التشغيل.
-
التطبيقات حسب الطول الموجي
-
1064 نانومتر:
- صناعي: اللحام والحفر (على سبيل المثال، شفرات التوربينات الفضائية)
- الطبية: إزالة الشعر، الآفات الوعائية العميقة
-
532 نانومتر:
- الأمراض الجلدية: بقع النبيذ الميناء والنمش
- طب العيون: التخثير الضوئي للشبكية
-
1064 نانومتر:
-
اعتبارات السلامة
- شعاع غير مرئي يتطلب عارضات الأشعة تحت الحمراء للمحاذاة.
- يتطلب عمق اختراق الأنسجة تحكماً دقيقاً لتجنب الأضرار الجانبية.
هذا المزيج من علم المواد والفيزياء الكمية يخلق أداة أحدثت ثورة في كل من التصنيع الدقيق والطب طفيف التوغل. تستمر قدرة Nd:YAG على التكيف في دفع الابتكارات من توصيل الأدوية بمساعدة الليزر إلى الاتصالات الفضائية.
جدول ملخص:
| الجوانب الرئيسية | التفاصيل |
|---|---|
| وسط الليزر | بلورة YAG مخدرة بالنيوديميوم (أيونات Nd³⁺YAG في شبكة Y₃Al₅O₁₂₁₂) |
| طرق الضخ | المصابيح الوامضة (واسعة الطيف) أو ليزر الصمام الثنائي (808 نانومتر، أكثر كفاءة) |
| الطول الموجي الأساسي | 1064 نانومتر (اختراق عميق) |
| الإخراج المضاعف الترددي | 532 نانومتر (معالجات سطحية) |
| التطبيقات الرئيسية | إزالة الشعر، إزالة الوشم، اللحام الدقيق، علاج الآفات الوعائية |
| ملاحظة السلامة | يتطلب مشاهدات بالأشعة تحت الحمراء؛ يتطلب الاختراق العميق تحكماً دقيقاً |
قم بترقية عيادتك أو معملك باستخدام أنظمة ليزر Nd:YAG المتقدمة- اتصل بنا للحصول على توصيات الخبراء بشأن معدات الليزر الطبية والتجميلية!