激發(fā)專屬躍遷：用于皮膚醫(yī)美和光學(xué)研究種子源的DPSS激光器

導(dǎo)讀

緊湊、堅固、穩(wěn)定和提供高質(zhì)量光束的友思特DPSS激光器因其卓越的性能，可作為激光種子源，廣泛應(yīng)用于皮膚醫(yī)美、非線性光學(xué)OPO，以及全息投影技術(shù)。

激光（Laser）的誕生是上個世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的巨大飛躍，其發(fā)端源自受激輻射的光放大過程，集合了相干性、量子性和非線性的卓越特性而引人注目。

激光器有多種分類，其中，DPSS激光器具有尺寸緊湊、輸出功率高、頻率穩(wěn)定、光束質(zhì)量出色等優(yōu)勢，在激光微加工、生物科研、材料光譜研究、醫(yī)療美容、天體遙感等諸多領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

DPSS激光器

DPSS（Diode Pumped Solid State），即二極管泵浦固體的簡稱，DPSS Lasers是用激光二極管泵浦的固體激光器。它們提供非常短的納秒級脈沖，具有很高的峰值功率和重復(fù)率，而且熱輸入很少。這些激光器可提供各種不同的波長，具有非常好的光束質(zhì)量。這些激光器的增益介質(zhì)是摻有雜質(zhì)的玻璃或晶體，如釹、鉻、鉺或其他離子。這種增益介質(zhì)被放置在兩個鏡像表面之間。

摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG），可用于激光器研發(fā)

這種激光器中主要使用的激光晶體是摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG）、摻釹正釩酸釔（Nd:YVO4）和磷酸鈦鉀（KTP）。KTP晶體在極高的輸出水平下對光學(xué)損傷很敏感。DPSS激光器是用具有較長壽命的二極管模塊進行光學(xué)泵浦的。由于激光二極管具有較低的噪聲強度，所以二極管泵浦激光器的噪聲也非常低。

DPSS激光器的內(nèi)部構(gòu)造圖

這些激光器對溫度很敏感。與燈泵浦激光器相比，它們的設(shè)計更緊湊，激光頭更小，而且非常高效、可靠和靈活，只需較少的維護。這種激光器可以產(chǎn)生諧波，允許從紫外線到紅外線的波長發(fā)射，比如綠光532nm，紫外355nm。DPSS激光器利用二極管激光器的窄線寬特性和高亮度，這可以實現(xiàn)最大的吸收，從而提高了效率。通過調(diào)Q技術(shù)，DPSS激光器可以實現(xiàn)短脈沖輸出。

激光種子源

激光種子源（種子光）原理是一種為激光器提供初始光信號的裝置，其核心作用是確保激光器能夠發(fā)射出相干性高、穩(wěn)定性好且具有特定波長或模式結(jié)構(gòu)的激光。在工作過程中，種子源產(chǎn)生一個射頻脈沖信號，這個信號被注入到激光放大介質(zhì)中，例如染料溶液、固體晶體或光纖等，使其中的電子受激躍遷至高能級，并通過受激發(fā)射過程形成并維持激光振蕩。

種子光源放大光輸出的典型構(gòu)造

種子激光方法通常優(yōu)于直接高功率激光器，因為低功率種子激光器的某些特性（如短脈沖、可調(diào)重復(fù)率或窄光譜線寬度）通常更容易獲得?，F(xiàn)代激光器種子源分為兩大類：固態(tài)激光器種子和光纖激光器種子。固態(tài)激光器種子源主要指基于各種固體材料的器件，其優(yōu)點是輸出功率高、頻率穩(wěn)定、光束質(zhì)量出色，成為種子源應(yīng)用的可選項之一。

友思特DPSS激光作為種子源的應(yīng)用

友思特DPSS固態(tài)激光器具有短脈寬、較高能量、尺寸緊湊、可量產(chǎn)定制的優(yōu)勢，已目前經(jīng)在醫(yī)美、數(shù)字全息、光學(xué)科研中作為種子源得到應(yīng)用。

1. 皮膚醫(yī)美激光器

國內(nèi)醫(yī)美市場正處于不斷發(fā)展中，在激光能量源醫(yī)美器械市場中，激光醫(yī)美器械是光電醫(yī)美器械市場最大的子行業(yè)，占光電醫(yī)美項目的 60%。激光設(shè)備在皮膚美容領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，比如紋身去除、祛斑去痣、光子嫩膚等。

紋身與去除紋身的醫(yī)美激光設(shè)備

激光處理可以機械分解紋身的油墨顆粒，而不會造成熱損傷。隨著時間的流逝，身體的淋巴系統(tǒng)會處理油墨碎片。這種自然的愈合過程使紋身褪色，疤痕或變色的風(fēng)險最小。不同波長對皮膚具有不同效果，1064nm常用于處理較深的紋身顏色（黑色、藍色和綠色），532nm用于處理更亮的紋身顏色（紅色、橙色和黃色）。除此以外，調(diào)Q激光還可以用于也可以用于治療深層色素沉著病變以靶向黑色素、治療表皮-真皮病變等。

激光對不同顏色的紋身去除效果

友思特被動調(diào)Q DPSS激光器MPL2210 與 MPL2510已被用作去除紋身的醫(yī)美激光設(shè)備的種子源，其能量從10uJ到10mJ，重復(fù)頻率10Hz，脈沖持續(xù)時間從250 ps到幾ns。集成于醫(yī)美激光設(shè)備中需要將其放大(通常是光泵浦放大器)，能量到500mJ左右，光束直徑擴展到5-10cm左右，從而實現(xiàn)高能量、大面積的快速皮膚處理。

2. 非線性光學(xué)

非線性光學(xué)（non-linear optics）是現(xiàn)代光學(xué)的一個分支，研究介質(zhì)在強相干光作用下產(chǎn)生的非線性現(xiàn)象及其應(yīng)用。包括利用二次及三次諧波的產(chǎn)生、二階及三階光學(xué)和頻與差頻實現(xiàn)激光頻率的轉(zhuǎn)換，獲得短至紫外、真空紫外，長至遠紅外的各種激光。利用光學(xué)參量振蕩（OPO）實現(xiàn)激光頻率的調(diào)諧，與倍頻、混頻技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)從中紅外一直到真空紫外寬廣范圍內(nèi)調(diào)諧等研究方向。

OPO利用非線性晶體材料中參量放大過程產(chǎn)生的光增益。由OPO可以實現(xiàn)任何激光器難以或不可能獲得的波長（例如在中紅外、遠紅外或太赫茲光譜區(qū)域），并且還具有寬波長可調(diào)性（通常通過影響相位匹配條件）通常可能。一個限制是任何OPO都需要具有高光強和相對高空間相干性的泵浦源，大多數(shù)OPO是用來自調(diào)Q激光器的納秒/亞納秒脈沖泵浦的。

OPO原理示意圖

友思特DPSS調(diào)Q激光器MPL15100 與 MPL2210已被用作OPO應(yīng)用的種子源。除此以外，友思特Angis激光器具有 880nm/440nm 的波長，在倍頻與和頻的非線性光學(xué)研究領(lǐng)域具有一定潛力。

3. 數(shù)字全息技術(shù)

數(shù)字全息術(shù)是使用數(shù)字傳感器陣列（通常是CCD相機或類似設(shè)備）采集和處理全息圖。圖像渲染或物體數(shù)據(jù)的重建是通過數(shù)字化干涉圖以數(shù)字方式執(zhí)行的。數(shù)字全息術(shù)提供了一種測量光學(xué)相位數(shù)據(jù)的方法，通常提供三維表面或光學(xué)厚度圖像。

（a）離軸和（b）采用相移干涉測量的在線數(shù)字全息系統(tǒng)的示意圖；物體波和參考波由同一激光光源產(chǎn)生

數(shù)字全息技術(shù)中需要利用記錄來自穩(wěn)定激光的光與從它所照射的物體反射回來的光相遇時發(fā)生的干涉圖案，對激光器的要求是具有穩(wěn)定的頻率輸出、良好的相干長度以及較好的光束質(zhì)量。

友思特主動調(diào)QDPSS激光器MPL15100已被用作數(shù)字全息技術(shù)的種子源。其能量為0.5mJ，脈沖寬度 700ps，重復(fù)頻率 1-1000Hz，可輕松集成，通過后續(xù)放大實現(xiàn) 100mJ 的能量輸出，同時保持穩(wěn)定的頻率與光束質(zhì)量，可用于數(shù)字全息技術(shù)研究。

友思特DPSS激光器系列

友思特提供多種參數(shù)的DPSS激光器，其脈沖持續(xù)時間覆蓋50ps~ns量級，脈沖能量覆蓋1uJ-50mJ，重復(fù)頻率覆蓋1-10Hz、1-1000Hz以及10KHz。其設(shè)計緊湊，易于集成，風(fēng)冷，可用于LIBS、皮膚醫(yī)美激光器種子源、光學(xué)研究、激光微加工等諸多工業(yè) OEM 領(lǐng)域與高?？蒲蓄I(lǐng)域。

審核編輯 黃宇