泵浦电流平稳的间歇式长脉冲Nd：YAG激光电源的研究

论文摘要

近些年的医学临床实验表明, Nd:YAG激光器产生的1064nm长脉冲激光不仅在治疗皮肤血管类疾病和激光美容方面十分有效,而且还能达到安全、永久祛毛的目的。并且间歇式长脉冲技术可以有效地避免在治疗中对皮肤的灼伤。因此我们选择间歇式长脉冲Nd:YAG激光器作为研究对象,并针对间歇式长脉冲激光中各个子脉冲强度相差较大的问题,研究并开发了脉冲宽度调制和滤波电路相结合的稳压技术,使脉冲泵浦电流均匀稳定,减小间歇式长脉冲激光中各个子脉冲的强度差以满足激光医学要求。围绕这一课题,本文研究的重点如下:1、阐述了激光对生物组织的作用机理,对长脉冲激光治疗病变组织的国内外研究的现状进行了系统的归纳与总结,并介绍了长脉冲激光在医学方面的应用优势。2、系统阐述了间歇式长脉冲Nd:YAG激光器的原理和特性,针对传统闪光灯外触发工作方式会产生强烈的电磁干扰,而研发了“准谐振触发技术”。可将触发脉冲峰值电压由16KV降到7KV左右,预燃储能电容初始电压由1.4KV降到900V。成功的降低了间歇式长脉冲Nd:YAG激光器在触发预燃时所产生的电磁干扰和镇流电阻上的热能损耗。3、设计了一套间歇式长脉冲Nd:YAG激光器电源系统;提出采用脉冲宽度调制与滤波电路相结合的新方法来保持泵浦电流的平稳,并从理论上分析、推导保持脉冲泵浦电流平稳的条件。4、进行了间歇式长脉冲激光的光泵浦实验研究,实验验证了本方案的可行性。采用单支脉冲氪灯泵浦,得到有效脉宽为45ms的间歇式长脉冲激光,且各个子脉冲强度比较均匀一致,达到了设计的目的。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 激光与生物组织的相互作用机理
• 1.1.1 激光在生物组织中传输的物理过程
• 1.1.2 激光的生物效应
• 1.2 长脉冲激光在医疗领域的应用及本课题的提出
• 1.2.1 长脉冲医用激光器的发展概况
• 1.2.2 长脉冲激光在生物组织中的的热相互作用
• 1.2.3 长脉冲激光的应用及其作用机理
• 1.2.4 常见的长脉冲医用激光器
• 1.2.5 本课题的提出
• 1.3 本文所做的工作
• 第二章 长脉冲Nd:YAG 激光器结构及工作特性
• 2.1 Nd:YAG 激光器的简介
• 2.1.1 Nd:YAG 激光器的结构
• 2.1.2 Nd:YAG 晶体特性
• 2.1.3 激光器泵浦光源
• 2.2 间歇式长脉冲技术
• 2.2.1 间歇式长脉冲技术简介
• 2.2.2 间歇式长脉冲技术的优点
• 第三章 间歇式长脉冲Nd:YAG 激光器光泵浦技术的研究
• 3.1 间歇式长脉冲Nd:YAG 激光器泵浦电源系统
• 3.1.1 间歇式长脉冲Nd:YAG 激光器泵浦电源系统的原理
• 3.1.2 间歇式长脉冲Nd:YAG 激光器泵浦电源系统的特点
• 3.2 开环稳压系统的设计
• 3.2.1 开环稳压技术的原理
• 3.2.2 IGBT 斩波电路
• 3.2.3 IGBT 斩波器控制电路及调制脉冲参数的选取原则
• 3.2.4 滤波电路
• 3.2.5 闭环稳压系统的设计考虑
• 3.3 准谐振触发技术
• 3.3.1 脉冲氪灯预燃触发电路
• 3.3.2 准谐振触发技术的理论分析
• 第四章 间歇式长脉冲激光实验研究
• 4.1 间歇式长脉冲Nd:YAG 激光器的泵浦实验方案
• 4.1.1 间歇式长脉冲Nd:YAG 激光器的结构
• 4.1.2 激光参数探测技术
• 4.2 准谐振触发的实验研究
• 4.2.1 传统的单次和多次触发的缺点
• 4.2.2 准谐振触发的实验研究
• 4.3 脉冲泵浦电流平稳性实验研究
• 4.3.1 调制脉冲周期的实验研究
• 4.3.2 调制脉冲开通与关断时间的实验研究
• 4.3.3 子脉冲参数的实验研究
• 4.3.4 泵浦电流平稳的间歇式长脉冲激光实验研究
• 4.4 讨论与展望
• 参考文献
• 附录
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢