Nd YAG laser 한방의료공학과 200672012 김희주.

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1 Nd YAG laser 한방의료공학과 김희주

2 레이저란? - LASER - 유도방출 과정에 의한 빛의 증폭을 뜻함
(Light amplification by stimulated Emission of Radiation) - 유도방출 과정에 의한 빛의 증폭을 뜻함

3 레이저의 원리 (1)자발방출 (2)유도방출 (3)유도흡수 (4)밀도반전 (5) 레이저의 작동원리

4 (1)자발방출 - 자발방출 (Spontaneous Emission) - 외부의 요인 없이 원자의 자발적 에너지방출

5 (2)유도방출 유도방출 빛의 방출을 유도

6 (3)유도흡수 원자가 빛을 흡수 낮은 에너지-> 높은 에너지

7 (4)밀도반전 - 밀도반전 유도 방출 과정으로 증폭된 빛인 레이저를 방출하기 위해서는 높은 에너지 준위에 있는 원자의 수를 낮은 에너지 준위에 있는 원자의 수보다 많게 해야 하는데, 이를 밀도반전이라고 한다.

8 (4)밀도반전 -열적 평형상태 -밀도반전상태

9 밀도반전 – 3준위에서

10 밀도반전 - 4준위에서 4준위: 3준위에 비하여 밀도반전의 정도가 심해짐 N2의 원자들은 외부의 자극에 의해 일거에 유도방출

11 레이저의 작동원리 매질 속에 있는 똑같은 다른 입자의 방출을 유도 → 거울에 반사 →다른 광입자의 방출을 유도

12 Nd YAG laser? Nd YAG Neodymium Doped Yttrium Aluminum Garnet

13 Safety Shutter Polarizer Assembly (optional)
Nd YAG LASER Rear Mirror Adjustment Knobs Safety Shutter Polarizer Assembly (optional) Coolant Beam Tube Adjustment Knob Output Mirror Beam Tube Harmonic Generator (optional) Laser Cavity Pump Cavity Flashlamps Nd:YAG Laser Rod Q-switch (optional) Courtesy of Los Alamos National Laboratory NEODYMIUM The most common type of solid state laser is the Nd:YAG laser. The active medium of this laser is a crystalline rod made of Yttrium Aluminum Garnett (YAG) with about 0.5% of the rare earth metal neodymium (Nd) included as an impurity. The Nd atoms do the lasing. The transparent YAG crystal holds the Nd atoms in place at the necessary density. Many other types of crystals can be used, but most solid state lasers use Nd:YAG. Lamps for Nd:YAG lasers are made of fused silica and filled with krypton gas. Krypton produces red and IR light that is most efficient for pumping YAGs and other IR lasers. Arc lamps produce constant pumping and continuous beams. Flashlamps produce pulsed beams. Cooling the laser rod is always important in Nd:YAG lasers. Lamp-pumped solid state lasers usually use cooling water flowing across the rod and the lamps. Lower power, diode pumped solid state lasers can be cooled with air. Nd:YAG lasers come in many designs. Welders often use pulsed Nd:YAG lasers with pulse durations of a few milliseconds. Markers include a Q-switch to divide what would otherwise be a CW beam into thousands of pulses per second. The Q-switch also compresses the pulse duration to around 100 ns in a marker. Some Nd:YAG lasers have “frequency doublers” to change the laser wavelength from 1064 nm (near IR) to 532 nm (green light). Courtesy of Los Alamos National Laboratory Laser-Professionals.com

14 Nd YAG laser 원리 및 특성 - YAG (Yttrium Alminium Garnet)를 모체결정으로 Nd3+ 을 활성
물질로 첨가한 고체 레이저 - 플래시램프 및 레이저 막대를 수냉시키는 구조 - YAG결정은 분자식이 Y3Al5O12 로 가시광에서 적외광 영역까지 투명하고 광학적으로 손실이 대단히 작음 - YAG는 굴절률이 1.817( λ=1.1㎛ ) - YAG 는 비중이 4.55에 경도도 높으며 융점(녹는점)이 1,970℃인 결정으로 기계적으로 강하고 화학적으로도 안정한 매질

15 Nd YAG laser 원리 및 특성 - Xe플래시램프는 순간적으로 대전류 방전이 일어나기 때문에 펄스 여기광으로 사용
- 아크 램프의 방전관의 가스 봉입압력은 350torr정도 - 집광반사경은 Nd-YAG막대의 흡수영역에 맞는 파장범위에서 높은 반사특성을 가진다 - 광공진기의 거울은 평면, 오목면 및 볼록면의 유전체다층막 거울이 사용 - Nd-YAG레이저는 정확한 4준위 레이저 - 레이저 매질용 글라스의 종류로는 규산염글라스(SiO2)와 인산염글라스(P2O2)가 사용

16 Nd YAG laser 원리 및 특성

17 Nd YAG laser 주요사양 Principal radiations 1064nm Max energy / pulse 400mJ
Max average power 4W Pulse duration 5ns 형광 수명 230㎲ 선형 열팽창 계수 8.2x10⁻⁶/℃ 완화시간 30㎱ 방사수명 550㎲ 열 전도율 13W/mK

18 Nd YAG laser 사용영역 - 피부과치료 - 치과치료 - 안과치료 - 비만치료
이거 레이저 기본 설명