Лазерная установка с перестройкой излучения в красной области спектра

 

Лазерная установка содержит лазер на растворе красителя с накачкой источником монохроматического излучения в желто-зеленой области спектра на дискретных длинах волн 510,6 и 578,2 нм, и может быть использована при создании приборов для лечения онкологических заболеваний методом фотодинамической терапии. В качестве источника монохроматического излучения использован лазер на парах бромида меди. Технический результат - снижение времени выхода на рабочий режим источника монохроматического излучения, используемого в установке для накачки лазера.

Полезная модель относится к лазерным установкам с перестройкой излучения в красной области спектра, содержащим лазер на растворе красителя с накачкой источником монохроматического излучения в желто-зеленой области спектра на дискретных длинах волн 510,6 и 578,2 нм, и может быть использована для создания установок по лечению онкологических заболеваний методом фотодинамической терапии.

Известна медицинская установка для фотодинамической терапии "Лазерный терапевтический аппарат «ЛИТТ-ФДТ»", изготавливаемый ООО «ЛИТТ» (см. Сибирский онкологический журнал. - 2009. - 1 (31) и ТУ 9444-001-73746010-2007).

Эта установка содержит лазер на парах меди и лазер на красителе с накачкой указанным лазером на парах меди. Данная установка генерирует импульсное монохроматическое излучение в красной области спектра с длиной волны в диапазоне 630-670 нм и мощностью излучения 1,0 Вт во всем указанном участке длин волн, при этом время выхода на рабочий режим составляет более 30-ти минут. Это вызвано тем, что используемый в данной установке лазер на парах меди обладает длительным (большим) временем выхода на рабочий режим.

Известна также медицинская установка для фотодинамической терапии Металаз-М, производимая в НПО «Мехатрон» РФ (см. http://www.mechatron.ru/medical.html). Эта установка содержит лазер на парах меди и лазер на красителе с накачкой указанным лазером. Установка генерирует импульсное монохроматическое излучение в красной области спектра с перестраиваемой длиной волны в диапазоне 630-670 нм и мощностью излучения 1,0 Вт во всем указанном участке длин волн, а также монохроматическое излучение в желто-зеленой области спектра на дискретных длинах волн 510,6 и 578,2 нм с суммарной мощностью излучения ~ 2 Вт. Применяемый в установке лазер на парах меди обладает значительным временем выхода на рабочий режим, что обусловливает длительное время выхода на рабочий режим всей установки в целом.

Ближайшим из известных технических решений является лазерная установка с перестройкой излучения, описанная в патенте РФ 59895 на полезную модель «Импульсный лазер на растворе красителя», опубликованном 27.12.2006 г. с приоритетом от 21.03.2006 г. Эта лазерная установка содержит лазер на парах меди, излучающий на дискретных длинах волн 510,6 и 578,2 нм (лазер накачки) и лазер на красителе, включающий герметично закрытую рабочую емкость с твердыми стенками (рабочая кювета), в которой выполнены входное, внутрирезонаторное и выходное окна, дифракционную решетку. При этом лазер на парах меди и лазер на красителях закреплены на несущем основании, а рабочая кювета заполнена раствором красителя с накачкой излучением на дискретных длинах волн 510,6 и 578,2 нм (например, красителем оксазин-17) и содержит средство для циркуляции рабочего раствора через активную зону, которое выполнено в виде помещенной в кювете круговой в плане шайбы с приводом ее вращения вокруг оси симметрии, ортогональной плоской поверхности этой шайбы; причем активная зона генерации излучения в этом лазере образована зазором между внутренней стенкой указанного входного окна и боковой поверхностью указанной круговой шайбы и эта активная зона генерации оптически связана с указанными внутрирезонаторным и выходным окнами; при этом в лазере на красителе дополнительно установлены цилиндрическая линза, внутрирезонаторная линза, шаговый двигатель, электронный спектрометр и электронный блок управления (модуль управления шаговым двигателем); причем цилиндрическая линза установлена таким образом, чтобы ее фокус был расположен внутри активной зоны, а источник монохроматического излучения с длинами волн 510,6 и 578,2 нм расположен таким образом, чтобы его выходное окно было оптически связано с входным окном рабочей кюветы через указанную цилиндрическую линзу; причем дифракционная решетка установлена на валу шагового двигателя и выполнена с возможностью вращения вокруг оси, лежащей в плоскости этой решетки параллельно ее штрихам и расположена так, чтобы она была оптически связана через внутрирезонаторную сферическую линзу с внутрирезонаторным окном рабочей кюветы; электронный же спектрометр оптически связан с оптическим выходом нулевого порядка дифракционной решетки, а электрический выход электронного спектрометра связан с входом компьютера, электрический выход которого связан с входом модуля управления шаговым двигателем, выход которого, в свою очередь, электрически связан с шаговым двигателем.

Эта установка, как и описанная выше в качестве аналога, обладает длительным временем выхода на рабочий режим. Это обусловлено тем, что в ней в качестве источника монохроматического излучения с длинами воли 510,6 и 578,2 нм установлен лазер на парах меди, который сам по себе обладает длительным временем выхода на рабочий режим.

Задачей является существенное снижение времени выхода на рабочий режим лазерной установки с перестройкой оптического излучения в красной области спектра.

Поставленная задача решается тем, что, так же как и известная, данная лазерная установка с перестройкой оптического излучения в красной области спектра содержит источник монохроматического излучения с длинами волн 510,6 и 578,2 нм (лазер накачки), лазер на красителе, включающий рабочую кювету, заполненную красителем с накачкой излучением на длинах волн 510,6 и 578,2 нм, в которой выполнены входное, внутрирезонаторное и выходное окна и содержащую помещенную в ней круговую в плане шайбу с приводом ее вращения вокруг собственной оси, а активная зона генерации излучения в этом лазере образована зазором между находящейся в контакте с раствором красителя поверхностью входного окна указанной рабочей кюветы и боковой поверхностью указанной круговой шайбы, дифракционную решетку, оптически связанную через внутрирезонаторную сферическую линзу с внутрирезонаторным окном рабочей кюветы, и цилиндрическую линзу, при этом указанная цилиндрическая линза установлена таким образом, чтобы ее фокус был расположен внутри активной зоны кюветы, а также шаговый двигатель, электронный спектрометр, модуль управления шаговым двигателем и компьютер, причем лазер накачки расположен таким образом, чтобы его выходное окно было оптически связано с входным окном рабочей кюветы через указанную цилиндрическую линзу, а дифракционная решетка установлена на валу шагового двигателя с возможностью вращения вокруг оси, лежащей в отражающей плоскости этой решетки параллельно штрихам этой же решетки; электронный же спектрометр оптически связан с оптическим выходом нулевого порядка дифракционной решетки, а его электрический выход связан с электрическим входом компьютера, электрический выход которого связан с входом модуля управления шаговым двигателем, выход которого, в свою очередь, электрически связан с шаговым двигателем.

В отличие от известной, в данной лазерной установке в качестве источника монохроматического излучения с длинами волн 510,6 и 578,2 нм установлен лазер на парах бромида меди.

Известно, что лазер на парах бромида меди также как и лазер на парах чистой меди генерируют излучение на длинах волн 510,6 нм и 578,2 нм. Однако для перевода бромида меди в пар требуется гораздо более низкая температура, чем для чистой меди, что обеспечивает более быстрый выход на рабочий режим лазера на бромиде меди. При этом следует учитывать, что в лазерной установке для получения перестраиваемого излучения основная доля времени, затрачиваемого на выход на рабочий режим, приходится на лазер, использующийся для накачки лазера на красителе, т.е. на лазер на парах меди или на лазер на парах бромида меди. Поэтому использование лазера на парах бромида меди для накачки лазера на красителе с целью получения перестраиваемого излучения обеспечивает получение нового технического эффекта, который заключается в том, что в данной установке существенно снижено время выхода на рабочий режим установки в целом.

В качестве лазера на парах бромида меди в данной лазерной установке может быть использован лазер модели CBL06M, изготавливаемый фирмой PULSLIGHT Ltd (Болгария). Эта модель лазера на парах бромида меди обеспечивает получение излучения на длинах волн 510,6 и 578,2 нм при хорошем соотношении энергетических характеристик на каждой из длин волн.

В качестве красителя, который накачивается монохроматическим излучением с длинами волн 510,6 и 578,2 нм, можно использовать, например, краситель оксазин-17.

На фиг.1 представлена оптическая блок-схема, а на фиг.2 - электрическая блок-схема лазерной установки с перестройкой оптического излучения в красной области спектра.

В состав лазерной установки входят следующие узлы:

1 - лазер на парах бромида меди, в качестве которого используется лазер модели CBL06M, изготавливаемый фирмой PULSLIGHT Ltd (Болгария);

2 - лазер на красителе;

3 - рабочая кювета, которая содержит помещенную в нее круговую в плане шайбу 4 с приводом ее вращения вокруг собственной оси (патент РФ 59895) и заполнена раствором красителя с накачкой излучением на длинах волн 510,6 и 578,2 нм, например, оксазином-17;

5, 6, 7 - входное, внутрирезонаторное и выходное окна указанной рабочей кюветы 3 соответственно;

8 - цилиндрическая линза;

9 - внутрирезонаторная сферическая линза;

10 - дифракционная решетка;

11 - активная зона кюветы;

12 - полупрозрачное зеркало для вывода перестраиваемого излучения лазера на красителе.

13 - шаговый двигатель, на валу которого установлена дифракционная решетка 10;

14 - электронный спектрометр (измеритель длины волны оптического излучения «Spectra»);

15 - персональный компьютер;

16 - модуль управления шаговым двигателем.

Все перечисленные выше узлы данной лазерной установки взаимосвязаны между собой следующим образом.

На выходе лазера на парах бромида меди 1 расположена цилиндрическая линза 8, а сам этот лазер на парах бромида меди 1 через указанную цилиндрическую линзу 8 оптически связан с входным окном 5 рабочей кюветы 3. Эта рабочая кювета 3 имеет при этом кроме входного окна 5 внутрирезонаторное окно 6 и выходное окно 7 с напыленным на внутренней поверхности (обращенной к рабочей зоне) указанного окна полупрозрачным зеркалом 12 и установлена внутри селективного резонатора, который образован указанным полупрозрачным зеркалом 12 и дифракционной решеткой 10, закрепленной на валу шагового двигателя 13 и расположенной таким образом, чтобы ее отражающая сторона была одновременно оптически связана через внутрирезонаторную сферическую линзу 9 с внутрирезонаторным окном 6 рабочей емкости 3 и с оптическим входом электронного спектрометра 14. При этом электрический выход спектрометра 14 связан с электрическим входом компьютера 15, электрический выход которого связан с электрическим входом модуля управления шаговым двигателем 16, электрический выход которого, в свою очередь, связан с электрическим входом шагового двигателя 13.

Данная лазерная установка с перестройкой оптического излучения в красной области спектра работает следующим образом. При подаче электрического питания на лазер на парах бромида меди 1 он начинает генерировать излучение на двух длинах воли, на 510,6 нм (зеленая линия) и на 578,2 нм (желтая линия). Это излучение поступает на цилиндрическую линзу 4, затем, после прохождения через входное окно 5 рабочей кюветы 3, фокусируется в виде отрезка прямой линии в активной зоне 11. Лазер же на красителе 2 содержит в качестве рабочей среде краситель оксазин-17, который при воздействии на него излучением с указанными длинами волн 510,6 и 578,2 нм генерирует излучение в красной области спектра в диапазоне (630-700) нм, причем перестройка длины волны излучения осуществляется поворотом дифракционной решетки 10. Часть красного излучения, отражаясь от дифракционной решетки 10 в направлении нулевого порядка, поступает на электронный спектрометр 14, в котором определяется значение длины волны этого излучения. Это значение длины волны поступает на компьютер 15, который электрически связан с модулем управления шаговым двигателем 16, который исполняет команды, поступающие от компьютера 15. На компьютере 15 устанавливается желаемое значение длины волны красного излучения и если, поступающее на компьютер 15 значение длины волны отличается от установленного, то с компьютера 15 на модуль управления шаговым двигателем 16 подается команда, что длину волны нужно или увеличить или уменьшить. В этом случае модуль управления 16 передает команду на шаговый двигатель 13, на валу которого установлена дифракционная решетка 10; в соответствии с этой командой шаговый двигатель 13 поворачивает дифракционную решетку 10 в ту или иную сторону до тех пор, пока длина волны излучения, поступающего на электронный спектрометр 14, не будет соответствовать той длине волны, которая задана на компьютере 15. При этом, поскольку для получения перестраиваемого красного излучения в данной установке используется лазер на бромиде меди, обладающий гораздо меньшим временем выхода на рабочий режим, то вся эта лазерная установка с перестройкой оптического излучения в красной области спектра будет обладать значительно меньшим временем выхода на рабочий режим, чем любая такая же установка, но использующая для накачки раствора красителя лазер на парах чистой меди.

1. Лазерная установка с перестройкой оптического излучения в красной области спектра, содержащая источник монохроматического излучения с длиной волны 510,6 и 578,2 нм, лазер на красителе, включающий рабочую кювету, заполненную красителем с накачкой излучением на длинах волн 510,6 и 578,2 нм, в которой выполнены входное, внутрирезонаторное и выходное окна, и содержащую помещенную в кювете круговую в плане шайбу с приводом ее вращения вокруг собственной оси, а активная зона генерации излучения в лазере образована зазором между находящейся в контакте с раствором красителя поверхностью входного окна упомянутой рабочей кюветы и боковой поверхностью упомянутой круговой шайбы, дифракционную решетку, оптически связанную через внутрирезонаторную сферическую линзу с внутрирезонаторным окном рабочей кюветы, и цилиндрическую линзу, при этом упомянутая цилиндрическая линза установлена таким образом, что ее фокус расположен внутри активной зоны кюветы, а также шаговый двигатель, электронный спектрометр, модуль управления шаговым двигателем и компьютер, причем лазер накачки расположен таким образом, что его выходное окно оптически связано с входным окном рабочей кюветы через упомянутую цилиндрическую линзу, а дифракционная решетка установлена на валу шагового двигателя с возможностью вращения вокруг оси, лежащей в отражающей плоскости этой решетки параллельно штрихам этой же решетки; электронный же спектрометр оптически связан с оптическим выходом нулевого порядка дифракционной решетки, а его электрический выход связан с электрическим входом компьютера, электрический выход которого связан с входом модуля управления шаговым двигателем, выход которого, в свою очередь, электрически связан с шаговым двигателем, отличающаяся тем, что в ней в качестве источника монохроматического излучения использован лазер на парах бромида меди.

2. Лазерная установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве лазера на парах бромида меди использован лазер модели CBL06M, изготавливаемый болгарской фирмой PULSLIGHT Ltd.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к твердотельным лазерам с диодной накачкой, а именно - к системам накачки линеек лазерных диодов, и может быть использовано для исследования процессов генерации излучения в твердотельных лазерах с накачкой линейками импульсных лазерных диодов и создания новых конструкций таких твердотельных лазеров

Полезная модель относится к лазерной технике, в частности к твердотельным импульсным лазерам
Наверх