Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

Аннотации (12.2015) : ЛАЗЕР СРЕДНЕГО ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНА СПЕКТРА ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОЙ ХИРУРГИИ

ЛАЗЕР СРЕДНЕГО ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНА СПЕКТРА ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОЙ ХИРУРГИИ

 

© 2015 г.     В. А. Серебряков*, доктор физ.-мат. наук; Э. В. Бойко**, доктор мед. наук; А. Г. Калинцев***, канд. физ.-мат. наук; А. Ф. Корнев***; А. С. Наривончик***; А. Л. Павлова*

*     Университет ИТМО, Санкт-Петербург

**   Санкт-Петербургский филиал ФГБУ “МНТК “Микрохирургия глаза” им. акад. С.Н. Федорова”, Санкт-Петербург

*** Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова, Санкт-Петербург

Е-mail: serebryakov@hotbox.ru

Проанализированы перспективы использования лазеров среднего инфракрасного (ИК) диапазона для прецизионной атравматической хирургии. Обоснован выбор параметров и оптической схемы мультиволнового твердотельного лазера с параметрической конверсией излучения в полосу поглощения белков (6–8 мкм), проведена экспериментальная апробация его ключевых элементов.

Разработан накачиваемый волоконным Tm-лазером (l = 1,94 мкм) импульсно-периодический Ho3+:YLF-лазер (l = 2,051 мкм) с энергией в импульсе до 80 мДж на частоте 100 Гц и 50 мДж на частоте 1000 Гц. Длительность импульса – 20 нс, расходимость M2 – 1,5, оптический КПД лазера  – 30%.

На нелинейных кристаллах ZnGeP2 (ZGP) проведено параметрическое преобразование излучения Ho:YLF-лазера в средний ИК диапазон спектра (3–6 мкм). В схеме двухрезонаторного параметрического генератора света (ПГС) ZGP с параметрическим усилителем получена суммарная энергия сигнальной и холостой волны до 100 мДж на частоте следования импульсов 100 Гц при эффективности преобразования 40%.

Ключевые слова: лазеры среднего ИК диапазона, параметрический генератор света, лазерная абляция, прецизионная хирургия.

Коды OCIS: 140.3070 , 170.1020, 170.3890, 190.4970

УДК 621.375.8; 535-15; 621.372.632; 615.47:617-089; 617.7; 616.8-089; 616.1

Поступила в редакцию 21.05.2015.

ЛИТЕРАТУРА

1.         Haglund R.F. Applications of free electron lasers in biological sciences, medicine and material // Photon-based Nanoscience and Nanobiotechnology / Ed. by Dubowski J.J., Tanev S. Springer Netherlands, 2006. Р. 175–203.

2.         Serebryakov V.A., Boĭko É.V., Petrishchev N.N., Yan A.V. Medical applications of mid-IR lasers. Problems and prospects // J. Optical Technology. 2010. V. 77. № 1. Р. 6–17.

3.         Hutchens T.C., Darafsheh A., Fardad A., Antoszyk A.N., Ying H.S., Astratov V.N., Fried N.M. Detachable microsphere scalpel tips for potential use in ophthalmic surgery with the erbium:YAG laser // J. Biomedical Optics. 2014. V. 19. № 1. Р. 018003-1–8.

4.        Shah M.J., Shen J.H., Joos K.M. Endoscopic free electron laser technique development for minimally invasive optic nerve sheath fenestration // Lasers Surg. Med. 2007. V. 39. P. 589–596.

5.         Xiao Y., Guo M., Zhang P., Shanmugam G., Polavarapu P.L., Hutson M.S. Wavelength-dependent conformational changes in collagen after mid-infrared laser ablation of cornea // Biophysical Journal. 2008. V. 94. P. 1359–1366.

6.        Mackanos M.A.W., Simanovskii D., Joos K.M., Schwettman H.A., Jansen E.D. Mid infrared optical parametric oscillator (OPO) as a viable alternative to tissue ablation with the free electron laser (FEL) // Lasers Surg. Med. 2007. V. 39. P. 230–236.

7.         Awazu K.A., Ishii K., Hazama H. Infrared laser therapy using IR absorption of biomolecules // J. Physics: Conference Series 276. 2011. P. 012011-1–9.

8.        Soldatov A.N., Mirza S., Polunin Ju.P., Shumeyko A.S., Costadinov I.C. Multiwavelength metal vapor laser systems for applied spectroscopy of the atmosphere // J. Applied Spectroscopy. 2015. V. 81. № 6. Р. 1025–1029.  

9.        Hashimura K., Ishii K., Akikusa N., Edamura T., Yoshida H., Awazu K. Coagulation and ablation of biological soft tissue by quantum cascade laser with peak wavelength of 5.7 µm // J. Innovative Optical Health Sciences. 2014. V. 7. № 3. Р. 1450029-1-9.

10.       Huang Y., Kang J.U. Corneal tissue ablation using 6.1 µm quantum cascade laser // Proc. SPIE. 2012. V. 8209. Р. 82091W-1–6.

11.       Stoeppler G., Schellhorn M., Eichhorn M. Enhanced beam quality for medical applications at 6.45 µm by using a RISTRA ZGP OPO // Laser Physics. 2012. V. 22. № 6. Р. 1095–1098.

12.       Stoeppler G., Schellhorn M., Eichhorn M. Ho3+:LLF MOPA pumped RISTRA ZGP OPO at 3–5 µm // Proc. SPIE. 2013. V. 8604. Р. 86040I-1–7.

13.       Mid-infrared solid-state laser systems for minimally invasive surgery // Final Project Report, Project MIRSURG, Grant Agreement number: 224042.  Project's coordinator Dr. V. Petrov. Berlin, 2012. 77 р.

14.       Kalintsev A.G., Katsev U.V., Kornev A.F., Narivonchik A.S., Oborotov D.O., Pavlova A.L., Pokrovsky V.P., Serebryakov V.A., Stupnikov V.K. 100 mJ/100 Hz mid-IR laser source // Intern. Conf. “Laser Optics 2014”, 2014. St. Petersburg. Paper ThR1-23. Р. 35.

15.       Kornev A.F., Narivonchik A.S., Pavlova A.L., Serebryakov V.A. High-efficiency 50 mJ/1000 Hz Ho:YLF MOPA with multipass amplifier // Intern. Conf. “Laser Optics 2014”, 2014. St. Petersburg. Paper WeR1-p10. P. 30.

16.       Gamaly E.G., Rode A.V., Luther-Davies B. Ultrafast ablation with high-pulse-rate lasers. Part I: Theoretical Considerations // J. Appl. Phys. 1999. V. 85. № 8. P. 4213–4221.

17.       Awazu K., Ishii K., Hazama H. Infrared laser therapy using IR absorption of biomolecules // J. Physics: Conference Series. 2011. 276. 012011. Р. 1–9.

18.       Hutson M.S., Ivanov B., Jayasinghe A., Adunas G., Xiao Y., Guo M., Kozub J. Interplay of wavelength, fluence and spot-size in free-electron laser ablation of cornea // Opt. Express. 2009. V. 17. № 12. Р. 9841–9850.

19.       Arisholm G., Nordseth Ø., Rustad G. Optical parametric master oscillator and power amplifier for efficient conversion of high-energy pulses with high beam quality // Opt. Express. 2004. V. 12. P. 4189–4197.

20.      Haakestad M.W., Arisholm G., Lippert E., Nicolas S., Rustad G., Stenersen K. Tunable high-pulse-energy mid-infrared laser source based on optical parametric amplification in ZnGeP2 // Proc. SPIE. 2008. V. 7115. P. 71150Q-1–9.

21.       Dergachev A., Armstrong D., Smith A., Drake T., Dubois M. High-power, high-energy ZGP OPA pumped by a 2.05-µm Ho:YLF MOPA system. // Proc. SPIE. 2008. V. 6875. P. 687507-1–10.

22.      Greenemeier L. Will a bendable laser scalpel make the cut? // Scientific American. 2009. Mar 4. P. 1–3.

23.      Strauss H.J., Preussler D., Collett P.O.J., Esser M.J.D., Jacobs C., Bollig C., Koen W., Nyangaza K. 330 mJ, 2 µm, single frequency, Ho:YLF Slab amplifier // OSA/ASSP. 2011. Paper АTuA4-1–3.

24.      Dergachev A. 23-dB Ho:YLF amplifier // OSA/ASSP. 2009. Paper WB17-1–3.

25.      Schmidt K., Reiter Ch., Voss H., Massmann F., Ostermeyer M. D. Ho:YAG (2.09 µm) laser system pumped by cw Thulium fiber laser (1.9 µm) with >120 mJ pulse energy at 100 Hz  repetition rate // SPIE Conf. Security & Defence. 2012. V. 8543. Paper 8543-11.

26.      Scholle K., Lamrini S., Gatzemeier F., Koopmann P., Fuhrberg P. In-band diode pumped high power Ho:YLF laser // CLEO. 2013. paper СА 3-4.  

27.       Hemming A., Richards J., Davidson A., Carmody N., Bennetts S., Simakov N., Haub J. 99 W mid-IR operation of a ZGP OPO at 25% duty cycle // Opt. Express. 2013. V. 21. № 8. Р. 10062–10069.

28.      Lippert E., Fonnum H., Arisholm G., Stenersen K. A 22-watt mid-infrared optical parametric oscillator with V-shaped 3-mirror ring resonator // Opt. Express. 2010. V. 18. № 25. Р. 26475–26483.

29.      Bigotta S., Stoppler G., Schoner J., Schellhorn M., Eichhorn M. Novel non-planar ring cavity for enhanced beam quality in high-pulse-energy optical parametric oscillators // Opt. Materials  Express. 2014. V. 4. № 3. Р. 411–423.

 

 

Полный текст >>>