基于多纵模振荡种子源的高功率窄线宽光纤激光器关键技术分析及研究现状

基于多纵模振荡种子源的窄线宽光纤激光器具有光路简单、结构紧凑、可靠性高、成本低等特点,在实际工程应用以及在空间受限的载荷平台上有着显著优势,是高功率光谱合成的理想子束模块。受自脉冲效应的影响,多纵模振荡种子源的时域特性较差,导致放大过程中会产生较强的光谱展宽与受激拉曼散射效应。这限制了其输出功率的进一步提升并降低了其光谱纯度。本文首先介绍了4种常见的窄线宽种子源,并重点分析了多纵模振荡种子源中自脉冲效应产生的机理及抑制方法,对优化多纵模振荡种子源和放大器的关键技术进行了详细介绍,归纳总结了近几年的技术突破与研究成果,对未来的发展方向进行了展望分析。本文研究对基于多纵模振荡种子源的窄线宽激光器的功率提升和光谱优化提供一定思路。

姑息性切除加术中^(125)I种子源植入治疗晚期非小细胞肺癌

目的 观察不能根治性切除的局部晚期非小细胞肺癌(NSCLC)患者行姑息性切除加术中永久性植入^(125)I种子源疗效。方法 66例ⅢA～ⅢB NSCLC患者,其中26例行姑息性切除术加^(125)I种子源术中植入,26例根治性切除,另14例仅行姑息性切除。将3组进行术后近期生存率比较。结果术中植入^(125)I种子源定位准确、安全,术后无严重相关并发症;^(125)I种子源植入配合姑息性切除术治疗局部晚期NSCLC近期疗效明显优于姑息性切除术(P<0.05)。结论 ^(125)I种子源术中植入配合手术治疗,有助于提高局部晚期NSCLC的手术治疗效果。

^(103)Pd种子源植入治疗肿瘤近期疗效观察

目的 评估1 0 3Pd种子源植入治疗恶性肿瘤的近期疗效。方法 2 1例确诊的恶性肿瘤患者 ,由治疗计划系统 (TPS)通过不同术式植入1 0 3Pd种子源 (196 .1～ 2 12 7.5MBq) ,其中 15例采用均一布源 ,6例前列腺癌采用中心消融 ,外周布源。观察肿瘤大小、局部复发和远处转移情况 ;并按肿瘤放射协作组 欧洲肿瘤研究及治疗 (RTOG EORTC)急性或后期放疗副作用评分标准进行评分。结果随访期内 2 1例患者均未见局部复发和远处转移 ,RTOG EORTC评分为 0分 19例 ,占 90 .5 % ,1分 2例 ,占 9.5 %。结论 1 0 3Pd种子源植入治疗肿瘤近期效果安全可行。

^(125)I种子源的剂量场分布

参考美国医学物理家协会工作组43号报告(AAPM TG No.43)方法计算了125I种子源体内近程治疗源吸收剂量及其剂量场分布,并用热释光剂量计(TLD)测定了125I种子源剂量场分布。理论计算和实际测量结果均表明,种子源剂量随距离呈指数衰减,而且在10 mm内衰减很快。这说明种子源剂量基本集中在近距离范围内。

1.064μm半导体激光脉冲种子源的设计

设计了一种运用于MOPA(master optical parameter amplifier)系统的半导体激光种子源。研制了高速大电流驱动模块和任意波形发生器,实验采用1.064μm QW-DFB的大功率半导体激光器,得到了脉冲光功率优于200 mW,脉冲宽度1.5 ns^1μs和重复频率1 kHz^1 MHz可调的半导体激光脉冲种子源。

^(125)I种子源制备相关技术研究

本文研究了采用镀钯工艺制备的125I种子源源芯的光稳定性,分析了源芯的表面成分,对源芯剂量分布均匀性进行了判断,进行了源芯的自屏蔽效应研究,并对源芯的焊封条件进行了考察。结果表明,采用镀钯工艺制备的种子源源芯光稳定性很好,125I主要以物理吸附的方式吸附在基材上,分布非常均匀,自屏蔽系数为64%左右。确定了激光焊机对源芯进行密封的参数。

1064nm可编程半导体激光脉冲种子源的研究

为了运用主振功率放大技术获得纳秒量级的高功率密度激光脉冲,设计了一种运用于主振功率放大的半导体激光种子源,通过编程可输出多种形状光脉冲,并采用主动脉冲外形控制技术提高了输出光脉冲的波形质量。实验中研制了高速大电流驱动模块和可编程多种调制波形发生器,并采用了1064nm量子阱分布反馈的大功率半导体激光器。结果表明,该种子源脉冲光功率优于200mW、动态范围优于20dB、脉冲宽度40ns～1μs和重复频率0MHz～5MHz可调,可编程控制输出多种波形。

^(125)I种子源剂量场分布的实验测定

采用慢感光胶片法、电离室法和蒙特卡洛模拟方法测定了新研制的6711型125I种子源的剂量场分布。结果表明,三种方法测得的该种子源剂量场分布趋势基本一致,其吸收剂量率均呈指数规律下降,而且分布比较均匀,即新研制的125I种子源具有较好的剂量场分布。

微型种子源焊封技术研究

对125I种子源源芯的焊封作了考察,研究了保护气、激光耦合器与焊接件顶端的距离、脉宽、输出功率等参数对焊接的影响,获得了激光焊接焊封微型钛管的参数。在优化的工艺参数下,能获得密封性好的种子源,漏率量级为10-10和10-11,在国标允许的范围内。

^(125)Ⅰ种子源术中植入治疗中下段直肠癌

目的：探讨^(125)Ⅰ种子源术中植入是否能进一步提高进展期中下段直肠癌的治疗效果。方法：对78例中下段直肠癌手术根治患者(均为Dukes B或C期),分成3组：A组(手术根治加化疗组)28例；B组(手术根治加放疗组)18例；C组(手术根治联合^(125)Ⅰ种子源植入组)28例；跟踪随访观察2年内的复发率；同时比较B组与C组的并发症发生情况。结果：显示3组1年半内复发率分别为46%、13．6%、14．2%；B组和C组复发率均低于A组(P＜0．05),C组复发率与B组无显著差异；但C组并发症的发生率(10．7%)比B组(40．9%)明显降低(P＜0．05)。结论：^(125)Ⅰ放射性种子源术中植入有助于预防直肠癌术后的复发,与体外放疗效果相仿,并且并发症的发生率低,比后者更安全。

放射性种子源源芯焊封工艺技术研究

采用激光焊机对放射性种子源源芯焊封条件进行了研究,研究了激光焊机的脉宽、电流、输出功率、保护气等参数对焊接效果的影响,得到了激光焊封放射性种子源钛管的优化工艺参数,能够获得密封性好、表面光滑无毛刺的种子源。

^(131)Ⅰ种子源对裸鼠U87移植瘤的抑制效果观察

目的:评价131I种子源对裸鼠U87移植瘤的抑制效果。方法:将131I液体密封制成2.4、3.1、5.0、9.2mCi的放射性131I种子源,分别植入裸小鼠的U87移植瘤旁,定期测量肿瘤大小变化。结果:131I种子源植入后,肿瘤生长速度减慢或缩小,未见肿瘤消失。结论:131I种子源对肿瘤有一定的抑制作用。

术中^(125)I放射性种子源胸内植入在非小细胞肺癌治疗中的应用

目的探讨术中放射性种子源胸内植入在非小细胞肺癌治疗中的应用方法及适应证。方法对14例非小细胞肺癌病人采用术中平面植入125I放射性种子源进行组织间近距放射治疗并总结。结果14例患者均采用125I放射性种子源术中平面植入。术后恢复良好,无术中死亡,随访13~25个月,13例未见局部复发,局部控制率93.0%。未见明显相关并发症发生。结论术中放射性种子源胸内植入治疗非小细胞肺癌是一安全有效的方法,可有效地改善肿瘤局部控制率,近期疗效满意。

^(125)I种子源的剂量场分布研究

参考美国医学物理家协会工作组TG-43号报告提供的方法,计算了125I种子源体内近程治疗源吸收剂量及其剂量场分布,同时用自显影方法实际测量了125I种子源剂量分布。理论计算和实际测量结果均表明,125I种子源剂量集中在近距离范围内,剂量在1 cm距离内衰减很快。

^(125)I种子源源芯制备工艺的改进

对^(125)I种子源制备过程中的关键工艺——源芯制备工艺进行了改进,采用将银丝预镀钯层后再进行^(125)I吸附的方法制备^(125)I种子源源芯。用1.0 g·L^(-1)氯化钯溶液0.1 mL作为镀液;溶液中氯化钯与氯化氢的物质的量比为1比1。经紫外分光光度法测定,每根银丝上钯的饱和量为0.2 mg,对碘的吸附率约为94%。经扫描电镜和X光电子能谱表征可知,银丝表面成功地吸附了单质碘,该吸附为物理吸附。

准分子激光拉曼种子源

对准分子激光拉曼种子源进行了深入研究。采用波导型拉曼地增强拉曼转换，并在氢气中掺入一定比分的氦气来控制向各阶斯托克斯光的能量转换。当无掺杂时，获得一阶斯托克斯光的最大转换效率η＿（ｍａｘ）＝３７％。当在氢气中掺入氦气比分为５％时，在泵浦能量范围５０～８０ｍＪ内获得一阶高转换效率（η＇≥９５％η＿（ｍａｘ）），二阶及高阶斯托克斯光的转换受到抑制。对实验结果进行了理论分析。

^(125)I种子源组织间植入近距离治疗恶性肿瘤的疗效观察

目的:探讨125I种子源组织间植入近距离治疗恶性肿瘤的疗效。方法:采用125I种子源对71例各类恶性肿瘤患者进行组织间植入治疗,其中51例患者于术中将125I种子源植入肿瘤切除后可能残留区域或不能切除的肿瘤组织内;20例患者在B超、CT引导下经皮穿刺将125I种子源植入到肿瘤内,所有患者均获随访。结果:所有患者治疗后均恢复良好,主观症状明显改善,未发现与125I种子源植入相关的并发症。71患者血象虽较治疗前有所升高(P<0．05),但仍在正常范围内,而免疫球蛋白水平变化不大(P>0．05),各类患者相应肿瘤标志物水平在治疗后亦显著下降(P<0．01)。71例患者治疗总有效率为87．3％,其中完全缓解12例(占16．9％);部分缓解50例(占70．4％);稳定7例(占9．8％);进展2例(占2 8％)。结论:125I种子源组织间植入近距离治疗恶性肿瘤方法简便、安全,近期疗效确切,为恶性肿瘤的综合治疗提供了新的手段。

^(125)I种子源组织间植入治疗晚期恶性肿瘤的疗效观察

采用12 5I种子源对 4 7例晚期恶性肿瘤患者进行组织间放疗 ,术中将一定数量的12 5I种子源按一定间距排布植入特定部位的组织内。术后密切观察白细胞、血小板的变化及被植入粒子的排布情况。对瘤体大小的变化、症状的改善情况及患者的精神心理状况加强随访。结果 :① 4 7例晚期恶性肿瘤患者 ,治疗后 3～ 6个月发现肿块消失者 13例 (占 2 7.6 6 % ) ;肿块比原来缩小大于 5 0 %者 2 9例 (占 6 1.70 % ) ;肿块比原来缩小 1/ 3以上者 3例(占 6 .38% ) ;无效者 2例 (占 4 .2 6 % )。②主观症状明显改善及消失 39例 (占 82 .98% )。③ 2 6例肺癌患者 ,术后随访 9～ 32个月 ,最长生存已达 32个月 ,中位生存期为 2 1.5个月 ,术后 1年生存率为 88.4 6 % ,术后两年生存率为4 2 .31% ;而同期接受姑息手术 ,术中没有植入12 5I种子源的 14例肺癌患者 ,中位生存期仅 13.5个月 ,术后 1年生存率为 5 7.14 % ,术后两年生存率为 2 1.4 2 %。两组之间有显著性差异 (P <0 .0 5 )。所有患者术后均恢复良好而出院 ,未发现与种子源植入相关的并发症 ,未发现术后血象明显降低 ,无12 5I种子源脱落及迁移。12 5I种子源术中组织间植入治疗晚期恶性肿瘤适应证广 ,操作简便 ,安全 ,疗效显著 ,毒副作用小 ,可使肿瘤患者延长生命 。

放射性^(125)I种子源自动生产装置的研制

为提高^(125)I种子源的自动化生产水平,研制了一种放射性^(125)I种子源自动生产装置。该装置安装在铅屏蔽工作箱中,可自动完成源壳装夹、源芯入壳、焊接、卸料收集等一系列动作。该装置具有焊接成功率高、减少操作人员劳动强度、有效保证操作人员辐射安全等特点。