DIOMED半导体激光治疗声带良性病变的临床观察

目的 :观察半导体激光治疗声带良性病变的临床效果。方法 :采用DIOMED半导体激光接触式和非接触式工作模式及连续、5W输出和单脉冲 (0 1s)、1 3W输出方式 ,对 1 2 3例声带良性病变患者进行治疗。结果 :对声带微小良性病变 (<1mm)采用非接触式单脉冲、1 3W输出 ;中等大小病变 (1～ 3mm)采用接触式连续、5W输出 ;较大病变 (>3mm) ,先采用非接触式连续、5W输出 ,继采用接触式连续、5W输出进行治疗。总有效率为 :声带小结 91 % ;声带息肉 97% ;乳头状瘤 80 % ;声带白斑 1 0 0 %。结论 :DIOMED半导体激光多种工作参数的选择可针对不同病变及其范围的声带良性病变进行有效治疗。

DIOMED半导体激光在治疗声带良性病变中的应用

目的探讨半导体激光治疗声带良性病变的手术配合。方法采用DIOMED半导体激光接触式和非接触式工作模式及连续或脉冲输出,对60例声带良性病变患者进行治疗。结果对声带微小良性病变(<1mm)采用非接触式单脉冲、12W输出;中等大小病变(1～3mm)采用接触式连续、5W输出;较大病变(>3mm),先采用非接触式连续、10W输出,继采用接触式连续、5W输出进行治疗。总有效率为:声带小结96%;声带息肉97%;乳头状瘤84%;声带白斑100%。结论DIOMED半导体激光多种工作参数的选择可针对不同病变及其范围的声带良性病变进行有效治疗。

DIOMED-30半导体激光治疗嵌甲型甲沟炎

目的观察DIOMED-30半导体激光治疗嵌甲型甲沟炎的临床效果。方法将嵌甲型甲沟炎患者245例分为观察组和对照组,观察组133例接受DIOMED-30半导体激光治疗,对照组112例接受传统治疗(Winograd术),比较两组手术时间、术中出血量、创面愈合时间、术后复发率。结果观察组术中出血量明显少于对照组(P<0.05),术后复发率明显低于对照组(P<0.05),手术时间、创面愈合时间两组差异无统计学意义(P>0.05)。结论 DIOMED-30半导体激光治疗嵌甲型甲沟炎,术中出血少,术野清晰,手术简便快速,病甲切除彻底,复发率低,基本能起到根治作用。

半导体激光剜除术对前列腺增生患者尿动力学、血清睾酮、PSA水平的影响

目的探讨半导体激光剜除术对前列腺增生患者尿动力学、血清睾酮、前列腺特异抗原(PSA)水平的影响。方法前瞻性选取2021年2月至2023年2月在大庆龙南医院就诊的90例前列腺增生患者作为研究对象,按随机数字表法将其分为观察组与对照组,每组各45例。观察组行半导体激光剜除术,对照组行前列腺电切术。比较两组围手术期指标、术后并发症及手术前后的残余尿量(PVR)、最大尿流率(Qmax)、睾酮、PSA、国际前列腺症状评分(IPSS)、生活质量量表(QOL)。结果观察组的手术时间、术中出血量、术后膀胱冲洗时间、术后留置导管时间、住院时间分别为(69.88±10.26)min、(40.23±6.28)mL、(20.04±5.19)h、(2.96±0.81)d、(4.29±1.12)d,均显著少于对照组[(77.76±9.74)min、(64.11±8.75)mL、(27.83±8.34)h、(4.61±1.51)d、(6.02±1.45)d],差异均有统计学意义(P<0.05)。两组术后残余尿量均较术前显著降低,Qmax均较术前显著升高,观察组残余尿量为(9.04±2.37)mL,低于对照组[15.08±4.24)mL],Qmax为(26.97±8.02)mL/s,高于对照组[(18.55±7.23)mL/s],差异均有统计学意义(P<0.05)。两组术后血清睾酮、PSA水平均较术前显著降低,观察组血清睾酮、PSA水平分别为(18.71±1.04)mmol/L、(4.36±1.08)ng/mL,均低于对照组[(21.05±1.15)mmol/L、(8.08±1.69)ng/mL],差异均有统计学意义(P<0.05)。两组术后IPSS、QOL评分均较术前显著降低,观察组IPSS、QOL评分分别为(6.10±1.25)、(1.23±0.29)分,均低于对照组[(8.23±1.31)、(1.77±0.56)分],差异均有统计学意义(P<0.05)。观察组术后并发症总发生率为13.33%,显著低于对照组(31.11%),差异有统计学意义(P<0.05)。结论半导体激光剜除术在改善前列腺增生患者尿动力学及血清睾酮、PSA水平等方面效果优于前列腺电切术。

封装工艺对半导体激光器偏振特性的影响

研究了封装工艺对半导体激光器偏振度的影响,包括封装结构、热沉材料、焊料组分、焊料厚度、烧结压力以及烧结温度等方面。通过对功率25W、波长976nm单管半导体激光器封装工艺进行优化,实现了该半导体激光器应力匹配封装,进而提高了其偏振度。研究结果表明,在金锡焊料厚度6~8μm、金锡焊料中金组分77%~79%、烧结温度320℃、烧结压力50gf(1gf=9.8mN)、预热时间10s、降温速率6℃/s等工艺条件下,该半导体激光器横电(TE)模式偏振度测试值达到97.9%~98.6%。

内置温控多模耦合半导体激光器研究

随着半导体激光光源在通信、探测等领域应用的不断扩展,常规多模半导体光纤耦合模块功率温度特性不能满足使用需求,因此有必要研制高稳定性多模耦合半导体激光器。研制了一种内置温控的多模耦合半导体激光器。针对器件的封装耦合进行了光纤耦合设计和散热设计,并对制作的器件的光电参数进行了测试,重点测试了宽温范围内的输出功率与功率变化率。测试结果表明:光纤芯径为105μm、数值孔径(NA)为0.22时,室温下光纤输出功率大于3.1 W,耦合效率达到94%以上;在温度范围-45~70℃内,典型温度点下输出功率变化率低于1%。该内置温控多模耦合半导体激光器的研制为半导体激光器在泵浦领域的进一步应用提供了技术参考。

半导体激光术与高频电刀手术治疗牙龈瘤患者的效果对比

目的回顾性对比半导体激光术与高频电刀手术治疗牙龈瘤患者的效果。方法收集新乡医学院第一附属医院2021年5月至2023年10月收治的60例牙龈瘤患者的临床资料,依照手术方式分为两组。激光组(30例)接受半导体激光术治疗,电刀组(30例)接受高频电刀手术治疗,比较两组术后2周临床治疗效果、手术相关指标(手术时间、术中失血量)、不同时间点(术前及术后12、24、48 h)疼痛程度[视觉模拟评分(VAS)]、术前及术后1周龈沟液炎症因子水平[超敏C反应蛋白(hs-CRP)、白细胞介素-1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)]、并发症。结果两组术后2周治疗有效率、总并发症发生率差异无统计学意义(P>0.05);激光组手术时间较电刀组长,术中失血量较电刀组少(P<0.05);两组VAS评分的时间、组间、交互效应有统计学意义(P<0.05),同时随着时间推移呈降低趋势,且激光组低于电刀组(P<0.05);术后1周,两组龈沟液hs-CRP、IL-1β、TNF-α水平均降低,且激光组低于电刀组(P<0.05)。结论半导体激光术与高频电刀手术治疗牙龈瘤的效果相当,但与高频电刀手术相比,半导体激光术的手术时间稍长,而术中失血量少,疼痛程度轻,并能降低龈沟液炎症因子表达水平。

应用于半导体激光器的高精度温控系统设计

面向半导体激光器温控系统的高精度、高速与高集成化的需求,设计了一款高精度、快速响应、高集成化、低成本的数模混合架构温控系统。该系统以FPGA为控制核心,硬件部分包括由三线制惠斯通电桥、仪表放大器、模数转换器组成的温度信号采集与调理模块,全桥降压电路驱动模块,热电制冷器模块等。针对热敏电阻和电桥的非线性误差,提出了一种可变控温零点的温度信号调理方法,该方法基于迭代与多目标最优化算法,提高了控温精度,同时降低了仪表放大器与模数转换器的指标要求,从而降低了系统成本。针对温度滞后大、延迟高的特点,控温策略采用了抗饱和积分的PID(AWPID)自动控制方法,从而降低超调,加快收敛速度。测试结果表明,该温控系统在-45~75℃的温度范围内,实现了±0.02℃的控温精度,相较于固定控温零点的温控系统最大0.1951℃的控温精度提高了89.7%。与传统PID控制算法相比,AWPID控制算法将超调从9.13%降低到1.5%,将稳定时间从41 s降低到30 s。稳定性测试表明,该温控系统能够在长时间内保持±0.02℃的控温精度,满足稳定性要求。该系统具有高精度、快速响应、高集成化、低成本的特点,为半导体激光器的复杂应用场景提供了高精度的温度保障。

半导体激光器驱动器的SPICE仿真及其在气体传感系统的应用

为了提高激光器的工作可靠性和稳定性,借助TINA-SPICE软件对其驱动电路进行辅助设计,并通过电调制和光电检测系统实验检验设计效果。对驱动器的恒流输出电路的幅频特性和瞬态响应进行仿真,预测潜在的电流振荡现象,并提出一种用于补偿环路增益的易用方案。通过对比补偿前后的仿真曲线,验证了该方案的可行性。在此基础上,以STM32H743作为中央处理核心,通过触摸屏图形化设置和监测驱动电流参数,从而调度激光器驱动电路的运行。在296 K环境温度下,利用该电路进行半导体激光器电调制特性实验,通过拟合波长与电流得到调制系数为0.045 cm-1/mA。进一步地,将该控制器引入基于红外光谱吸收技术的气体传感系统,完成了对甲烷气体的定量分析。分析结果表明,所设计的电路能稳定地驱动激光器并实现对波长的精准调制,获得的气体传感系统的检测下限低于8 ppm。

650nm半导体激光对形觉剥夺性近视豚鼠视网膜厚度的影响

目的比较不同照射时长650 nm半导体激光对形觉剥夺性近视(FDM)豚鼠视网膜厚度的影响。方法通过头套法建立豚鼠单眼形觉剥夺性近视模型,分为正常对照组(n=10)、单纯遮盖组(n=10)和遮盖+激光照射组(n=30),遮盖+激光照射组的豚鼠每天接受两次650 nm激光照射,根据不同照射时长又分为3 min组(n=10)、6 min组(n=10)和12 min组(n=10)。4周后通过带状光检影镜测量每组豚鼠的屈光度值,用光学相干断层扫描仪(OCT)测量每组豚鼠后极部视网膜厚度,分析比较各组间豚鼠眼球屈光度和视网膜厚度的差异。结果单纯遮盖组豚鼠屈光度较正常对照组有明显近视形成(P<0.05),各遮盖+激光照射组的豚鼠屈光度值均较单纯遮盖组减小,其中6 min和12 min激光组较3 min激光组的近视屈光度减少(P<0.05),但6 min激光组与12 min激光组豚鼠的近视屈光度无明显差异(P>0.05)。单纯遮盖组豚鼠后极部视网膜厚度较正常组明显变薄(P<0.05),各遮盖+激光照射组的豚鼠视网膜厚度均较单纯遮盖组视网膜厚度有所增加(P<0.05),6 min和12 min激光组均较3 min激光组豚鼠视网膜厚度增加(P<0.05),但6 min激光组与12 min激光组豚鼠的视网膜厚度无明显差异(P>0.05)。结论650 nm半导体激光可以控制豚鼠形觉剥夺性近视的发展,并改善其视网膜厚度变薄的趋势。

精准温度控制半导体激光治疗仪及其可靠性分析

目的探究影响基于保偏光纤温度传感器的半导体激光治疗仪功率稳定输出的关键因素,探索实用化的激光治疗系统光电子器件可靠性分析方法。方法基于可靠性框图法,对系统光电子器件及其外围电路建立可靠度(RSL)、失效率(λSL)和平均寿命(LSL)分析模型,分析使用环境、运行时间(t)和工作温度(T)对系统运行可靠性的影响。基于加速寿命模型分别在室温大驱动电流(T=25℃、I=2.5 A)、高温工作电流(T=50℃、I=1.5 A)和高温大驱动电流(T=50℃、I=2.5 A)条件下,测试LSL与T、I以及T和I相互作用条件下的关系。结果仿真结果表明,λSL随T的增加而增加,LSL随T的增加而降低,RSL随T和t的增加而降低,在I为1.5 A、T为50℃的条件下,λSL、LSL、RSL估计值分别为5.229×10-51/h、17824.500 h、0.11418。实验结果显示,LSL分别为22873、17693和4780 h,实验测试结果与仿真结果吻合。结论基于本研究所提方法,可结合系统架构、设计方法、使用环境,分析计算出设备的λSL是否满足使用规范,进而预测出设备的RSL与LSL,为设计制造与临床使用提供数据支撑。

光动力疗法与半导体激光辅助治疗重度牙周炎的疗效比较

目的比较光动力疗法(PDT)与半导体激光(DL)辅助龈下刮治和根面平整术(SRP)治疗重度牙周炎的临床疗效。方法筛选成年重度牙周炎患者30例作为研究对象,采用自身对照试验,每位受试者选3个象限,每个象限各选取1颗探诊深度(PD)≥7 mm且病损情况相似的磨牙作为指数牙,共90颗,共355个位点,3颗磨牙被随机分为SRP组(单独SRP治疗,118个位点)、DL组(SRP治疗后1周进行DL辅助治疗,122个位点)、PDT组(SRP治疗后1周进行PDT辅助治疗,115个位点)。比较三组治疗前后的PD、临床附着水平(CAL)、探诊出血(BOP)阳性位点、牙周致病菌[牙龈卟啉单胞菌(P.g)、伴放线共生杆菌(A.a)、福赛斯坦纳菌(T.f)]菌量。结果治疗前SRP组、DL组、PDT组的PD分别为(7.87±0.82)、(7.97±0.72)、(7.93±0.83)mm,治疗后6周PD分别为(5.43±1.25)、(5.17±0.79)、(5.13±0.90)mm,治疗后12周PD分别为(5.07±1.05)、(4.77±0.78)、(4.73±0.83)mm;治疗前SRP组、DL组、PDT组的CAL分别为(8.37±0.49)、(8.43±0.57)、(8.40±0.62)mm,治疗后6周CAL分别为(6.17±0.75)、(5.78±0.62)、(5.73±0.64)mm,治疗后12周CAL分别为(5.83±0.61)、(5.52±0.56)、(5.47±0.57)mm。治疗前,三组PD、CAL水平比较,均无统计学差异(P>0.05)。治疗后6、12周,三组PD、CAL水平较治疗前有所改善,且DL组、PDT组的CAL均优于SRP组(P<0.05);治疗后12周,三组PD、CAL较治疗后6周略降低,但差异不具有统计学意义(P>0.05)。治疗后6周SRP组、DL组、PDT组BOP阳性位点占比分别为78.0%、67.2%、65.2%,治疗后12周,SRP组、DL组、PDT组BOP阳性位点占比分别为77.1%、62.3%、59.1%,均低于治疗前的94.1%、93.4%、94.8%,且治疗后12周DL组、PDT组BOP阳性位点占比持续下降,低于SRP组(P<0.05);但治疗后12周DL组与PDT组BOP阳性位点占比比较,差异不显著(P>0.05)。治疗后6、12周三组P.g、A.a、T.f菌量均低于治疗前,治疗后6周DL组、PDT组的P.g、A.a、T.f菌量均低于SRP组,治疗后12周DL组、PDT组的A.a、T.f菌量均低于SRP组(P<0.05);但治疗后12周,DL组与PDT组的A.a、T.f菌量比较以及三组的P.g菌量比较,均无显著差异(P>0.05)。结论PDT和DL辅助SRP治疗磨牙区重度牙周炎在短期内具有一定的疗效,且对牙周致病菌A.a、T.f有明显的抑制作用。

半导体晶圆检测关键连续波深紫外激光光源研制

深紫外激光是半导体领域的关键光源。基于非线性频率变换的全固态深紫外激光具有结构紧凑、价格低廉等优势,有广泛需求。受限于晶体非线性系数较线性介电常数小数个数量级,深紫外激光通常以具有高峰值(千瓦级)的脉冲形式获得,连续波深紫外激光效率较低,其实用化极其困难。高峰值的紫外激光通常会对半导体表面及内部产生损伤,限制了半导体晶圆缺陷等装备的应用和发展。

高功率半导体激光器阵列质量检测

高功率半导体激光器具有广泛的应用前景,然而,激光器的可靠性制约着其发展和应用。文章将半导体激光器的失效归类为封装工艺的缺陷、导热基板性能的限制、热沉设计存在的问题和腔面退化等不同的失效模式,对引起失效的原因和机理进行分析和探讨。根据统计结果,可以看出焊接工艺的缺陷、铟焊料的电迁移、散热基板的低导热率和腔面污染等因素产生的局部高温是造成器件失效的主要原因,从而改进封装工艺,提高激光器的可靠性。

基于合束的500 W蓝光半导体激光模块化研究

为了满足新能源汽车电池制造、航空航天高反射材料铜的焊接和金属3-D打印领域的应用需求,采用空间合束以及偏振合束方法,研制出基于150 W阵列式蓝光单元的500 W蓝光半导体激光模块。实现了快轴上发光单元内部的光束叠加、慢轴上多个发光单元交叉加密输出,消除发光死区,将4个独立发光单元的激光合束为一个方形光斑,增加功率密度而不影响光束质量;并研究了激光模块热效应与冷却特性,设计出激光模块稳定输出方案。结果表明,最终输出蓝光激光快轴发散角0.4°,慢轴发散角0.02°,发光功率501 W,整体效率81.3%,功率波动小于0.7%。本研究成果为进一步研制4 kW大功率蓝光半导体激光器提供了基本合束模块。

半导体激光器抗辐照性能无损检测系统的研制

半导体激光器的电导数和低频电噪声参数可以反映器件的内部缺陷,与器件抗辐照性能具有相关性。介绍了基于电导数技术和低频电噪声技术设计的半导体激光器抗辐照性能检测系统,能够测量并提取激光器电导数及低频电噪声参数。通过微小剂量辐照前后的敏感参数对半导体激光器进行抗辐照性能评价,具有灵敏、无损等优势。

低重复频率被动锁模半导体碟片激光器

锁模半导体碟片激光器(semiconductor disk laser,SDL)兼具输出功率高与光束质量好的优点,但半导体增益介质ns量级很短的载流子寿命限制了锁模脉冲重复频率的降低,因而在一定程度上限制了锁模脉冲峰值功率的提高.本工作中增益芯片内较浅的量子阱所对应的载流子寿命相对较长,结合特殊设计的较小饱和通量的半导体可饱和吸收镜(semiconductor saturable absorption mirror,SESAM),获得了低重复频率、高峰值功率的被动锁模SDL.当温度为12℃时,利用六镜谐振腔产生的被动锁模激光脉冲重复频率低至78 MHz,为迄今为止在SESAM锁模SDL中所获得的最低重复频率.锁模SDL的平均输出功率为2.1 W,脉冲宽度为2.08 ps,对应的脉冲的峰值功率12.8 kW,为已有报道最高值的近2倍.

高功率1150 nm垂直外腔面发射半导体激光器

针对目前激光医疗、食品药品检测等领域对橙黄色激光的应用需求,开展了高功率基频光1150 nm垂直外腔面发射半导体激光器(VECSEL)研究。提出激光谐振腔内大尺寸基模光斑外腔结构,使VECSEL腔内模式匹配较大泵浦光斑尺寸,实现了高功率激光输出;提出增益峰-腔模失谐结构,增益峰与腔模温漂系数不同,高泵浦功率下具有良好的增益峰-腔模匹配,实现高泵浦功率工作下的激光波长稳定控制。制备的VECSEL器件在1150 nm激光波长的输出功率达到9.38 W,并获得良好的圆形对称的输出光斑形貌,光斑在正交方向上的发散角分别为7.3°和7.5°。