王颖880804
目 录一、激光加工的起源和原理-------------------------------------------------------5二、激光加工的特点---------------------------------------------------------------5三、激光加工的应用---------------------------------------------------------------6四、激光的发展趋势---------------------------------------------------------------7五、结论-----------------------------------------------------------------------------8六、致谢-----------------------------------------------------------------------------9现代制造技术特种加工---激光加工1、激光加工的起源和原理随着科学技术的发展和社会需求的多样化,产品的竞争越来越激烈,更新换代的周期也越来越短。为此,要求不但能根据市场的要求尽快设计出新产品,而且能在尽可能短的时间内制造出原型,从而进行性能测试和修改,最终形成定型产品。而在传统制造系统中,需要大量的模具设计、制造和调试等工作,成本高,周期长,已不能适应日新月异的市场变化。为了提高研发和生产速度,快速而精确地制作出高质量、低成本的模具和产品,能对市场变化做出敏捷响应,人们作了大量的研究和探索工作。随着工业激光器价格的不断下降和工业激光加工技术的日益成熟,给模具制造和产品生产工艺带来了重大变革激光加工是将激光束照射到工件的表面,以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。由于激光加工是无接触式加工,工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力,所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节,因此激光加工可应用到不同层面和范围上。2、激光加工的特点激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势:由于它是无接触加工,并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调,因此可以实现多种加工的目的。它可以对多种金属、非金属加工,特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。激光加工过程中无“刀具”磨损,无“切削力”作用于工件。激光加工过程中,激光束能量密度高,加工速度快,并且是局部加工,对非激光照射部位没有影响或影响极小。因此,其热影响区小,工件热变形小,后续加工量小。它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换,极易与数控系统配合,对复杂工件进行加工,因此是一种极为灵活的加工方法。使用激光加工,生产效率高,质量可靠,经济效益好。3、激光加工的应用激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度,靠光热效应来加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小,可加工各种材料。用激光束对材料进行各种加工,如打孔、切割、焊接、热处理等。 某些具有亚稳态能级的物质,在外来光子的激发下会吸收光能,使处于高能级原子的数目大于低能级原子的数目——粒子数反转,若有一束光照射,光子的能量等于这两个能相对应的差,这时就会产生受激辐射,输出大量的光能。激光加工的应用主要有以下几个方面:、激光打孔采用脉冲激光器可进行打孔,脉冲宽度为~1毫秒,特别适于打微孔和异形孔,孔径约为~1毫米。激光打孔已广泛用于钟表和仪表的宝石轴承、金刚石拉丝模、化纤喷丝头等工件的加工。 、激光切割、划片与刻字在造船、汽车制造等工业中,常使用百瓦至万瓦级的连续CO2激光器对大工件进行切割,既能保证精确的空间曲线形状,又有较高的加工效率。对小工件的切割常用中、小功率固体激光器或CO2激光器。在微电子学中,常用激光切划硅片或切窄缝,速度快、热影响区小。用激光可对流水线上的工件刻字或打标记,并不影响流水线的速度,刻划出的字符可永久保持(图1)。 图1激光刻字 、激光微调采用中、小功率激光器除去电子元器件上的部分材料,以达到改变电参数(如电阻值、电容量和谐振频率等)的目的。激光微调精度高、速度快,适于大规模生产。利用类似原理可以修复有缺陷的集成电路的掩模,修补集成电路存储器以提高成品率,还可以对陀螺进行精确的动平衡调节。 、激光热处理用激光照射材料,选择适当的波长和控制照射时间、功率密度,可使材料表面熔化和再结晶,达到淬火或退火的目的。激光热处理的优点是可以控制热处理的深度,可以选择和控制热处理部位,工件变形小,可处理形状复杂的零件和部件,可对盲孔和深孔的内壁进行处理。例如,气缸活塞经激光热处理后可延长寿命;用激光热处理可恢复离子轰击所引起损伤的硅材料。激光加工的应用范围还在不断扩大,如用激光制造大规模集成电路,不用抗蚀剂,工序简单,并能进行微米以下图案的高精度蚀刻加工,从而大大增加集成度。此外,激光蒸发、激光区域熔化和激光沉积等新工艺也在发展中。、激光焊接激光焊接强度高、热变形小、密封性好,可以焊接尺寸和性质悬殊,以及熔点很高(如陶瓷)和易氧化的材料。激光焊接的心脏起搏器,其密封性好、寿命长,而且体积小。4、激光的发展趋势激光加工用于再制造业和应用于其他制造业一样,有其不可替代的优点,并优于其它加工技术。激光加工用于再制造业是由相变硬化发展到激光表面合金化和激光熔覆,由激光合金涂层发展到复合涂层及陶瓷涂层,从而使得激光表面加工技术成为再制造的一项重要手段。它主要是采用5KW~10KWCO2高功率激光器及其系统。 与国际上激光加工系统相比,我国的激光加工系统差距甚大,仅占全球销售额的4%左右。主要表现为:高档激光加工系统很少,甚至没有;主力激光器不过关;微细激光加工装备缺口较大;而这些领域我国的生产 加工企业正在积蓄力量稳步进入,国内应用市场有很大发展空间。预测今后2-3年内,我国激光加工销售额将会由2008年的35亿人民币上升翻一倍,也就是说会达到70亿元产值。 国内各类制造业接受了激光加工技术,它可使他们的产品增加技术含量,加快产品更新换代,为适应21世纪高新技术的产业化、满足宏观与微观制造的需要,研究和开发高性能光源势在必行。目前正在积极研制超紫外、超短脉冲、超大功率、高光束质量等特征的激光,尤其是能适应微制造技术要求的激光光源更是倍受关注,并已形成国际性竞争。5结论本文对激光加工的原理、起源、应用、发展趋势等做了详细的介绍,并结合激光加工等常见的问题作出分析,对激光加工工艺的理解有一定的帮助。参考文献[1]刘晋春、赵家齐、赵万生.特种加工(第4版)[M].机械工业出版社,2007.[2]宋威廉,激光加工技术的发展[M].北京:机械工业出版社,2008.[3]赵万生.特种加工技术[M].北京:机械工业出版社,2004.[4]张辽远.现代加工技术[M].北京:机械工业出版社,2002.[5]刘振辉,杨嘉楷.特种加工[M].重庆:重庆大学出版社,1991.
你自己觉得
激光手术治疗屈光不正之利与弊 来源: 中国眼镜在线 作者:余永新 随着科学技术的不断发展,有关治疗和矫正屈光不正(屈光不正包括近视、远视、散光)的方法和手段日新月异,有手术方法、有戴RGP、有戴OK镜、有戴软性隐形眼镜、有戴框架眼镜等。因为许多屈光不正的治疗方法在众多商家的参与下,使之商业化味道很浓。在商业的炒作下,顾客被铺天盖地的广告宣传迷失了方向。现今,手术方法越来越多地被年轻一族的屈光不正患者所采用,特别是有些商家只宣传其优点而淡化模糊其缺点,典型的例子是对于准分子激光手术(PRK、LASIK、PTK)治疗屈光不正的夸大宣传,在不实广告宣传的误导下,许多患者以为该项技术是万能的,完全不知道其可能产生的后遗症和危险。 例如,上海某医科大学附属医院眼科通过调查显示,好多病人单纯是为了摆脱对眼镜的依赖而选择激光手术;有的病人则是从美容的角度考虑激光手术。德高望重有权威的医学专家认为,仅仅是为了摆脱眼镜或隐形眼镜,而在正常眼睛上进行激光手术,是得不偿失的。 LASIK激光治疗屈光不正是上世纪90年代提出,是现在最常用的一种。术前必须要做眼底检查、眼压的测量、A型超声波、角膜地形图和屈光等的检查,然后进行术前表面麻醉,切开眼睛角膜的一部分,在被切开角膜瓣的下方即角膜基质层做激光切削,最后将切开的那部分角膜瓣复位,术后要点抗菌素和一些激素类药水。 那么,激光手术在治疗近视方面究竞有哪些优点和缺点呢? 激光治疗近视的优点:对于低度数和中度数屈光不正的顾客效果较理想,近视反弹率低,通过做手术可以在一段时间内暂时不需戴眼镜。 激光治疗近视目前存在的问题及弊端也是很明显的:因为此手术问世不久,目前眼科专家对其远期效果还无法统计和确定;有的患者在术后很长一段时间内要点眼药水,否则眼睛会干燥不适,有的甚至要点一辈子眼药水。此外,在手术的过程中和手术之后容易出现以下并发症: 1、角膜瓣偏离中心,角膜瓣对位不良,角膜瓣皱褶,角膜层间碎屑或血液残留; 2、激光切削偏离中心,角膜刀切穿角膜; 3、术后终生性眩光和眩目:在高度数近视较多见,看东西时有光晕; 4、欠矫或过矫:此种情况出现将要再次手术,再次手术后效果不很理想; 5、视力反弹:特别对高度近视的患者,术后几年视力开始下降; 6、最佳矫正视力下降:做手术后达不到配眼镜时所能达到的视力; 7、阅读困难,干眼症,角膜敏感性下降,疼痛; 8、不规则散光:几乎所有病人在术后有不同程度的不规则散光。 9、角膜感染,弥漫性层间角膜炎,角膜中心岛的形成: 10、角膜周边变性或瘢痕的形成,角膜中心色素沉着。 基于以上种种原因,若抛开利益的趋使,大多数医生是不愿意给近视的人做激光手术的。不管上述后遗症的发病率有百分之几,只要诸多并发症中的任何一种,落在某位做此手术患者的身上,将会是终身遗憾和不幸。因为我们的眼睛只有一双,光明是无价之宝。更危险的是,按照严格的医疗规定,一个角膜刀只能用于一只眼睛,然而,时下里一些医院或近视治疗中心,为了获得高额利润,一个角膜刀重复使用,就像经常有报道说医院的透析管重复使用一样。因此,在做此手术之前,不要单独听取某方的片面之词,一定要认真考虑,反复权衡。另一方面,此项手术费用昂贵,要花费好几千元,望广大屈光不正的患者要仔细权衡利弊,三思而后行。 参考文献:1、王康孙《眼科激光新技术》(人民军医出版社2002年3月) 作者单位:深圳博士眼镜有限公司昆明分区 参考资料: 激光治疗近视,目前成为许多想“摘掉眼镜,”的人所推崇的方法,不过,在做这个手术前,可要注意它可能带来的后遗症。 目前激光治疗的方法多采用准分子激光角膜切削术(PRK)及准感分子激光原位角膜磨削术(LASIK)。在眼的屈光系统中,角膜的屈光力占全部屈光力的70%,角膜屈光力的轻度改变即能明显影响近视的度数。PRK及LASIK两种手术正是通过切削中央角膜,使之变薄而降低其屈光力来达到矫正近视目的的。PRK多应用于治疗中低度近视,但由于破坏了角膜的正常解剖结构,术后可出现角膜上皮下雾状浑浊、青光眼或高眼压、眩光和回退等并发症。LASIK可以保持前部角膜组织的正常解剖结构,能够减轻术后角膜组织愈合反应所引起的上皮下浑浊和屈光回退,预后性较好,术后恢复和稳定性也较好,适合于中高度近视和近视散光的治疗。但LASIK也可能出现并发症,如感染、欠矫或过矫、角膜穿透、医源性角膜散光、继发性圆锥角膜、角膜瓣不规则、眩光等等。这些并发症如果及时发现并处理得当,大部分不会留下后遗症,也不会影响疗效。但是有些并发症确实妨碍视力恢复,比如术前近视术后过矫成高度近视;或术前无散光,术后成为高度散光等等。如果手术致存留的角膜太薄,则无法采用再次手术予以补救。又如,术中角膜穿透或术后继发严重的圆锥角膜,都可能令患者不得不接收角膜移植手术,给患者带来新的麻烦。 而且,眼部激光手术对年龄也有要求。若年龄小于18岁则不适合做,因为18岁以下者眼球未发育完全,屈光状态尚未稳定,故手术效果也不稳定。若盲目接受手术,一两年后视力极有可能回退。因此,两种手术均要求患者年龄在18~55岁之间,近视度数稳定2年以上。最佳手术的年龄是25岁至30岁。严重干眼病、突眼症及眼睑关闭不全、青光眼、单眼患者等是手术的绝对禁忌症。由于术后可能出现眩光的现象,所以司机等特殊职业者,需要慎重考虑手术。即使通过手术取得了良好的裸眼视力,也要定期检查眼底及视力。 近视激光手术安全问题调查 在做近视激光手术的患者中,约占一成的患者需要“返工”。这个数据与英国《眼科学》杂志公布的10%的失败率基本一致。而在一些条件较差的医院,成功率甚至低于70%。那么近视眼准分子激光手术的安全性到底如何呢? 像魔术一样的手术 5月19日下午2点,北京同仁医院眼科中心屈光专科。如同往常一样,30平方米的候诊室里挤满了患者。他们并不是普通的眼病患者,而是一群在医学上被称为屈光异常的人,近视、远视或者散光———入眼光线经过角膜和晶体的折射后不能聚焦在视网膜上。 在这里,准分子激光手术将重塑他们眼角膜的曲率。外科医生利用的是波长在紫外光谱内的一种不可见光,它可以非常精确地打断角膜细胞的分子键,使角膜组织汽化,而对其他组织不会产生丝毫热损伤。 手术室从下午1点正式开放,一直做到将近5点结束。记者看到,患者十几人一批,鱼贯而入,鱼贯而出。 尽管手术需要雕磨玉石般的精细技巧,但时间却是难以想象地简短。从眼部麻醉到结束,只需大约5分钟的时间。检查室的一位护士说,这个下午总共做了60例患者,“差不多每天都是这样,少的时候也有20-30人。” 候诊室的墙上,挂满了“患者须知”。一篇《目前广泛开展的准分子激光手术》介绍说,在准分子激光角膜切削术(PRK)、准分子激光上皮下角膜磨镶术(LASEK)和准分子激光原位角膜磨镶术(LASIK)三种术式中,适用范围最广、迄今被临床证实最为安全有效的是LASIK. 来自河北的近视患者刘晓明排在了这一天的最后一批。两天前,她专门从老家赶到北京同仁医院检查,在排除了各种手术禁忌症后,医生为她选择了LASIK.这次手术花费了她大半年的工资:一只眼4368元,加上手术前后的检查用药,总共在9500元左右。而如果是在老家做,至少可以节省3000元。 “我没敢在小医院做,最近不是说有很多做过这个手术的人都需要返工吗?”刚走出手术室的她说。 第二天,她发现看电视时已经不用戴眼镜了,电话里她欣喜不已,“真是像魔术一样,医生说我的视力能恢复到.”但随即,她又开始对传闻担忧。 返工潮令人担忧 “返工潮”的消息首先来自上海。15年前,针对近视眼的放射状角膜切开术( RK)曾经风靡一时。但是几年后,许多接受了这项手术的患者开始出现严重的术后并发症,导致视力回退。媒体说,在上海的一些三甲医院眼科,一年内重做手术的数量要超过600人,并且以每年20%的速度递增。 在北京,情形同样不容乐观。最近有报道说,在一些医院,“每月来做近视激光手术的人有1000多人,而同时做‘返工’手术的患者就有近百人”,约占患者总数的一成。 由此带来的疑问显而易见:虽然15年前兴起的 RK技术因其自身的缺陷早已被淘汰,取而代之的是更安全的PRK、LASEK或者LASIK,但在15年后这些技术会不会步 RK的后尘? 在早些时候,国际上也传来类似警告。去年12月15日,英国临床优化研究所(NICE)公布题为《关于LASIK手术治疗屈光不正的指引》的报告指出,对广泛的使用来说,目前证据太少,还不足以表明这种手术方法的长期安全性,LASIK不应作为临床常规使用,不应该在不做进一步研究、不经批准的情况下纳入国家医疗服务体系(NHS)。 在报告中,NICE还统计了四项临床数据,发现术后出现角膜瓣溶解、角膜瓣过薄、角膜瓣位置偏离等有关角膜瓣问题的发生率大约是4%,角膜烧灼感的发生率为5%,角膜组织增生的发生率约为2%。 《星期日泰晤士报》抢在NICE报告发布之前对此进行了报道,它还援引美国新泽西医学院的赫什()博士发表在《眼科学》上的论文数据,称此类手术的二次手术率为1/10,而不是许多广告中所说的1/1000.这篇报道在世界范围内引起震惊,被称为“英国叫停准分子激光手术事件”。 随即,英国广播公司也做了跟进报道。NICE的介入医疗咨询委员会主席布鲁斯。坎贝尔教授在接受其采访时说,因为视力矫正可以通过戴眼镜或隐形眼镜这样安全的方式解决,因此任何对眼睛有风险的治疗方法如LASIK都需要特别关注。 坎贝尔教授还警告说,有少数人在接受LASIK手术后视力更差了,眼科专家正在关注这种手术可能的长期副作用。 不过,英国广播公司的报道显得更为客观,它还采访了多位临床医生,他们对NICE的报告普遍表示失望。 美国的眼科手术界同样反驳了NICE的报告。2004年,美国有120万例眼科激光手术,而英国只有10万例,USAeyes在其网站上讽刺说,如果术后并发症的发生率真有那么高,首先发现的也应该是美国。 新的结论? 国内媒体的报道,再次引发公众对准分子激光手术的质疑。从5月20日起,记者先后致电NICE、英国维多利亚女王医院视力中心以及《眼科学》杂志那篇论文的作者赫什博士。 5月26日,英国维多利亚女王医院视力中心主任谢拉兹。达亚(Sheraz Daya)博士以电子邮件回复了本报的提问。 记者:目前LASIK在英国的临床应用如何?公众是否接受这项手术? 达亚: L ASIK在英国不如其他国家流行,原因有几方面,一是英国人天性中的保守倾向和对安全的过度关心,二是LASIK还没有进入NHS(相当于福利医疗———编者注),英国人不习惯于在医疗方面花自己的钱。 记者:这个手术的长期安全性有保障吗? 达亚:只要医疗程序正确,病人没有禁忌症,就没有问题。 记者:但是 NICE已经提出了警告。 达亚: N ICE的报告非常差劲,用的数据很旧。由于没有新数据包括进去,因此关于“英国临床实践经验很少”的推论是不正确的。NICE的报告并没有充分考虑到英国在这方面的水平和实践经验。据我了解,有关问题正在重新评估之中,我们相信新的结论应该是不同的。 记者:《眼科学》曾经发表文章,说需要进行二次手术的患者达到1/10,在你们的治疗中心,这个数字是多少? 达亚:二次治疗或修正并不算是失败,这是以前人们的误解。几年来,我们自己中心的手术二次治疗率为2%,引进飞秒激光角膜板层刀技术后,现在进一步下降到%。我个人认为,如果现在还有10%(的失败率),将感到羞耻,在2005年,不希望在一些好的医疗中心发生这种现象。 记者:你现在对这项技术有什么新的看法? 达亚:这项技术非常好,是代表未来方向的技术,我们能够利用这项技术改变那么多人的生活,是真的令人难忘啊! 赫什博士也否定了人们对其文章中1/10的误解,“我说的10%是二次手术率,它经常用来达到更好的视力效果,现在LASIK发生并发症小于1%。” NICE则表现得极其谨慎。在多次联系中,公共关系经理伍德沃德均表示,坎贝尔教授非常重视,“正在研究你的采访问题,将在稍后给予答复。” 问题依然存在 在NICE的报告公布后,中国的眼科学界在两个月前也组织了一次讨论。中华医学会眼科分会主任委员赵家良说,他们的主要观点都发表在今年第5期《大众医学》杂志上,“目前没有新的补充”。 LASIK是目前世界公认的最安全、有效的屈光手术,这一点,他们并没有异议,但“手术是否能成功,与手术设计、医生技术水平、激光设备好坏等因素密切相关”。我国于1993年引进PRK,随后又开展了LA SIK,总体水平与世界先进水平同步,“而一些水平低、条件差的医疗机构也在开展准分子激光手术,通过低价竞争,这种现象让人担忧。” 赵家良教授估计,近两年在国内做过这项手术的患者超过100万。他说,其实任何手术都有风险,准分子激光手术也一样,而且它只是一种锦上添花的手术,不是非做不可,患者在选择时一定要慎重。 在同仁医院眼科中心屈光专科的术前知情同意书上,就罗列了21项可能出现的严重后果:如遇严重感染,需要异体角膜替代,以至严重影响视力;存在过矫、欠矫和屈光回退的可能;病理性近视有时术前无法确定,有出现术后发展的度数比原有度数更高的可能;任何屈光程度的患者均有二次手术的可能…… “虽然手术并发症出现的可能性很低,但是,我们要把这些情况清楚地告诉每一个病人,准分子激光手术也是一种微创伤手术,不能使100%的病人均能达到预期的效果。”这个专科的副主任周跃华博士说。 不过,医生本身的技术掌握、设备的可靠性和医疗程序的规范执行,也可以让LASIK这样精细的手术趋于完美。据周跃华提供的数据,同仁医院一次手术达到预期效果的比例占到95%以上,从1993年至今,没有出现严重的并发症。 “二次手术并不等于失败,因为每个病人本身的条件不同,而有些手术本身的设计就是分二次完成,如年龄较大的高度近视患者。”他说。 但一些地区显然在安全性上存在漏洞。5月16日-19日4天的时间里,同仁医院就收治了3例严重的LASIK并发症患者。在他们的病历上,周跃华写下了“角膜瓣破碎”、“角膜瓣溶解”的诊断,而原因他并不愿意过多解释,“因为处在同仁这个位置上,不便评说其他医院。” 像这样的手术失败病例,同仁医院每年都要遇到上百次。《大众医学》披露,“一些医院的成功率在70%以下,情况不容乐观。”一个在业内已经不是秘密的秘密是,一些医院为了降低成本,直接购买了国外的二手设备 ======================== 当您面对大大小小的医院铺天盖地的广告,各家医院都说自家的设备如何新,如何先进,医生如何高明,在选择时着实让您不知所措。 建议在您消费选择时要理智冷静,要警惕市场上叫的最响的鱼贩子,往往是臭鱼!医疗广告常有水分和夸大! 1。选设备要注意误区: 准分子激光治疗近视常见误区: A. 激光仪究竟第几代最好? 答:全世界并无统一的“代”来标志激光的先进性!切勿盲目相信广告和媒体的宣传!因为全世界有一二十个厂家生产准分子激光, 每个厂家均有各自的更新换代数,只有同一厂家的第几代才有可比性。 B. 准分子激光的光斑是不是愈小愈好? 答:非也!光斑太小,发射频率一定时,会使手术时间延长而影响手术。 C. 激光设备是不是越新越好? 答:非也,科技更新尤其是医学更新往往需要时间的验证5至10年,新的机器需要医生适应熟悉,就像新汽车要有磨合期一样. D. 如何知道设备的好坏? 答:数据最有说服力! 全世界主要准分子激光设备 : 波长 能量 扫描 时间 德国英博乐 193nm 120-180 高斯 6秒 专利 德国爱丽斯 193 134 飞点 22秒 美国威视 193 140 飞点 25 美国鹰视 193 130 飞点 18 日本尼德克 193 130-150 旋转 30 (其它略) 从上表可以看出各种激光数据基本一样,但是手术的时间却有差别!由于时间愈短,角膜暴露时间少,减少干燥,手术效果好,病人在手术台上配合好, E.跟着广告走! 2。选医院不如选医生:常言道:“山不在高,有神则灵,水不在深,有龙则名”,“拜佛要拜佛祖”,而不盲目拜“大庙”。因为有时“庙小神大”,然而有的“庙大神小”,与其拜“大庙”不如求“真神”。 此外,手术医生的资历,不仅要看学位高低,更要看实际临床经验,该医生在近视领域所处的地位。有多少例近视激光手术经验?有多少年的近视激光手术历史?手术医师是否有足够的经验?是否有过失败的记录?做过近视手术的人效果如何? 您可以直接和手术医生面谈,也可从侧面了解。 3。该手术是否有保险 此外,手术医生的资历,不仅要看学位高低,更要看实际临床经验,该医生在近视领域所处的地位。真所谓:“山不在高,有神则灵,水不在深,有龙则名”,求“佛祖”不求“小神”,拜“大庙”不如求“真神”,因为有时“庙”小“神”大,有时“庙”大“神”小,与其拜大庙不如求真神。 ★小松博客原创整理.转载请注明★ 激光近视眼手术的原理是利用准分子激光,在电脑控制下,修理黑眼球表面的角膜组织,使它光滑、规则、弯曲度刚好达到光线聚焦到眼底黄斑上的位置。如果做得不够光滑规则,则表现为散光,如果弯曲度不到位,出现术后近视矫正不足或过头的情况。手术疗效是否满意还受到:1.设备与工程师调试的好坏。2.医师技术的高低。3.病人配合与生物反应这三个重要因素的影响。 激光近视手术目前有两种。一种叫做激光角膜切削术(PRK),激光从角膜表面修理。它只适合以下的近视,太高的近视做PRK,易造成角膜疤痕混浊。另一种手术叫做激光角膜层间镶嵌术(Lasik),是采用特制的刀具把角膜层间劈开,制成角膜瓣,在角膜基质内进行激光修理;高度近视和低度近视都适合,手术难度较大,易出现角膜瓣的并发症。我的两位女儿和都做了激光近视手术,效果都不错,但问她们的感受,姐姐说“不后悔”。妹妹却说:“怎么不后悔,我死也不再做了”,说明激光近视手术有利也有弊! 利:1、是当前最安全可靠矫治近视眼的方法,不论是国内外的报道,还是我们自己的实验,对或以下的近视眼患者来说,术后长期稳定的裸眼视力,92%≥,70%≥。对以上的高度近视眼来说,近视度数越高,手术后的长期效果越差。 2、与同样的美、德、日先进国家的设备和技术的收费相比,国内的手术收费标准十分低廉,只有上述国家的¼-1/6。 3、国内医师临床经验丰富,初步估计,手术病例数已超过30万人。因技高价廉,已吸引不少国外人士来华手术。 4、快捷。激光照射只需几十秒钟,不需住院。 弊:1、手术疗效并非十全十美,总有少数手术患者出现了并发症,个别患者甚至出现感染、眼球穿孔等严重并发症,造成矫正视力下降甚至失明,由于激光手术是在健眼上进行,这种眼本来配上矫正眼镜后视力能完全恢复,如果因手术致使视力下降的话,则是得不偿失的。从这一点来看,手术患者都带有一定的冒险性。下决心手术时,医师与患者都要三思而行。 2、目前激光近视手术在我国开展似乎有些滥,少数单位用商业化操作,广告言过其实,不在技术水平上下功夫,增加了产生并发症的可能性。 3、准分子激光设备与技术仍在不断发展,少数单位不能跟上其发展,致使患者遭受不应有的损失。
海诺地暖
激光发展史激光以全新的姿态问世已二十余年。然而,发明激光器的历程却鲜为人知,至于发明者如何从事艰难曲折的探索,就更少人问津了。其实,每一项重大发明,都是科学家们智慧的结晶,里面包涵着他们的汗水和心血。自然,激光器的发明也不例外。 说得准确些,对激光的研究,只是到了20世纪50年代末才出现一个崭新阶段。在此之前,人们只对无线电波和微波有较深研究。科学家们把无线电波波长缩短到十米以内,使得世界性的通讯成为可能,那是30年代的事情。后来,随着速调管和空穴磁控管的发明,科学家便对厘米波的性质进行研究。二次世界大战中,由于射频和光谱学的发展,辐射波和原子只间的联系又重新被强调。大战期间,科学家们发明并研制了雷达(战争对雷达的制造起了推动的作用)。从技术本身来说,雷达是电磁波向超短波、微波发展的产物。大战以后,科学家又开创了微波波谱学,目的是探索光谱的微波范围并把其推广到更短的波长。当时,哥仑比亚大学有一个由汤斯()领导的辐射实验小组,他们一直从事电磁方面以及毫米辐射波的研究。1951年,汤斯提出了微波激射器(Maser全称Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation)的概念。经过几年的努力,1954年汤斯和他的助手高顿(J. Cordon)、蔡格(H. Zeiger)发明了氨分子束微波激射器并使其正常运行。这为以后激光器的诞生奠定了基础。当时,汤斯希望微波激射器能产生波长为半毫米的微波,遗撼的是,激射器却输出波长为1。25cm的微波。微波激射器问世以后,科学家就希望能制造输出更短波长的激射器。汤斯认为可将微波推到红外区附近,甚至到可见光波段。1958年,肖洛()与汤斯合作,率先发表了在可见光频段工作的激射器的设计方案和理论计算。这又将激光研究推上了一个新阶段。现在,人们都知道,产生激光要具备两个重要条件:一是粒子数反转;二是谐振腔。值得注意的是,自1916年爱因斯坦提出受激辐射的概念以后,1940年前后就有人在研究气体放电实验中,观察到粒子反转现象。按当时的实验技术基础,就具备建立某种类型的激光器的条件。但为什么没能造出来呢?因为没有人,包括爱因斯坦本人没把受激辐射,粒子数反转,谐振腔联系在一起加以考虑。因而也把激光器的发明推迟了若干年。在研究激光器的过程中,应把引进谐振腔的功劳归于肖洛。肖洛长期从事光谱学研究。谐振腔的结构,就是从法——珀干涉仪那里得到启示的。正如肖洛自己所说:“我开始考虑光谐振器时,从两面彼此相向镜面的法——珀干涉仪结构着手研究,是很自然的。”实际上,干涉仪就是一种谐振器。肖洛在贝尔电话实验室的七年中,积累了大量数据,于1958年提出了有关激光的设想。几乎同时,许多实验室开始研究激光器的可能材料和方法,用固体作为工作物质的激光器的研究工作始于1958年。如肖洛所述:“我完全彻底地受到灌输,使我相信,可以在气体中做的任何事情,在固体中同样可以做,且在固体中做得更好些。因此,我开始探索、寻找固体激光器的材料…...”的确,不到一年,在1959年9月召开的第一次国际量子电子会议上,肖洛提出了用红宝石作为激光的工作物质。不久,肖洛又具体地描述了激光器的结构:“固体微波激射器的结构较为简单,实质上,它有一棒(红宝石),它的一端可作全反射,另一端几乎全反射,侧面作光抽运。”遗撼的是,肖洛没有得到足够的光能量使粒子数反转,因而没获成功。可喜的是,科学家迈曼()巧妙地利用氙灯作光抽运,从而获得粒子数反转。于是,1960年6月,在Rochester大学,召开了一个有关光的相干性的会议,会议上,迈曼成功地操作了一台激光器。7月份,迈曼用红宝石制成的激光器被公布于众。至此,世界上第一台激光器宣告诞生。激光具有单色性,相干性等一系列极好的特性。从诞生那天开始,人们就预言了它的美好前景。20多年来,人们制造了输出各种不同波长的激光器,甚至是可调激光器。大功率激光器的研制成功,又开拓了新的领域。1977年出现的自由电子激光器,机制则完全不同,它的工作物质是具有极高能量的自由电子,人们可以期望通过这种激光器,实现连续大功率输出,而且覆盖频率范围可向长短两个方向发展。现在,激光应用已经遍及光学、医学、原子能、天文、地理、海洋等领域,它标志着新技术革命的发展。诚然,如果将激光发展的历史与电子学及航空发展的历史相比,你不得不意识到现在还是激光发展的早期阶段,更令人激动的美好前景将要来到。 能发1954年制成了第一台微波量子放大器,获得了高度相干的微波束。1958年.肖洛和.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围,并指出了产生激光的方法。1960年.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962年.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后,激光器的种类就越来越多。按工作介质分,激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器,其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束,激光波长可覆盖从微波到X射线的广阔波段。按工作方式分,有连续式、脉冲式、调Q和超短脉冲式等几类。大功率激光器通常都是脉冲式输出。各种不同种类的激光器所发射的激光波长已达数千种,最长的波长为微波波段的毫米,最短波长为远紫外区的210埃,X射线波段的激光器也正在研究中。 除自由电子激光器外,各种激光器的基本工作原理均相同,装置的必不可少的组成部分包括激励(或抽运)、具有亚稳态能级的工作介质和谐振腔( 见光学谐振腔)3部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态,为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位,从而实现光放大。谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向,从而使激光具有良好的定向性和相干性。 激光工作物质 是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系,有时也称为激光增益媒质,它们可以是固体(晶体、玻璃)、气体(原子气体、离子气体、分子气体)、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求,是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转,并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去;为此,要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。 激励(泵浦)系统 是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同,可以采取不同的激励方式和激励装置,常见的有以下四种。①光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的,整个激励装置,通常是由气体放电光源(如氙灯、氪灯)和聚光器组成。②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的,整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。③化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的,通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。④核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。 激光器的种类是很多的。下面,将分别从激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面进行分类介绍。 按工作物质分类 根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类:①固体(晶体和玻璃)激光器,这类激光器所采用的工作物质,是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的;②气体激光器,它们所采用的工作物质是气体,并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同,而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等;③液体激光器,这类激光器所采用的工作物质主要包括两类,一类是有机荧光染料溶液,另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子(如Nd)起工作粒子作用,而无机化合物液体(如SeOCl)则起基质的作用;④半导体激光器,这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用,其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入),在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间,通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转,从而产生光的受激发射作用;⑤自由电子激光器,这是一种特殊类型的新型激光器,工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束,只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射,原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域,因此具有很诱人的前景。 按激励方式分类 ①光泵式激光器。指以光泵方式激励的激光器,包括几乎是全部的固体激光器和液体激光器,以及少数气体激光器和半导体激光器。②电激励式激光器。大部分气体激光器均是采用气体放电(直流放电、交流放电、脉冲放电、电子束注入)方式进行激励,而一般常见的半导体激光器多是采用结电流注入方式进行激励,某些半导体激光器亦可采用高能电子束注入方式激励。③化学激光器。这是专门指利用化学反应释放的能量对工作物质进行激励的激光器,反希望产生的化学反应可分别采用光照引发、放电引发、化学引发。④核泵浦激光器。指专门利用小型核裂变反应所释放出的能量来激励工作物质的一类特种激光器,如核泵浦氦氩激光器等。 按运转方式分类 由于激光器所采用的工作物质、激励方式以及应用目的的不同,其运转方式和工作状态亦相应有所不同,从而可区分为以下几种主要的类型。①连续激光器,其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出,可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行,以连续光源激励的固体激光器和以连续电激励方式工作的气体激光器及半导体激光器,均属此类。由于连续运转过程中往往不可避免地产生器件的过热效应,因此多数需采取适当的冷却措施。②单次脉冲激光器,对这类激光器而言,工作物质的激励和相应的激光发射,从时间上来说均是一个单次脉冲过程,一般的固体激光器、液体激光器以及某些特殊的气体激光器,均采用此方式运转,此时器件的热效应可以忽略,故可以不采取特殊的冷却措施。③重复脉冲激光器,这类器件的特点是其输出为一系列的重复激光脉冲,为此,器件可相应以重复脉冲的方式激励,或以连续方式进行激励但以一定方式调制激光振荡过程,以获得重复脉冲激光输出,通常亦要求对器件采取有效的冷却措施。④调激光器,这是专门指采用一定的 开关技术以获得较高输出功率的脉冲激光器,其工作原理是在工作物质的粒子数反转状态形成后并不使其产生激光振荡 (开关处于关闭状态),待粒子数积累到足够高的程度后,突然瞬时打开 开关,从而可在较短的时间内(例如10~10秒)形成十分强的激光振荡和高功率脉冲激光输出(见技术'" class=link>激光调 技术)。⑤锁模激光器,这是一类采用锁模技术的特殊类型激光器,其工作特点是由共振腔内不同纵向模式之间有确定的相位关系,因此可获得一系列在时间上来看是等间隔的激光超短脉冲(脉宽10~10秒)序列,若进一步采用特殊的快速光开关技术,还可以从上述脉冲序列中选择出单一的超短激光脉冲(见激光锁模技术)。⑥单模和稳频激光器,单模激光器是指在采用一定的限模技术后处于单横模或单纵模状态运转的激光器,稳频激光器是指采用一定的自动控制措施使激光器输出波长或频率稳定在一定精度范围内的特殊激光器件,在某些情况下,还可以制成既是单模运转又具有频率自动稳定控制能力的特种激光器件(见激光稳频技术)。⑦可调谐激光器,在一般情况下,激光器的输出波长是固定不变的,但采用特殊的调谐技术后,使得某些激光器的输出激光波长,可在一定的范围内连续可控地发生变化,这一类激光器称为可调谐激光器(见激光调谐技术)。 按输出波段范围分类 根据输出激光波长范围之不同,可将各类激光器区分为以下几种。①远红外激光器,输出波长范围处于25~1000微米之间, 某些分子气体激光器以及自由电子激光器的激光输出即落入这一区域。②中红外激光器,指输出激光波长处于中红外区(~25微米)的激光器件,代表者为CO分子气体激光器(微米)、 CO分子气体激光器(5~6微米)。③近红外激光器,指输出激光波长处于近红外区(~微米)的激光器件,代表者为掺钕固体激光器(微米)、CaAs半导体二极管激光器(约 微米)和某些气体激光器等。④可见激光器,指输出激光波长处于可见光谱区(4000~7000埃或~微米)的一类激光器件,代表者为红宝石激光器 (6943埃)、 氦氖激光器(6328埃)、氩离子激光器(4880埃、5145埃)、氪离子激光器(4762埃、5208埃、5682埃、6471埃)以及一些可调谐染料激光器等。⑤近紫外激光器,其输出激光波长范围处于近紫外光谱区(2000~4000埃),代表者为氮分子激光器(3371埃)氟化氙(XeF)准分子激光器(3511埃、3531埃)、 氟化氪(KrF)准分子激光器(2490埃)以及某些可调谐染料激光器等⑥真空紫外激光器,其输出激光波长范围处于真空紫外光谱区(50~2000埃)代表者为(H)分子激光器 (1644~1098埃)、氙(Xe)准分子激光器(1730埃)等。⑦X射线激光器, 指输出波长处于X射线谱区(~50埃)的激光器系统,目前软X 射线已研制成功,但仍处于探索阶段[编辑本段]激光器的发明 激光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就。它使人们终于有能力驾驶尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的发光过程,从而获得产生、放大相干的红外线、可见光线和紫外线(以至X射线和γ射线)的能力。激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。 激光器的诞生史大致可以分为几个阶段,其中1916年爱因斯坦提出的受激辐射概念是其重要的理论基础。这一理论指出,处于高能态的物质粒子受到一个能量等于两个能级之间能量差的光子的作用,将转变到低能态,并产生第二个光子,同第一个光子同时发射出来,这就是受激辐射。这种辐射输出的光获得了放大,而且是相干光,即如多个光子的发射方向、频率、位相、偏振完全相同。 此后,量子力学的建立和发展使人们对物质的微观结构及运动规律有了更深入的认识,微观粒子的能级分布、跃迁和光子辐射等问题也得到了更有力的证明,这也在客观上更加完善了爱因斯坦的受激辐射理论,为激光器的产生进一步奠定了理论基础。20世纪40年代末,量子电子学诞生后,被很快应用于研究电磁辐射与各种微观粒子系统的相互作用,并研制出许多相应的器件。这些科学理论和技术的快速发展都为激光器的发明创造了条件。 如果一个系统中处于高能态的粒子数多于低能态的粒子数,就出现了粒子数的反转状态。那么只要有一个光子引发,就会迫使一个处于高能态的原子受激辐射出一个与之相同的光子,这两个光子又会引发其他原子受激辐射,这样就实现了光的放大;如果加上适当的谐振腔的反馈作用便形成光振荡,从而发射出激光。这就是激光器的工作原理。1951年,美国物理学家珀塞尔和庞德在实验中成功地造成了粒子数反转,并获得了每秒50千赫的受激辐射。稍后,美国物理学家查尔斯·汤斯以及苏联物理学家马索夫和普罗霍洛夫先后提出了利用原子和分子的受激辐射原理来产生和放大微波的设计。 然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”,对于激光器到底能否研制成功,在当时还是很渺茫的。 但科学家的努力终究有了结果。1954年,前面提到的美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器,成功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器或振荡器的先例。 汤斯等人研制的微波激射器只产生了厘米波长的微波,功率很小。生产和科技不断发展的需要推动科学家们去探索新的发光机理,以产生新的性能优异的光源。1958年,汤斯与姐夫阿瑟·肖洛将微波激射器与光学、光谱学的理论知识结合起来,提出了采用开式谐振腔的关键性建议,并预防了激光的相干性、方向性、线宽和噪音等性质。同期,巴索夫和普罗霍洛夫等人也提出了实现受激辐射光放大的原理性方案。 此后,世界上许多实验室都被卷入了一场激烈的研制竞赛,看谁能成功制造并运转世界上第一台激光器。 1960年,美国物理学家西奥多·梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里,勉强赢得了这场世界范围内的研制竞赛。他用一个高强闪光灯管来刺激在红宝石水晶里的铬原子,从而产生一条相当集中的纤细红色光柱,当它射向某一点时,可使这一点达到比太阳还高的温度。 “梅曼设计”引起了科学界的震惊和怀疑,因为科学家们一直在注视和期待着的是氦氖激光器。 尽管梅曼是第一个将激光引入实用领域的科学家,但在法庭上,关于到底是谁发明了这项技术的争论,曾一度引起很大争议。竞争者之一就是“激光”(“受激辐射式光频放大器”的缩略词)一词的发明者戈登·古尔德。他在1957年攻读哥伦比亚大学博士学位时提出了这个词。与此同时,微波激射器的发明者汤斯与肖洛也发展了有关激光的概念。经法庭最终判决,汤斯因研究的书面工作早于古尔德9个月而成为胜者。不过梅曼的激光器的发明权却未受到动摇。 1960年12月,出生于伊朗的美国科学家贾万率人终于成功地制造并运转了全世界第一台气体激光器——氦氖激光器。1962年,有三组科学家几乎同时发明了半导体激光器。1966年,科学家们又研制成了波长可在一段范围内连续调节的有机染料激光器。此外,还有输出能量大、功率高,而且不依赖电网的化学激光器等纷纷问世。 由于激光器具备的种种突出特点,因而被很快运用于工业、农业、精密测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面,并在许多领域引起了革命性的突破。比如,人们利用激光集中而极高的能量,可以对各种材料进行加工,能够做到在一个针头上钻200个孔;激光作为一种在生物机体上引起刺激、变异、烧灼、汽化等效应的手段,已在医疗、农业的实际应用上取得了良好效果;在通信领域,一条用激光柱传送信号的光导电缆,可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量;激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距等方面外,多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。 今后,随着人类对激光技术的进一步研究和发展,激光器的性能将进一步提升,成本将进一步降低,但是它的应用范围却还将继续扩大,并将发挥出越来越巨大的作用。
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参考文献1 J . C. Knight , T. A. Birks , P. St . J . Russell et al . . All2silicasin
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1�人们对原子是否是组成物质的最小微粒这一古老的课题的进一步认识是从汤姆生发现电 子开始的.因为原子中出现了比原子更小的粒子,说明原子本身不是组成物质的最小微粒
光纤激光器简单点讲就是在一些掺杂(如镱等)光纤上加泵浦光源(一般是LD)进行激励,产生较小功率的激光,然后再通过合束装置,将几个模块产生的激光进行耦合,以达到高