激光在眼科的发展论文

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。

眼睛上动刀须慎行从去年年底至今，国内媒体对于近视眼手术治疗的关注度空前提高，起因是英国《星期日泰晤士报》去年12月6日发表的题为《眼科手术对国民医疗服务系统太危险》的报道。报道称，鉴于一些患者经“准分子激光原位角膜磨镶术”（LASIK）治疗近视或远视后，近期出现视力下降、角膜强度减弱、感染、视网膜脱离等问题，其安全性令人担忧，英国政府医疗监管部门阻止在国家医疗服务系统进行准分子激光手术。该报道还指出：“眼部激光手术的失败率约为10％。”该文一出，在国际上引起极大反响。各国眼科医生、医疗机构纷纷发表意见，绝大多数人认为英国媒体对此事的报道存在“以偏概全”和“引用资料陈旧”等硬伤，夸大了LASIK手术存在的问题。尽管如此，经过国内媒体的转载，该报道仍然让我国数百万已经接受准分子激光近视眼治疗的人“心里咯噔一下”，让正在考虑接受这类手术治疗的人有些无所适从。一家公司的失误导致英国“国家系统”说“NO”权威数据我国激光手术总成功率达到95％以上据了解，英国政府医疗监管部门阻止在国家医疗服务系统进行准分子激光手术，起因主要是英国一家名为Boots的医药公司在为近视患者实施准分子激光手术后，患者发生了视物模糊、视力损害等问题，公司被迫关闭其下属9家准分子激光中心。各国专家认为，仅一家公司发生的问题并不能代表全球准分子激光手术的水平与真实情况。《星期日泰晤士报》那篇报道所指10％的失败率，引自《眼科学》杂志，从字面上看，指的是眼部手术（eyesurgery）的失败率，而不是仅指准分子激光手术。美国屈光手术质量保证委员会执行董事说：“我们是代表患者利益的组织，如果LASIK失败率真的那么高的话，我们会首先指出这一点。”据统计，2004年美国约120万人接受了LASIK手术，其并发症的发生率约3％，其中需要手术处理的严重并发症在％以下。自1990年起，英国国家医疗服务系统就开始向那些戴框架镜或隐形眼镜矫正视力不理想的患者提供LASIK手术，每年约800人，只占全英国LASIK手术年手术量的％。由于英国国家医疗服务系统提供的是免费医疗，所以它对LASIK手术说“NO”也是符合国际惯例的。但这并不意味着准分子激光手术在英国被禁止了，因此国内一些媒体关于“英国叫停准分子激光手术”的说法并不确切。国际眼科科学院（AOI）惟一的中国籍院士、中华医学会眼科学分会主任委员、北京协和医院眼科主任赵家良教授告诉记者，我国目前应用准分子激光手术矫正近视眼患者视力的总成功率已经达到95％以上。1993年3月北京协和医院在全国率先开展准分子激光近视治疗手术，至今已经积累数万例手术经验。2004年12月，《国际眼科杂志》刊登了一篇题为《屈光性角膜手术26743回顾》的论文，论文作者是北京协和眼科的李莹博士等。文章系统回顾总结了1993年5月至2003年5月在协和眼科接受准分子激光手术的患者26743例（44580眼）。在严格随访，保留完整资料的基础上，他们应用数学模式建立数据库，进行科学统计分析。研究结果表明：准分子激光屈光性角膜手术安全、有效，％的患者获得了良好的视力矫正。专家点拨世界上没有绝对安全的手术对各种近视眼手术都应辨证分析审慎开展今年四五月份以来，从上海、北京等地传出的消息表明，近视眼手术出现“返工潮”，一些综合性三甲医院的眼科，每月接诊因手术失败要求再次手术的患者近百人。据介绍，要求“返工”的患者中有近七成是十多年前接受过最早的近视眼有创手术——放射状角膜切开术（RK）的。而RK手术由于发生并发症的风险较高，已经被大多数医疗机构弃用了。RK手术曾一度在南方城市“风行”。据南方医科大学南方医院眼科副主任伍桂军教授介绍，RK手术是上世纪40年代由前苏联专家发明的，前苏联和日本做得比较多，上世纪80年代末90年代初中国。RK手术是建立在医学界对人的角膜解剖结构及生理功能认识还比较粗浅的基础之上，要由医生凭着自己的手感，在角膜周边部将角膜呈放射状切开，“这种手术对人眼的影响可以说是灾难性的。”伍桂军说。RK手术由于对角膜切得太深，术中角膜易穿孔、感染，术后患者的眼球有可能因外力作用而“四分五裂”。尤其可怕的，是日本医生对RK手术进行的“创新”，他们不从角膜上皮面一侧切，而是从不能够再生的角膜内皮面一侧“动刀”，致使不少患者付出永远失去光明的惨重代价。好在中国沿用的是前苏联的方法，而且RK手术基本上已被准分子激光手术替代了。专家指出，随着手术设备及检查仪器的不断更新，手术方法与技巧的不断改进，目前的准分子激光手术的安全性已较“RK时代”大大提高。准分子激光，是氟化氩气混合后产生的一种人眼看不见的超紫外线光束，属冷激光。这种光束可以分裂数层角膜分子键，使细胞组织汽化，但对周围组织无影响。准分子激光治疗近视是利用这种高效能的光束去改变眼睛角膜表面弧度，从而减低角膜的屈光力，达到准确矫正近视度数的目的。目前，一种以“个体化切削”为号召的新手术开始出现，即“波前像差引导下的LASIK手术”。医生将眼球像差仪分析系统与准分子激光机治疗系统连接，即可全面矫正人眼像差，使术后裸眼视力有可能接近或达到的人眼极限视力，代表了近视眼激光手术的最新发展趋势。赵家良教授指出，世界上没有绝对安全的手术。准分子激光手术从诞生至今也有10多年的历史了，目前这类手术在世界各地广泛开展，成千上万的人因此重新获得了清晰视力。光从这点就已充分说明，准分子激光治疗近视是有优势的。与此同时，准分子激光手术同其他任何手术一样，存在着一定的风险。更重要的是，由于该手术是在正常的角膜上动刀，是一种“锦上添花”的手术，不是非做不可的，因此，医疗机构对各种近视眼手术都应辨证分析，根据自己的条件审慎开展。患者在手术前，也应当对这类手术的风险有更为全面的了解，慎选医院，慎选医生，才有可能保障安全。李莹教授等所做的“协和屈光手术长期临床效果分析”得出的核心结论是：不同的手术方法有其适应症范围，LASIK手术适用于绝大多数患者，低度近视可选择各种手术方式，角膜薄的患者可选择LASEK；完善的术前检查、熟练的手术技巧、严格无菌操作、合理的术后用药是避免严重并发症的重要手段。市场巨大全国有600台准分子激光治疗机在运行卫生部已经发出1000多个“上岗证”米莉今年33岁，是北京某公司职员，1000多度的高度近视，曾经使她离了赛过“啤酒瓶底”的眼镜，寸步难行。今年春天她下决心与跟随自己几十年的“啤酒瓶底”说“拜拜”，于是到北京协和医院眼科接受了LASIK手术。摘掉眼罩的那一刻，她惊呆了：对面护士小姐黑黑的眉毛，细细的抬头纹竟那样清晰，一根根一条条都能数得出来！窗外的天是那样蓝，那样亮……她兴奋得一把楼住丈夫的脖子，一句“超级爽”，把屋子里的人全逗笑了。在2001年由世界卫生组织召开的有关会议上，各国专家曾讨论“屈光不正”（包括近视、远视和散光）的治疗问题，大家提出：“要把矫治‘屈光不正’当作防盲的重要任务来抓”。赵家良教授说，近视眼是我国面临的一个很大的公共卫生问题。1998年在世界卫生组织统一安排下，他和同事到北京郊区对5～15岁的学龄期儿童进行了近视眼患病率调查，发现5岁时男孩女孩近视都极少，女孩8岁以后患病率走高，到15岁达到55％，男孩则在10岁以后近视增多，15岁时达到37％。另据广东省视光学会负责人介绍，该会最近刚刚完成了历时8年的对广州296万名学生的视力调查，结果表明，广州市高中生、初中生、小学生的近视患病率分别为80％、60％和30％。更令人担忧的是，在幼儿园中，也有将近20％的孩子存在视力不良现象。跟三五年前相比，学生的近视患病率增长速度超过了10％……极其庞大的近视眼人群，由于就学、招工、招干、征兵以及像米莉一样追求更高生活质量等因素，形成一个潜力巨大的近视眼矫治需求市场。最新的统计表明，全国目前有多达600台准分子激光治疗机在运行。遍布全国各大中城市医院，甚至县级医院。2004年接受手术的病人达50余万，已经超过了白内障手术的病人，由此造成的市场竞争便不可避免地“白热化”。一些技术实力薄弱，设备（有的甚至引进国外淘汰设备）、环境差强人意的小医院为了拉患者，竞相压价，有的甚至以低于成本的价格“赔本赚吆喝”。伴随低价格而来的，必然是低水准，低质量，医生“手潮”且不说，操作流程也不规范，如原本应该一次性使用的手术器械，如角膜刀片，张三用完李四接着用，又如结膜冲洗液，本应一人用一瓶，但是小医院一瓶洗四五个患者，消毒不到位，极易发生感染……今年5月21～22日在京召开的“全国屈光手术高层研讨会”提供的信息也显示，目前准分子激光手术出现的问题大多集中在中小型医院。不少专家强调，准分子激光手术是一项复杂的系统工程。绝非仅依靠一位有经验的手术医生和一台先进的激光手术设备就能达到理想的手术效果。术前检查、手术设计、术中操作、患者配合、术后用药和护理、随访等等，每一个环节都与手术效果息息相关。因此必须抬高准入门槛，规范手术操作，加强行政监管。李莹目前是中华眼科学会角膜学组准分子激光手术领域的负责人，卫生部国家医学考试中心全国大型医用设备使用人员上岗资格考试专家组成员。据她介绍，为加强对包括准分子激光机在内的大型医疗设备准入和使用的监管，卫生部早在1998年，就委托中华医学会开始实施名为“大型医疗设备使用人员岗前培训”的国家级继续医学教育项目，培训后经考试合格者才发给上岗资格证书，迄今全国已经有1000多名有行医执照的眼科医生取得使用准分子激光机的资格。该培训每年举行一次，由最初的每次不足100人报名，到去年一下子报了近600人。李莹说，这一方面证实准分子激光手术的确“火了”，另一方面也说明准分子激光手术的规范管理越来越引起重视。近视眼手术不可能“根治”近视专家呼吁进一步加强广告监管去年一年，全国至少有50万人接受了准分子近视眼手术。这是不是意味着“中国又少了50万近视眼患者”呢？专家的回答是否定的。赵家良教授指出，现阶段对近视眼的所有治疗方法，都属于“对症”治疗，而不是“对因”治疗，准分子激光术只能“矫正视力”，而不能“根治”近视。每一个已经或即将接受准分子激光手术的患者都应当明确：手术只能让你摘掉眼镜，并不能改变你是近视眼的本质。举个简单的例子：如果术前近视1000度，术后裸眼视力达到，不用戴眼镜，虽然表面看起来和正常人无异，但你的眼内结构、视网膜还是原先的高度近视状态，所有高度近视可能发生的并发症，如青光眼、视网膜脱离等，都有可能发生，切莫因为不需要戴眼镜了，而忽略用眼卫生，忽略对眼睛的保护。而且，准分子激光手术并不是谁都能做的。以下情况的患者不宜做：年龄在18岁以下的少年儿童近视眼患者（因其眼屈光系统未发育定型）；近视度数不稳定，近年仍有逐年加深趋势者；眼部有活动性病变（如炎症、青光眼、严重干眼症等）者；角膜中央厚度小于450微米者；有其他严重眼病（如圆锥角膜等）或自身免疫性疾病、瘢痕体质及严重糖尿病的患者。另外，近视度数在1600度以上者，准分子激光手术不作为矫治近视的首选方法。“视觉质量是比视力更高层次的概念。”复旦大学附属眼耳鼻喉科医院准分子激光中心于志强博士说。它不仅要求达到以上的正常视力，还要求清晰、舒适、稳定，除了屈光度是正视状态外，还涉及像差、对比敏感度、夜间视力、泪膜稳定性等因素。目前的准分子激光技术只能提高裸眼视力，而不能提高视觉质量，相反，手术还可能导致视觉质量下降。如夜间视力下降。一部分300度以上的近视患者在准分子激光手术后早期通常会抱怨晚上的视力没有白天好，或者碰到阴雨天有视力下降的现象。事实上，这是准分子激光手术目前尚未克服的一个难题，主要原因就是手术使患者视觉对比敏感度下降和像差增大。明白了上述道理，人们对社会上形形色色夸大其辞的广告就能增强“免疫力”了。据悉，由于设备来源不同等原因，目前准分子激光手术治疗还缺乏统一的国家技术规范和标准。今年年初，由温州医学院牵头，北京协和医院、广州中山眼科中心、复旦大学附属眼耳鼻喉科医院等10余家医疗单位共同参与的国家“十五”攻关课题“提高屈光性角膜手术的安全性和有效性”研究正式铺开。这项大规模研究将进一步探索影响视觉质量的因素；探索如何在符合安全性、有效性、准确性、稳定性、最小损害的原则基础上，同样达到视光学上清晰、舒适、持久的要求。不少专家在接受记者采访时表示，加强行业指导，是现阶段规范准分子激光手术最重要，也是可操作性较强的一个切入点。要通过学术交流、科技攻关和组织协调，拿出全国适用的指导性意见。5月21～22日在京召开的全国准分子激光手术高层研讨会重点研究了“术前”问题，强调两个“严”字，一是严把病人入选关，一定要将那些患有糖尿病等自身免疫性疾病、高眼压、青光眼、角膜炎症等病人排除在外；二是严把医生入门关，即使通过卫生部（委托中华医学会）进行的培训，考试合格拿到上岗证书者，也不一定都让上手术台。要通过采取类似汽车司机“年检”一样的措施，加强对已经上岗的医生的监督管理。李莹介绍说，这次会后不久将推出准分子激光术前的指导性意见或建议。接下来，还将逐步对术中、术后等系列问题“各个击破”。赵家良教授透露，准分子激光手术的国家规范和标准将有望在年内出台。资料链接目前在我国开展较多的准分子激光手术有三种——LASIK：即“准分子激光原位角膜磨镶术”。是先在角膜表面用显微角膜刀形成角膜瓣，然后用准分子激光对中间角膜基质进行切削，之后再将角膜瓣复位。此方法保留了角膜上皮和前弹力层，因而最符合角膜的解剖生理。病人疼痛轻，视力恢复快（12小时之内），缺点是需要昂贵精密的仪器设备，对医生的技术水平和手术环境要求高，手术收费高。LASEK：即“准分子激光角膜上皮下磨镶术”。是用角膜上皮环钻切出一个上皮瓣，掀开上皮瓣后用准分子激光进行原位磨镶，以改变角膜的屈光度从而达到矫正近视散光的目的，而后复位上皮瓣，避免了LASIK手术制作角膜瓣时可能出现瓣制作不良的危险，适合角膜较薄的中低度近视眼患者。不足之处是视力恢复较慢，偶有角膜上皮下混浊，术后需滴用两个多月糖皮质激素。PRK：即“准分子激光屈光性角膜切削术”。它是利用准分子激光的特性直接对角膜光学区进行切削。手术设备及操作比较简单，成本较低，但是病人术后眼痛剧烈，且持续10天以上，术后需长期滴用糖皮质激素，有发生糖皮质激素性青光眼的危险，因此此手术在国内已渐渐失去市场。手术后服务的几种情况1、眼突或眼萎缩患者：因戴镜和近视的眼突或眼睛凹陷患者，一旦摘掉眼镜会非常影响形象，治疗眼突便成为这部分患者的必须。2、术后又患近视或近视散光较明显的患者。有部分近视患者因手术不完善或不彻底，导致手术后还有一部分散光或近视，严重影响视力，这时选用保守疗法就显得非常必要。但从理论分析表明，如果因手术失误所导致的散光用保守疗法难以取得理想效果，只有规则散光才有希望完全治愈。3、手术后重患近视。部分近视患者手术后因大量近距离用眼而重患近视，一般度数较轻，又不宜再行手术，保守疗法便成为首选。4、尽管从理论上讲，中高度近视术前的保守疗法是最佳选择，但对已实施手术又遭受并发症威协的患者进行保守疗法，防近视眼并发症就变得非常必要。5、手术后又患远视者。根据用进废退理论，这种情况得靠自我调节、配镜或重做手术，将眼睛的屈光度调节在一定范围内。近视眼手术适应性的考察及术后防治近视是逐步发展的，或者说人眼的屈光度也是不断发展变化的，只不过这个过程比较缓慢，不易被觉察吧了。总的来说，一部分人会长期相对稳定，另一部分人却不可能做到，因专业（或涉及相关工作）、生活习惯、用眼习惯等差别很大，导致眼睛屈光状态变化差别较大，有些人的近视会逐步发展，尤其对近用眼比较多的人来说，防治近视应是始终注意的问题。为什么人二十岁后视力基本稳定？首先，二十岁以前，绝大多数的调查对象是中小学生或大学生，这部分人容易调查与测试，而且因为升学压力较大等原因导致近视进展较快。但二十岁后，中学或大学毕业，人员分流，不那么集中，所以就没有准确的统计数字。其次，二十岁后人的身体发育基本停止或缓慢，身高等达到成人高度，升学压力消失或减轻，看书写字已能维持较远距离，如一尺以上，即便在学习负担、时间相同的情况下，近视的进展也会变慢。第三，二十岁后，生活环境相对比较确定，大多数人的近用眼程度大大降低，近视问题就不重要或消失，所以也就不被关注或关注少了。但情况并不全是这样，有调查表明，即便三十五岁以上的人，如打字员、作家、画家及经常上网和玩电脑游戏的人因为经常看近，也会患近视或导致近视加重。第四，二十岁后人的生长发育变慢，眼睛适应能力降，可塑性降低因而保持相对稳定，因而视力也维持相对稳定。所以，即便手术效果非常理想，也不要认为做完手术就万事大吉，这种想法是不现实的。不管手术与否，都要做到：1）保持用眼情况的稳定：根据用进废退理论，如果环境改变，眼睛会适应，一般说来，不能为防止眼疲劳而影响工作生活或学习，但适当调节一下，合理按排自己的生活并兼顾一下眼睛的健康还是必要的，如果经常上网的患者，适当减少上网时间，多到野外活动等，做些兼顾的努力还是必要的。2）另一种情况是近用眼过少，远用眼过多的人会因此产生老视，如果看近不足以抵消眼睛的自然恢复力，就容易在看近时产生眼疲劳、老花现象。3）手术时度数较高的人，因为这部分的人眼球结构并未改变，如果大量近距离用眼，近视眼并发症还会进一步发生发展，所以为防止并发症的发生和发展，让眼睛老花一点好，但最好不要再加重近视。有问题再看医生也是一种通常的选择，但合理的调理和平时的预防却是非常必要的，毕竞眼睛是自己的，爱护眼睛，关注眼睛健康是个永恒地话题。这样就有必要对出现的问题进行探讨和处理，应对方法及对策是：1、手术前的服务：从理论上讲，几百度甚至更高度数的近视通过非手术方式法解决最好，但考虑到治疗周期较长，而且需要患者的配合和一定的耐心，因此一种更合适的做法是在进行眼突治疗和降低屈光度数的努力后再进行手术比较可靠，这样对手术就无后顾之忧（假定手术效果理想）。2、眼球突出及重患近视者的治疗：新研究的仪器可很方便地解决这个问题，这是有手术打逄的患者应首先考虑的问题。3、近视眼手术中的欠矫： 即手术对屈光度的改变不到位，仍有部分近视度数。这时用仪器进行治疗，将有两种效果：一治近视，二治眼突及美容。因为治疗低度近视是不困难的，但用非手术方法治疗手术造成的散光疗效微弱。英国缘何叫停眼部激光手术据《中国中医药报》载：英国叫停眼部激光手术。“据海外媒体报道，由于担心患者的长期安全，英国政府医疗监督部门正在阻止国家医疗服务系统（NHS）进行眼部激光手术。国家诊疗标准化研究所对眼部激光手术进行了为期一年的评估，其评估结果是，有关此类手术安全的“现有证据”还不足以支持将此类手术在国家医疗服务系统推广。在“摘掉眼镜”的诱惑下，英国每年至少有10万人花费2000～3000英镑进行眼部激光手术，纠正近视。一些公司为了推销其眼部手术，对其效果和安全性进行了大量宣传。但国家诊疗标准化研究所的一份报告草稿说：“存在对该手术长期安全的担忧，在没有（得到国家医疗服务系统）特别同意的情况下，现有证据不足以支持进行该种手术。”报告说，虽然有证据表明，激光手术能帮助轻度近视者改善视力，但没有确凿证据能够证明许多公司所声称的手术安全性。该研究所指出，由于戴眼镜能安全地纠正近视，所以，“其他治疗手段一定要绝对安全才适合使用”。去年，美国《眼科学》杂志说，此类眼部手术的失败率是1／10，而不是大多数广告上所说的1／1000”。由上面的报道可以看出， 因"存在对该手术长期安全的担忧"且"现有证据不足以支持进行该种手术"---终于明白叫停的原因并非手术本身的问题，而是在若干年后手术可能导致的问题所产生的担心引起的。因为大范围开展激光治疗近视眼手术只是近几年的事，手术对短期内的效果可以评估，但长期效果如何并未得到证实，而要想证明近视眼手术是否成功,起码需要三十年甚至更长时间，我们还没有进行这么长时间的实验。也就是说，已进行激光手术的患者都是试验者了。所以，在对待近视眼手术的问题上一定要慎之又慎——1、如果认为激光一扫，近视全无，看来对此问题简单化了。2、所谓的千分之一，实际上是指手术本身即产生问题的。实际上相当一部分人出现了视疲劳或者说老视，这是不是手术问题？在《同仁在线》上说，有类似问题的好象是占25%。3、手术后二年、三年甚至更长时间出现老视的情况也应当是手术的一个后遗症（不认为手术成功），至少以英国人的标准是这样。从这篇报道可以看出，人家的最高目标并不是追求所谓的经济利益，而是追求科学和真理的态度，追求对人类有益的健康。

激光不同于普通光源，它具有良好的单色性和相干性，使得激光广泛地应用于各类机械加工领域，下面是我整理了激光技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!

简析激光切割技术

[摘 要]随着我国技术的发展，激光切割技术得到不断发展，应用范围日益广泛。本文主要是对激光切割技术的涵义、优点，国内外的发展现状及其数控激光切割技术的发展趋势进行分析论述，希望能够更好地了解应用激光切割技术。

[关键词]激光;激光技术;发展趋势

中图分类号：TG485 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2015)26-0097-01

激光技术是20世纪伟大的发明之一，自1960年第一台激光器问世以来，固体激光器、气体激光器、半导体激光器以及准分子激光器陆续诞生;激光不同于普通光源，它具有良好的单色性和相干性，很好的方向性，极高的能量密度，这些特点使得激光广泛地应用于各类机械加工领域，如激光切割、焊接、激光淬火、激光打标等等，而激光切割被认为是激光技术应用中最成熟的工艺。下文将对激光切割技术的相关内容进行详细的论述。

一、激光切割的概述

1.激光切割的涵义

激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术，也是激光加工中应用最早、使用最多的加工方法。激光切割是用聚焦镜将CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料，并使激光束与材料沿一定轨迹做相对运动，从而形成一定形状的切缝。激光切割技术经过近几年的发展，广泛应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门中。

2.激光切割的优点

激光切割技术具有以下优点：

第一，精度高：定位精度，重复定位精度。

第二，切缝窄：激光束聚焦成很小的光点，使焦点处达到很高的功率密度，材料很快加热至气化程度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。切口宽度一般为～。

第三，切割面光滑：切割面无毛刺，切口表面粗糙度一般控制在以内。

第四，速度快：切割速度可达10m/min，最大定位速度可达70m/min，比线切割的速度快很多。

第五，切割质量好：无接触切割，切边受热影响很小，基本没有工件热变形，完全避免材料冲剪时形成的塌边，切缝一般不需要二次加工。

第六，不损伤工件：激光切割头不会与材料表面相接触，保证不划伤工件。

第七，不受被切材料的硬度影响：激光可以对钢板、不锈钢、铝合金板、硬质合金等进行加工，不管什么样的硬度，都可以进行无变形切割。

第八，不受工件外形的影响：激光加工柔性好，可以加工任意图形，可以切割管材及其他异型材。

第九，可以对非金属进行切割加工：如塑料、木材、PVC、皮革、纺织品和有机玻璃等。

第十，节约模具投资：激光加工不需模具，没有模具消耗，无须修理模具，节约更换模具时间，从而节省了加工费用，降低了生产成本，尤其适合大件产品的加工。

十一，节省材料：采用电脑编程，可以把不同外形的产品进行整张板材料套裁，最大限度地提高材料的利用率。

十二，缩短了新产品制造周期：新产品试制，数量小，结构不确定、随时会改动，根本不能出模具，激光切割机大大缩短了新产品制造周期，减少了模具投入。

二、国内外激光切割技术的现状

激光切割是激光加工中应用最早、使用最多的加工方法。以日本为例，目前已拥有CO2激光切割机2万多台，约占全球激光加工机总量的1/3，其中80%为激光切割设备。据统计，自1995年以来，CO2激光切割机的年生产量已超过500台左右，其中YAG激光切割机100多台。而我国至今却只有600多台套激光切割机在使用中。因此，在我国，激光切割技术的推广和应用潜力很大。随着我国国民经济的飞速发展，许多传统产业需要改造，许多钣金加工领域有待开发，许多工业城市也需要建立激光加工中心。

三、数控激光切割技术的发展前景

1.高速、高精度激光切割机及切割工艺

我国的数控激光切割机生产，经过近20年的发展已取得了很大成就。但与国外先进产品相比，还有较大差距，主要表现在切割机的运行速度低，动态精度差，配套功能不够，切割工艺参数不完善和切割断面质量不易保证等。为了进一步提高产品质量和生产率，必须生产出新型的高速、高精度的激光切割机，以满足国内日益增长的生产需要，数控激光割机应具备专用切割工艺参数，配有激光专用自动编程系统及自动排料、套料系统，减少编程时间，提高板材利用率。数控激光切割机如安装交换工作台，则可以大大提高生产率，充分利用激光能源，降低生产成本。

2.厚板激光切割技术的应用范围想着重工业的方向发展

由于大功率CO2激光器光束模式的改进和激光切割技术进步，使厚板激光切割技术的应用逐渐增加，同时由于切割工艺采用CNC控制激光切割精度高，因此，用激光切割代替等离子、氧乙炔为主的中厚板切割的趋势正迅速增长，激光切割正从轻工业的钣金加工业向建筑机械、桥梁、造船等重工业方向发展。

3.三维高精度大型数控激光切割机及其应用领域

工艺技术三维数控激光切割机主要应用于汽车制造、航空、建筑及难以加工的大型立体钣金件。其主要特点是：床身刚性好、加工范围大;龙门式结构能实现高速、高精度的切割;三维激光切割头不仅能沿X、Y、Z轴作直线运动，且能进行C轴旋转.数控系统采用5轴或6轴联动系统，具有空间立体编程简单、操作方便和可靠性高的特点。目前国内企业对三维激光切割机已经有需求，随着市场和经济的快速发展，在汽车、航空、机车及工程机械等行业对三维激光切割机的需求将会不断增大，因此，开发出性能好、工作可靠、使用方便的三维激光切割机，将使我国激光切割机的水平大大提高一步。

4.数控激光切割技术在农机制造中的应用

农业机械种类繁多，更新换代迅速，新产品研制周期长，而且多数种类的产品都属于小批量生产，农机产品的钣金加工件一般采用4～6mm钢板，板金件种类多，并且更新快，传统的农机产品板金加工件通常采用冲床方式，模具消耗大，通常一个大型的农机生产厂家用于模具存放的库房就近300m2，由此可见，农机部件的加工如果仍然停留在传统的方式，将严重制约产品的快速更新换代与技术开发，而数控激光切割技术的柔性加工优势就体现出来了。

四、结束语

随着装备制造业的快速发展，我国数控激光切割成套设备已进入快速增长期，年增长率达50%以上。应用行业包括：汽车、船舶、航空、核工业、机械制造、钢铁、纺织、石油、激光加工中心等。在2006年全国激光加工学术年会上，专家们认为：到“十一五”末期，我国每年至少需要1500多台套高功率数控激光切割机，到“十二五”末期，我国高功率数控激光切割机市场需求量将达到10000台套，其中除了通用的激光切割机之外，对高速高精度激光切割机、大幅面厚板激光切割机、三维立体数控激光切割机、航天航空用有色金属激光器切割机等高性能激光切割系统的需求也与日俱增。

参考文献

[1] 邓家科、王中、朱付金、卢飞星.数控激光切割技术发展趋势与市场分析[J]，激光与光电子学进展，2009(5).

[2] 孙晓东、王松、赵凯华、李国庆.激光切割技术国内外研究现状[J]，热加工工艺，2012(9).

[3] 孙晓、蒋明、陈聪、高明、曾晓燕.三维激光切割在机械加工机床中的集成研究[J]，制造技术与机床，2015(1).

[4] 李文轩.激光技术应用及前景[J]，经营管理者，2014(33).

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