4. Заключение

Опыт использования лазерных скальпелей в медицинских учреждениях показал реальную возможность улучшения качества лечения и уменьшения страдания пациента при одновременном сокращении послеоперационного периода и сроков лечения. Существует возможность увеличения области хирургических вмешательств, выполняемых амбулаторно или в стационаре режиме в течение одного дня, что позволит сократить время пребывания пациента в больнице и следовательно сократит количество койко-мест, что приведет к экономии государственного бюджета.

5. Список используемой литературы:

1. Смирнов Е. А., Черниговский В. В. Автоматизированный расчет и проектирование приборов квантовой электроники: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ, 2005.

2. Пихтин А. Н. Оптическая и квантовая электроника. М.: Высш. шк., 2001.

3. Технологические лазеры: Справочник / Под ред. Г.А. Абильситова. М.: Машиностроение, 1991. Т. 1. 431 с.

4. Сэм М.Ф. Лазеры и их применение // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 6. С. 92-98.

Расчет параметров активной среды

Первым шагом в определении параметров АС является нахождение ее геометрических размеров: протяженности LАС и диаметра dАС, которые зависят от требуемого уровня генерации лазера Pл (Wл). Строгая зависимость Pл от LАС и dАС достаточно сложна. C ростом LАС экспоненциально увеличивается усиление АС, но одновременно возрастают дифракционные потери внеосевого излучения. На практике для оценки Pл (Wл), которую можно получить от лазера определенной протяженности АС, пользуются понятием удельной мощности P1, Вт•м – 1 (энергии W1, Дж•м-1) - мощности (энергии), излучаемой АС протяженностью 1 м. P1 (W1) зависит как от типа АС, так и от мощности лазера в целом. Возрастание dАС сопровождается увеличением объема АС и, как следствие, повышением Pл (Wл). Но одновременно с ростом dАС падает усиление АС, ограничивая рост Pл, например в CO2- лазерах вследствие ухудшения условий охлаждения центральных областей АС.

Анализ характеристик серийных лазеров и экспериментальные данные показали, что в первом приближении с достаточной для инженерных расчетов точностью зависимости P1 = f (Pл), W1 = f (Wл), dАС = f (Pл), dАС = f (Wл) можно аппроксимировать линейными функциями. Для определения P1 и dАС методом линейной аппроксимации следует воспользоваться сводкой данных, содержащейся в табл.1.. Граничные значения диапазонов изменения указанных параметров Пi (P1, W1, dАС) и мощности Pл (энергии Wл) излучения выбранного типа лазера, приведенные в сводке, можно использовать для графического нахождения искомого параметра Пx (рис.3а) по рассчитанному ранее значению необходимой мощности (энергии) излучения проектируемого лазера.

Рис.3а. Определение параметров лазеров методом линейной аппроксимации

Далее находится протяженность активной среды лазера как:

L_АС = P_л^расч /P₁ или L_АС = W_л^расч /W₁.

Искомый параметр П_x может быть определен и алгебраически с помощью линейной функции вида П_x = a + bx, где а = П_x^min, b – наклон зависимости П_i = f (Pл). Для части газоразрядных лазеров существуют оптимальные разрядные условия, обеспечивающие максимум генерации, которые требуют инвариантности произведения давления газа р на диаметр разрядного канала dАС. Для таких ГРЛ начальное давление газа или газовой смеси находится делением приведенных в табл.1. произведений (р dАС)опт на рассчитанное значение dАС. В тех случаях, когда (р dАС)опт отсутствуют, давление газа находится методом линейной аппроксимации с учетом возможного диапазона изменения.

После расчета геометрии АС необходимо внимательно изучить и выписать из табл.1. сведения, относящиеся к АС проектируемого лазера. Они будут использованы в последующих расчетах. В нижней части табл.1. приведены справочные данные для самопроверки результатов расчета. Таблица 1

Параметры газовых активных сред и лазеров на их основе

Параметр	He-Ne			He-Cd			He-Se		Ar+		Kr+		CO2
λ, мкм	0,63	1,15	3,39	0,32		0,44		0,53		0,5		0,65		10,6
P, мВт	1…100	3…30	5...50	1...15		5…100		5…50		0,2…3		0,1…2		2…50
P1, мВт/м	0,01...0,07			5…8		40…60		20…30		1 ... 2		0,5 ... 1		10 ... 30				10 ... 30
dАС, мм	1,5 ... 4			1,5 ... 2,5			1,5 ... 2,5		1…3		1…3		8 ... 12
(pd)opt, Па∙мм	380 ... 480								65
p, Па	90 ... 320			700 ... 500 (Hе)			700 ... 500 (Hе)		20…65		20…65		1300 ... 1800
TAC, К	350 ... 450			500 ... 600			500 ... 600		1000…1300		1000…1300		300 ... 350
A	5∙10-6			2∙10-5			2∙10-5		5∙10-6		5∙10-6		1∙10-2
Параметры лазеров для самопроверки
LАС, м	0,1 ... 2				0,2 ... 2			0,2 ... 2		0,1 ... 1,5		0,1 ... 1,5		0,2 ... 2
Ez, кВ/м	2 ... 4				3 ... 4,5			3 ... 4,5		0,4 ... 0,8		0,4 ... 0,8		6 ... 12
Te, К	(8…10)·104				(6…8)·104			(6…8)·104		(8…12)·104		(8…12)·104		(1,5…2,5)·104
I, мА	5 ... 50				50 ... 100			50 ... 100		(5…25)·103		(5…25)·103		5…40
η0, %	0,01 ... 0,1				0,01 ... 0,1			0,01 ... 0,1		0,01		0,01		5 ... 20

Для определения расчетной длины оптического резонатора используем программу «LASER NEW».

Рис.3. Диалоговое окно программы «LASER NEW»

Введем в диалоговое окно необходимые для расчета параметры: расчетную мощность лазера, тип лазера и режим работы рис.3.

Отсюда оптимальная длина оптического резонатора составляет L_АС= 1.8 м и d_АС= 13 мм, что согласуется с данными, приведенными в табл.1.