激發專屬躍遷：用于皮膚醫美和光學研究種子源的DPSS激光器

導讀

緊湊、堅固、穩定和提供高質量光束的友思特DPSS激光器因其卓越的性能，可作為激光種子源，廣泛應用于皮膚醫美、非線性光學OPO，以及全息投影技術。

激光（Laser）的誕生是上個世紀科學技術的巨大飛躍，其發端源自受激輻射的光放大過程，集合了相干性、量子性和非線性的卓越特性而引人注目。

激光器有多種分類，其中，DPSS激光器具有尺寸緊湊、輸出功率高、頻率穩定、光束質量出色等優勢，在激光微加工、生物科研、材料光譜研究、醫療美容、天體遙感等諸多領域都有所應用。

DPSS激光器

DPSS（Diode Pumped Solid State），即二極管泵浦固體的簡稱，DPSS Lasers是用激光二極管泵浦的固體激光器。它們提供非常短的納秒級脈沖，具有很高的峰值功率和重復率，而且熱輸入很少。這些激光器可提供各種不同的波長，具有非常好的光束質量。這些激光器的增益介質是摻有雜質的玻璃或晶體，如釹、鉻、鉺或其他離子。這種增益介質被放置在兩個鏡像表面之間。

摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG），可用于激光器研發

這種激光器中主要使用的激光晶體是摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG）、摻釹正釩酸釔（Nd:YVO4）和磷酸鈦鉀（KTP）。KTP晶體在極高的輸出水平下對光學損傷很敏感。DPSS激光器是用具有較長壽命的二極管模塊進行光學泵浦的。由于激光二極管具有較低的噪聲強度，所以二極管泵浦激光器的噪聲也非常低。

DPSS激光器的內部構造圖

這些激光器對溫度很敏感。與燈泵浦激光器相比，它們的設計更緊湊，激光頭更小，而且非常高效、可靠和靈活，只需較少的維護。這種激光器可以產生諧波，允許從紫外線到紅外線的波長發射，比如綠光532nm，紫外355nm。DPSS激光器利用二極管激光器的窄線寬特性和高亮度，這可以實現最大的吸收，從而提高了效率。通過調Q技術，DPSS激光器可以實現短脈沖輸出。

激光種子源

激光種子源（種子光）原理是一種為激光器提供初始光信號的裝置，其核心作用是確保激光器能夠發射出相干性高、穩定性好且具有特定波長或模式結構的激光。在工作過程中，種子源產生一個射頻脈沖信號，這個信號被注入到激光放大介質中，例如染料溶液、固體晶體或光纖等，使其中的電子受激躍遷至高能級，并通過受激發射過程形成并維持激光振蕩。

種子光源放大光輸出的典型構造

種子激光方法通常優于直接高功率激光器，因為低功率種子激光器的某些特性（如短脈沖、可調重復率或窄光譜線寬度）通常更容易獲得?，F代激光器種子源分為兩大類：固態激光器種子和光纖激光器種子。固態激光器種子源主要指基于各種固體材料的器件，其優點是輸出功率高、頻率穩定、光束質量出色，成為種子源應用的可選項之一。

友思特DPSS激光作為種子源的應用

友思特DPSS固態激光器具有短脈寬、較高能量、尺寸緊湊、可量產定制的優勢，已目前經在醫美、數字全息、光學科研中作為種子源得到應用。

1. 皮膚醫美激光器

國內醫美市場正處于不斷發展中，在激光能量源醫美器械市場中，激光醫美器械是光電醫美器械市場最大的子行業，占光電醫美項目的 60%。激光設備在皮膚美容領域應用廣泛，比如紋身去除、祛斑去痣、光子嫩膚等。

紋身與去除紋身的醫美激光設備

激光處理可以機械分解紋身的油墨顆粒，而不會造成熱損傷。隨著時間的流逝，身體的淋巴系統會處理油墨碎片。這種自然的愈合過程使紋身褪色，疤痕或變色的風險最小。不同波長對皮膚具有不同效果，1064nm常用于處理較深的紋身顏色（黑色、藍色和綠色），532nm用于處理更亮的紋身顏色（紅色、橙色和黃色）。除此以外，調Q激光還可以用于也可以用于治療深層色素沉著病變以靶向黑色素、治療表皮-真皮病變等。

激光對不同顏色的紋身去除效果

友思特被動調Q DPSS激光器MPL2210 與 MPL2510已被用作去除紋身的醫美激光設備的種子源，其能量從10uJ到10mJ，重復頻率10Hz，脈沖持續時間從250 ps到幾ns。集成于醫美激光設備中需要將其放大(通常是光泵浦放大器)，能量到500mJ左右，光束直徑擴展到5-10cm左右，從而實現高能量、大面積的快速皮膚處理。

2. 非線性光學

非線性光學（non-linear optics）是現代光學的一個分支，研究介質在強相干光作用下產生的非線性現象及其應用。包括利用二次及三次諧波的產生、二階及三階光學和頻與差頻實現激光頻率的轉換，獲得短至紫外、真空紫外，長至遠紅外的各種激光。利用光學參量振蕩（OPO）實現激光頻率的調諧，與倍頻、混頻技術相結合實現從中紅外一直到真空紫外寬廣范圍內調諧等研究方向。

OPO利用非線性晶體材料中參量放大過程產生的光增益。由OPO可以實現任何激光器難以或不可能獲得的波長（例如在中紅外、遠紅外或太赫茲光譜區域），并且還具有寬波長可調性（通常通過影響相位匹配條件）通?？赡?。一個限制是任何OPO都需要具有高光強和相對高空間相干性的泵浦源，大多數OPO是用來自調Q激光器的納秒/亞納秒脈沖泵浦的。

OPO原理示意圖

友思特DPSS調Q激光器MPL15100 與 MPL2210已被用作OPO應用的種子源。除此以外，友思特Angis激光器具有 880nm/440nm 的波長，在倍頻與和頻的非線性光學研究領域具有一定潛力。

3. 數字全息技術

數字全息術是使用數字傳感器陣列（通常是CCD相機或類似設備）采集和處理全息圖。圖像渲染或物體數據的重建是通過數字化干涉圖以數字方式執行的。數字全息術提供了一種測量光學相位數據的方法，通常提供三維表面或光學厚度圖像。

（a）離軸和（b）采用相移干涉測量的在線數字全息系統的示意圖；物體波和參考波由同一激光光源產生

數字全息技術中需要利用記錄來自穩定激光的光與從它所照射的物體反射回來的光相遇時發生的干涉圖案，對激光器的要求是具有穩定的頻率輸出、良好的相干長度以及較好的光束質量。

友思特主動調QDPSS激光器MPL15100已被用作數字全息技術的種子源。其能量為0.5mJ，脈沖寬度 700ps，重復頻率 1-1000Hz，可輕松集成，通過后續放大實現 100mJ 的能量輸出，同時保持穩定的頻率與光束質量，可用于數字全息技術研究。

友思特DPSS激光器系列

友思特提供多種參數的DPSS激光器，其脈沖持續時間覆蓋50ps~ns量級，脈沖能量覆蓋1uJ-50mJ，重復頻率覆蓋1-10Hz、1-1000Hz以及10KHz。其設計緊湊，易于集成，風冷，可用于LIBS、皮膚醫美激光器種子源、光學研究、激光微加工等諸多工業 OEM 領域與高?？蒲蓄I域。

審核編輯 黃宇