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Wissenschaftliche Beiträge
Lasergrundlagen
Laseraufbau
Ein Laser ist ein Gerät, das monochromatisches, kohärentes und fokussiertes Licht durch stimulierte Emission erzeugt, welche eine optische Welle verstärkt.
Es besteht aus drei wesentlichen Komponenten:
- einem aktiven Lasermedium, in welchem die Laserstrahlung erzeugt wird,
- einer Energiequelle, die eine Besetzungsinversion im aktiven Medium hervorruft,
- und einem Resonator. Dieser besteht aus zwei Spiegeln, zwischen denen das Licht mehrfach reflektiert wird. Bei jedem Durchgang wird die Lichtwelle verstärkt.
Laserprinzip
Der Pumpvorgang (die energetische Anregung des aktiven Mediums) besteht darin, die Atome oder Ionen im aktiven Medium mithilfe einer Energiequelle so lange anzuregen, bis eine Besetzungsinversion erreicht ist, das heißt, das Medium enthält mehr Ladungen im angeregten Zustand als im Grundzustand.
Die angeregten Ladungen fallen nach einer gewissen Zeit wieder zurück in den Grundzustand. Dabei wird Energie in Form von Licht (Photonen) frei. Diese Freisetzung wird spontane Emission genannt.
Photonen, die genau auf der optischen Achse des Resonators emittiert werden, werden dann durch die Spiegel des Resonators zurück zum aktiven Medium reflektiert. Wenn ein solches reflektiertes Photon wieder durch den Kristall transmittiert, besteht die Chance, dass es eine zweite Ladung aus dem angeregten Zustand „abräumt“ und in den Grundzustand versetzt. Das dabei erzeugt Photon hat dann die gleiche Richtung, Frequenz, Phase und Polarisation wie das erste Photon. Somit sind die beiden Photonen in Kohärenz zueinander. Dieser Vorgang, welcher als stimulierte Emission bezeichnet wird, wiederholt sich nun dauerhaft, wobei die Obergrenze durch die Besetzungsinversion des aktiven Mediums gegeben ist.
Ein Teil des so erzeugten Lichts wird dann durch einen der beiden Resonatorspiegel (teilreflekierend) ausgekoppelt und kann als Laserlicht genutzt werden.
Lasertypen
Nd:YAG Laser – Q-Las
Der Q-Las gehört zu der Laserkategorie – Festkörperlaser.
Genauer gesagt, handelt es sich bei diesem ophthalmologischen Laser um einen Nd:YAG-Laser (Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium Granat). Dieser wird durch eine Laserdiode (µ-chip Technologie) optisch gepumpt. Die Nd³⁺-Ionen im YAG-Kristall werden durch Absorption des Lichts der Diode angeregt, bis die Schwelle der Besetzungsinversion erreicht ist. Der Kristall ist dann bereit, Laserstrahlung zu erzeugen.
Um die spontane Emission einzufangen, wird der Nd:YAG-Kristall in eine resonante optische Kavität aus zwei parallelen Spiegeln eingebettet: einer vollständig reflektierend, der andere teilweise durchlässig.
Die Photonen bewegen sich zwischen den Spiegeln hin und her und lösen aufeinanderfolgende stimulierte Emissionen aus. Dieser Prozess verstärkt das Licht so lange, bis ein kohärenter, kollimierter und monochromatischer Laserstrahl (1064 nm) durch den teildurchlässigen Spiegel austritt.
Die Technologie des Diodenpumpens unterscheidet den Q-Las vom Wettbewerb. Lesen Sie mehr über µ-chip Technologie.
SLT Laser – Cito 532
Der CITO 532 gehört zu der Laserkategorie – Festkörperlaser.
Genauer gesagt, ist der SLT-Laser CITO 532 ein ophthalmologischer frequenzverdoppelter Laser (Erzeugung der zweiten Harmonischen), der ebenfalls mit µ-Chip Technologie arbeitet.
Neben einem Nd:YAG-Kristall (Q-Las) enthält der CITO zusätzlich auch einen KTP-Kristall (KTP: Kaliumtitanyl-phosphat). KTP ist ein nichtlinearer optischer Kristall ohne Inversionszentrum und weist herausragende optische und elektrooptische Eigenschaften auf. Ein primärer Laserstrahl, der durch den Nd:YAG erzeugt wird, durchläuft den KTP-Kristall, in dem der Effekt der zweiten Harmonischen eintritt. Die Photonen des ursprünglichen Nd:YAG-Laserstrahls interagieren im KTP, wodurch neue Photonen mit doppelter Energie entstehen (das bedeutet doppelte Frequenz oder halbe Wellenlänge) im Vergleich zu den ursprünglichen Photonen. Dieser nichtlineare Effekt des KTP-Kristalls führt somit zur Entstehung eines neuen Strahls mit doppelter Frequenz, wodurch der infrarote Laserstrahl (1064 nm) effizient in einen sichtbaren Laserstrahl (532 nm) umgewandelt wird.
Die Technologie des Diodenpumpens wird auch bei CITO angewandt und unterscheidet uns vom Wettbewerb. Lesen Sie mehr über µ-chip Technologie.
µ-Chip Technology Line
µ-Chip Technology Line
Anders als bei herkömmlichen Nd:YAG- bzw. KTP-Lasern, die eine Blitzlampe als Pumpquelle verwenden,
wird die energetische Anregung unserer Laser der µ-Chip Technology Line mittels einer speziellen Laserdiode realisiert.
Daher bieten diese Laser eine höhere Energieeffizienz, eine längere Lebensdauer und eine stabilere Emission.
Eine Blitzlampe emittiert Licht in fast alle Richtungen
Das erfordert ein komplexes Sammelsystem und macht die Pumpkonfiguration sehr empfindlich. Außerdem führt die intensive Emission der Lampe zu einem allmählichen Abbau (Degradierung/Zerstörung) ihrer Komponenten. Das verringert die Effizienz des Pumpvorgangs und mindert langfristig die Leistung des Lasers. Im Gegensatz dazu haben Pumpdioden eine zehnmal längere Lebensdauer und emittieren eine gerichtete Strahlung.
Das vereinfacht die optische Ausrichtung und macht das System wesentlich robuster. Sie ermöglichen ein stabileres Pumpen und Gewährleisten so eine konstante Ausgangsleistung.
Das Emissionsspektrum eine Blitzlampe ist sehr breit und beinhaltet somit viele verschiedene Wellenlängen.
Da das Absorptionsspektrum des Laserkristalls jedoch sehr schmalbandig ist, ist die Energieeffizienz gering und es entstehen hohe Verluste, da alle Anteile des Pumplichts außerhalb des Absorptionsspektrum nicht genutzt werden können. Dies führt zu einer nicht unerheblichen Wärmeentwicklung. Zudem kann die hohe UV-Intensität einer Blitzlampe die Komponenten des Lasers beschädigen.
Im Gegensatz dazu weist das Diodenpumpen eine schmale spektrale Emission auf, die genau auf das Absorptionsspektrum des Kristalls abgestimmt und in der Intensität angepasst ist. Dadurch wird ein hoher Wirkungsgrad mit minimalen Verlusten und geringer Wärmeentwicklung gewährleistet.
Das Pumpen mit einer Blitzlampe ist anfällig für Schwankungen
Die Röhre der Blitzlampe ist mit einem Gas gefüllt (vgl. Leuchtstoffröhren einer Deckenleuchte). Die Energieausbeute der Blitzlampe unterliegt unterschiedlichen Variablen, wie der Temperatur oder dem Gasdruck in der Röhre. Da diese nicht konstant sind, schwankt die Energiezufuhr.
In Bezug auf die Emission (Energieversorgung) weisen Laserdioden dank eines erleichterten Wärmemanagements und eines stabilen p-n-Übergangs eine hohe Stabilität auf. Somit ist das Pumpen mit Dioden in Bezug auf Energieeffizienz, Haltbarkeit und gleichbleibende Leistung den Blitzlampen deutlich überlegen.
Laser, die mit μ-Chip Technologie ausgestattet sind, bieten höchste Wiederholraten
So ist es uns möglich, den weltweit schnellsten SLT-Laser bzw. Nd:YAG Laser Frequenzen von bis zu 10 Hz zu produzieren. Der Q-Las bietet diese Frequenz sogar über alle 3 Burst-Modi.
Der Wettbewerb bietet im Vergleich dazu max. 4 Hz. Im Falle von Nd:YAG Lasern, wird bei Verwendung des Doppel- oder Dreifachpulses die Frequenz in der Regel auf bis zu 1 Hz reduziert.
Die vergleichsweise langsamen Wiederholraten sind auf die Ladeverzögerung der Kondensatoren bei der Blitzlampen-Technologie zurückzuführen.
Die Laser der µ-chip Technology Line von A.R.C. Laser sind aufgrund der speziellen Pumpdioden schneller und effizienter, wodurch eine gleichmäßige Laseranwendung bei minimaler Behandlungsdauer ermöglicht wird.
Unsere klinischen Webinare
Unsere Experten vermitteln praxisorientierte Inhalte, die Ihnen helfen, Ihre Behandlungsmethoden zu optimieren und immer auf dem neuesten Stand der Technik zu bleiben.
Egal, ob Sie Ihre Kenntnisse auffrischen oder erweitern möchten – unsere Webinare bieten Ihnen wertvolle Einblicke und praxisnahe Lösungen für Ihre tägliche Arbeit.
Was die A.R.C. Laser Akademie Ihnen bietet:
- Klinische Webinare:
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In Zusammenarbeit mit dem Zentrum für angewandte Laser-Medizinforschung der Universität Bonn bieten wir Ihnen zertifizierte Laserschutzkurse nach OStrV und TROS „Laserstrahlung“ an – für Ihre Sicherheit und gesetzliche Absicherung.
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