医疗脱毛半导体激光器光学治疗头设计

发布时间：2020-04-25 01:38

【摘要】：半导体激光器因其波长范围广和转换效率高的特点,有望成为医疗美容激光器的主流。尽管半导体激光器的缺点是光束发散角大,光束质量较差。但近年来微光学加工技术和光学整形技术的发展使得半导体激光器输出的光束质量大大提高。同时半导体激光物理器件技术正向纵深方向推进,其原始输出性能和功率也在不断提高。因此半导体激光器在激光医疗设备上的应用具备了市场价值和研究意义。目前激光医疗器械市场常见的半导体激光脱毛仪的光学治疗头均为固定光斑设计,在治疗人体不同部位时,需要更换不同的治疗头来实现不同光斑大小的切换。导致一台设备具有多个治疗手柄的情况,增加了成本同时还降低了临床医疗的便捷性。本文在此背景下研究半导体激光器的原理及封装形式、激光脱毛医疗原理及特点,并系统性深入研究半导体激光器的光学整形及光斑匀化方法,设计实现出两种可变换光斑的激光脱毛光学治疗头,一种是连续变换光斑激光光学治疗头;一种是旋转阶跃变换光斑激光光学治疗头。两种可变换光斑激光脱毛治疗头的设计分别包含半导体激光光源的选型,光斑变换方法设计,光束整形和光束匀化设计四个重要部分,并进行整体优化和光学输出仿真分析,实现了同一治疗头可变换输出不同类型均匀光斑的目标。本文设计的两种可变换光斑激光脱毛治疗头的实现方法不同,一种是连续调焦变换光斑,一种是旋转切换不同光学组实现变换光斑;两种治疗头均可输出三种不同类型的均匀光斑,使得一“头”多用,增强了医疗使用的便捷性,同时缩减了半导体激光脱毛仪中的治疗头手柄数量,大大降低了激光脱毛设备整机的成本。
【图文】：

组织结构图,人体皮肤,组织结构,热驰豫

西安工业大学专业硕士学位论文逡逑组织的穿透更深。就激光的穿透深度和黑色素的吸收而言，选择８１０ｎｍ对毛干更有效。并且８１０ｎｍ被称为激光脱毛“金标准”，对脱毛具有最广泛的有效性和外还需考虑个体的具体情况，还应在治疗时选择合适的波长。逡逑ｂ、能量密度：目前临床医学上的治疗选择的功率密度在１８－４０邋Ｊ／ｃｍ２，可达脱毛效果。逡逑ｃ、光斑面积：临床研究表明光斑面积小于７ｍｍ会使光的散射增加，，影响穿型光斑能更好地覆盖治疗区域，光斑应该足够大，以保证毛囊的激光能量足够常用最小光斑９ｍｍｘ９ｍｍ，１２ｍｍｘｌ２ｍｍ。或更大方形或矩形光斑。逡逑ｄ、脉宽：为了避免损伤皮肤同时有效破坏毛囊，激光作用于皮肤的脉冲时间重要。人体皮肤组织的热驰豫时间：＜１０ｍｓ，富含黑色素的毛囊的热驰豫时间：１０－１宽长度要与毛囊的热驰豫时间相近，热驰豫时间是物体受热后温度降低一半所需。逡逑Ｄｉｏｏ＊邋＊■邋ｓｅａ邋ｒ－－ｎ逡逑ＶＡＯ邋￣邋＾０９－４逡逑Ａｉ？ｘ？ｒＫ３＾Ｒ？邋？邋ｆｗｎ邋Ｉ逡逑Ｒｕｔｔｙ邋－逦Ｉ邋Ｉ逡逑

激光脱毛,生物机体

＿邋：ｓ邋％、＇逡逑ｔ＾ｊ邋ｍ逡逑（ａ）半导体医疗脱毛仪邋（ｂ）治疗手柄逦（ｃ）治疗过程逡逑图２．３半导体医疗脱毛仪，手具及临床治疗逡逑临床治疗：如图２．４（ａ）所示的治疗前的毛发情况，一次治疗后即刻看到毛发脱落，随逡逑着治疗能量的增加永久脱落的毛发增加，通常经过２－５次治疗后，如图２．４（ｂ）所示达到永逡逑久脱毛的效果。逡逑治疗间期：下次治疗需要等待毛发再生，要考虑毛发生长周期，通常为１－２月。逡逑１邋１逡逑＾邋／（逡逑（ａ）激光脱毛治疗前逦（ｂ）激光脱毛治疗后逡逑图２．４激光脱毛治疗逡逑２．３小结逡逑本章介绍了激光与生物机体组织作用的五类医疗理论基础，分别为：激光与生物机体逡逑组织的热效应、激光与生物机体组织的光能化学效应、激光与生物机体组织的光能压强效逡逑应、激光与生物机体组织的电场磁场作用，和激光与生物机体组织的生物刺激效应。详细逡逑１１逡逑
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH77;TN248.4

【参考文献】