Устройства лазера. Лазер в стоматологии

В этой статье мы расскажем вам про основные устройства лазера и его использовании в стоматологии.

Основными составляющими лазера являются:

• генерирующий материал (кристалл, газ, полупроводник, краситель и т.д.);
• источник напряжения (придает энергию лазерному материалу, например вспышка, электрический ток для произведения столкновения электронов, излучения от лазера и т.п.);
• оптическая емкость, состоящая из отражений, которые действуют как механизм обратного питания для усиления света.

Лазерной (активной) средой является вещество с инверсной населенностью. Активное вещество может быть:

твердым (например, кристаллы искусственного рубина и граната, некоторые соли вольфрамовой и молибденовой кислот, различные виды стекол с примесью неодима и некоторых других элементов и др.);

• жидким (в частности, растворы различных веществ);
• газообразным (смеси гелия и неона, гелия и паров кадмия, азот, аргон, криптон, углекислый газ и др.).

В соответствии с этим лазеры подразделяются на:

• твердотельные;
• жидкостные;
• газовые.

Для возникновения генерации электромагнитного излучения необходимо создать инверсную населенность между двумя какими-либо уровнями квантовой системы. Для того чтобы перевести ее частицы в такое возбужденное состояние, применяют потоки светового излучения, электронов, радиоактивных частиц, химические реакции и т.п. Излучение, возникающее при переходе частиц с одного уровня с инверсной населенностью на другой, является внешним, под воздействием которого возникает вынужденное излучение.

Обратная связь осуществляется с помощью оптического резонатора, простейшая модель которого состоит из двух зеркал, расположенных друг против друга. Внутри резонатора (между зеркалами) находится активное вещество. Зеркала постоянно возвращают часть энергии внутрь вещества для усиления индуцированного потока.

По способу возбуждения лазеры подразделяются на:

• импульсные,
• непрерывные, в которых инверсная населенность поддерживается соответственно в течение короткого или длительного периода времени.

Устройство лазера можно рассмотреть на примере простейшего твердотельного лазера, в котором в качестве активного вещества используют искусственный рубин с примесью хрома. Рубиновый стержень помещен между зеркалами (одно из них полупрозрачное), образующими резонатор. Рядом с рубиновым стержнем находится источник возбуждения (оптическая накачка) – ксеноновая газоразрядная лампа, получающая электрический ток от блока питания.

Под воздействием света лампы оптической накачки большое число атомов хрома переходит в возбужденное состояние. Возвращаясь в исходное состояние, атомы хрома спонтанно излучают фотоны, которые, сталкиваясь с другими возбужденными атомами хрома, также выбивают из них фотоны. Эти фотоны, встречаясь с другими возбужденными атомами хрома, опять выбивают фотоны, и этот процесс лавинообразно нарастает. Поток фотонов, многократно отражаясь от зеркал резонатора, увеличивается до тех пор, пока плотность энергии излучения не достигнет предельного значения, достаточного для преодоления полупрозрачного зеркала, и вырывается наружу в виде монохроматического когерентного лазерного излучения.