Q-스위치 레이저에서 짧은 펄스 지속 시간을 달성하려면 설계를 통해 두 가지 기본 물리적 매개변수, 즉 짧은 레이저 공진기 길이와 높은 레이저 이득을 우선시해야 합니다. 공동 내에서 빛이 이동하는 거리를 최소화하고 매질의 증폭 전력을 최대화함으로써 레이저는 저장된 에너지를 더 빠르게 추출할 수 있어 더 짧고 더 좁은 펄스가 생성됩니다.
Q-스위칭의 물리학은 펄스 지속 시간이 광자 공동 수명과 직접적으로 연결된다는 것을 결정합니다. 따라서 가장 짧은 펄스는 가능한 가장 작은 물리적 풋프린트와 가능한 가장 높은 신호 증폭을 결합한 시스템에서 생성됩니다.
펄스 단축의 원리
공진기 길이 최소화
레이저 공동의 물리적 길이는 펄스 지속 시간의 주요 병목 현상입니다. 더 짧은 공진기는 공동 내에서 광자의 왕복 시간을 줄입니다.
마이크로칩 레이저는 이 원리를 잘 보여줍니다. 매우 짧은 공진기를 사용하여 Q-스위치 발진기에서 사용 가능한 가장 짧은 펄스 지속 시간을 달성합니다. 그러나 물리적 크기 제약은 이득 매질의 부피를 제한하므로 일반적으로 이러한 레이저는 중간 정도의 펄스 에너지로 제한됩니다.
레이저 이득 최대화
높은 레이저 이득은 광 펄스가 저장된 에너지를 빠르게 축적하고 고갈시킬 수 있도록 합니다. 에너지가 더 빨리 추출될수록 결과 펄스가 더 짧아집니다.
소형 종단 펌핑 고체 레이저는 이 점에서 설득력 있는 균형을 제공합니다. 높은 이득을 유지하기 때문에 밀리줄 수준의 펄스 에너지를 전달하면서도 몇 나노초 범위의 펄스 지속 시간을 달성할 수 있습니다.
저이득 아키텍처의 문제점
반대로 열 관리 또는 표면적을 우선시하는 설계는 종종 이득을 희생시켜 펄스를 길게 만듭니다.
박막 레이저는 이러한 제한의 대표적인 예입니다. 효율적인 냉각과 넓은 표면적으로 인해 매우 높은 펄스 에너지를 생성하는 데 뛰어나지만 상대적으로 이득이 작다는 단점이 있습니다. 결과적으로 매우 짧은 펄스 지속 시간이 필요한 응용 분야에는 일반적으로 적합하지 않습니다.
펄스 최적화를 위한 작동 조정
펄스 반복률 감소
물리적 기하학 외에도 작동 설정이 역할을 합니다. 가장 짧은 펄스 지속 시간(및 가장 높은 에너지)은 펄스 반복률을 낮추어 달성됩니다.
구체적으로, 이 속도는 이득 매질의 상위 상태 수명의 역수보다 낮게 유지되어야 합니다. 이는 개별 펄스의 강도를 최대화하지만 레이저의 평균 출력 전력 감소로 이어집니다.
절충점 이해
이득 대 에너지 저장
짧은 펄스를 달성하는 것과 막대한 양의 에너지를 저장하는 것 사이에는 종종 충돌이 있습니다.
높은 에너지 저장을 위해서는 Yb:YAG와 같이 상위 상태 수명이 긴 재료가 바람직합니다. 그러나 이러한 재료는 종종 Nd:YAG와 같은 대안에 비해 이득이 낮습니다. 그 결과 더 많은 에너지를 저장할 수 있지만 더 느리게 방출하여 펄스 지속 시간이 길어지는 시스템이 됩니다.
발진기 대 증폭기(MOPA)
단일 발진기는 짧은 펄스와 높은 평균 전력에 대한 요구를 모두 충족하지 못하는 경우가 많습니다.
펄스 폭을 희생하지 않고 훨씬 더 큰 펄스 에너지를 목표로 한다면 마스터 발진기 전력 증폭기(MOPA) 아키텍처가 필요합니다. 높은 평균 전력과 중간 정도의 에너지를 혼합하는 경우 광섬유 기반 MOPA(MOFA)가 표준 솔루션입니다.
목표에 맞는 올바른 선택
레이저 아키텍처를 선택하려면 지속 시간, 에너지 또는 전력 중 어떤 매개변수가 중요한 경로인지 결정해야 합니다.
- 가장 짧은 펄스 지속 시간이 주요 초점이라면: 마이크로칩 레이저 설계를 선택하여 최소 공진기 길이를 활용하고 중간 정도의 에너지 수준을 수용하십시오.
- 짧은 펄스와 밀리줄 에너지의 균형이 주요 초점이라면: 소형 종단 펌핑 고체 레이저를 선택하여 높은 이득 특성을 활용하십시오.
- 지속 시간에 관계없이 최대 펄스 에너지가 주요 초점이라면: 박막 레이저 또는 Yb 도핑 재료를 고려하고 낮은 이득으로 인해 펄스가 더 길어질 것임을 이해하십시오.
- 펄스를 넓히지 않고 에너지를 확장하는 것이 주요 초점이라면: MOPA 시스템을 구현하여 짧은 펄스 발진기의 출력을 증폭하십시오.
궁극적으로 물리학은 이득, 에너지 저장 및 공진기 소형화를 동시에 최대화할 수 없다는 것을 결정합니다. 특정 응용 분야를 주도하는 두 가지를 최적화해야 합니다.
요약 표:
| 설계 원리 | 핵심 전략 | 주요 이점 | 일반적인 절충점 |
|---|---|---|---|
| 공진기 길이 | 공동 거리 최소화 | 광자 왕복 시간 단축 | 펄스 에너지 부피 제한 |
| 레이저 이득 | 증폭 최대화 | 빠른 에너지 추출 | 높은 펌프 밀도 필요 |
| 아키텍처(MOPA) | 발진기 + 증폭기 | 짧은 펄스로 에너지 확장 | 높은 시스템 복잡성 |
| 매체 선택 | 고이득 재료(Nd:YAG) | 더 좁은 나노초 펄스 | 낮은 에너지 저장 용량 |
BELIS 정밀 기술로 클리닉을 향상시키십시오
BELIS는 클리닉 및 프리미엄 살롱 전용으로 설계된 전문가 등급의 의료 미용 장비를 전문으로 합니다. 문신 제거를 위한 Nd:YAG 및 피코 레이저와 같은 고급 레이저 시스템, 또는 다이오드 제모 및 CO2 프락셔널 시스템을 찾고 계시든, 저희 장비는 우수한 결과를 위해 필요한 정확한 펄스 지속 시간 원리로 설계되었습니다.
고성능 HIFU 및 미세 바늘 RF부터 바디 조각 솔루션인 EMSlim 및 냉동 요법에 이르기까지, 업계에서 가장 신뢰할 수 있는 기술로 귀하의 비즈니스를 지원합니다.
치료 역량을 업그레이드할 준비가 되셨습니까? 지금 전문가에게 문의하여 귀하의 시술에 완벽한 시스템을 찾아보십시오!
관련 제품
- 문신 제거용 피코 초음파 레이저 기계 피코슈어 피코 레이저
- 피코 레이저 문신 제거기 피코슈어 피코초 레이저 기기
- 클리닉용 IPL 및 SHR 제모기, Nd:YAG 레이저 문신 제거기
- 클리닉용 다이오드 레이저 SHR 트리레이저 제모기
- 질 타이트닝 HIFU 부인과 HIFU 치료
