Skip to main content

Compact, high-power, frequency-converted diode laser systems (CoDiS)

Article Category

Article available in the folowing languages:

Prawdziwy żółty laser rewolucjonizuje leczenie chorób oczu i skóry

Finansowany przez Unię Europejską zespół naukowców opracował pierwszy w historii laser półprzewodnikowy wytwarzający żółte światło, charakteryzujący się wysoką mocą wyjściową, jakością wiązki oraz efektywnością energetyczną. Nowa klasa laserów półprzewodnikowych pomoże w skuteczniejszym leczeniu różnorodnych chorób okulistycznych i dermatologicznych.

Technologie przemysłowe

Lasery półprzewodnikowe, określane także mianem diod laserowych, znajdują się w szerokiej gamie rozwiązań technologicznych – od odtwarzaczy CD, przez wskaźniki laserowe i drukarki laserowe, aż po optyczne sieci komunikacyjne. Te najmniejsze dostępne na rynku lasery charakteryzującymi się niewielkim rozmiarem plamki, monochromatycznością, wysoką gęstością światła i koherencją. Dzięki nieustannemu rozwojowi rozwiązań wpływającemu na zwiększanie sprawności oraz wydajności, te masowo produkowane lasery będą nadal wypierać przestarzałe technologie.

Wykorzystanie laserów w medycynie

Technologia laserów półprzewodnikowych znajduje zastosowanie w wielu obszarach medycyny, gdzie lasery oparte na ciałach stałych stanowiły dotychczas jedyne dostępne rozwiązanie. Lasery emitujące światło widzialne o dużej mocy cieszą się dużą popularnością w medycynie ze względu na to, że światło to jest w większości pochłaniane przez materię organiczną. W związku z tym większość istniejących urządzeń medycznych opartych na laserach wykorzystywała dotychczas złożone, drogie i wrażliwe systemy laserowe wykorzystujące rozwiązania takie jak pompowane diodami lasery oparte na ciałach stałych, jednak nawet one mają pewne ograniczenia w zakresie możliwości emitowania fal określonych długości w spektrum widzialnym, które są niezwykle ważne w leczeniu niektórych chorób. „Lasery są nieodzowne w wielu zastosowaniach. Istnieją jednak długości fal, w przypadku których nie ma żadnych dostępnych rozwiązań lub oferowane urządzenia są olbrzymie i niezwykle drogie. Problem ten dotyczy przede wszystkim żółtych laserów o wysokiej jasności, które są uważane za kolejny przełom w leczeniu chorób oczu przy pomocy metod laserowych”, zauważa Oliver Hvidt, koordynator finansowanego przez Unię Europejską projektu CoDiS. Problem polega jednak na tym, że osiągnięcie odpowiedniej długości fali jest niezwykle trudne, zwłaszcza gdy w grę wchodzi konieczność osiągnięcia wysokiej mocy wyjściowej, efektywności energetycznej oraz jakości wiązki.

Czas na żółty laser

Dziedzina optyki nieliniowej oferuje szereg bezcennych sposobów na wypełnienie luk w spektrum laserowym – podwajanie częstotliwości pozwala laserom pracującym w bliskiej podczerwieni wytwarzać światło widzialne. W ramach projektu CoDIS powstała metoda wykorzystania laserów opartych na diodach stożkowych (tapered diode lasers, TDDL) w celu emitowania światła widzialnego o odpowiednich długościach fal, dzięki wykorzystaniu mechanizmu podwajania częstotliwości. Naukowcom udało się zaprezentować laser wykonany w technologii TDDL, emitujący żółte światło o długości fali 577 nm. Nowy żółty laser o mocy 3 W został opracowany z myślą o zabiegach okulistycznych polegających na fotokoagulacji – zamykania pękniętych naczyń krwionośnych na dnie oka. Żółte światło jest powszechnie uznawane za idealne rozwiązanie do tego rodzaju zabiegów, ponieważ zapewnia maksymalną absorpcję przez krew. „W porównaniu z istniejącymi systemami fotokoagulacji działającymi w zielonej części widma światła, światło żółte charakteryzuje się wyższą absorpcją przez hemoglobinę oraz niższą absorpcją przez melaninę. W rezultacie do leczonych naczyń krwionośnych trafia więcej energii, co powoduje zmniejszenie uszkodzeń otaczających je tkanek”, wyjaśnia Hvidt. Żółte światło laserowe oraz uzyskany zakres mocy są również przydatne w niektórych zastosowaniach dermatologicznych.

Rozwiązanie skazane na sukces

Opracowany w ramach projektu CoDIS żółty laser wykonany w technologii TDDL jest mniejszy, bardziej wytrzymały i bardziej energooszczędny niż konkurencyjne rozwiązania. Pozwala to na wykorzystanie tej technologii w mniejszych, przenośnych i przede wszystkim tańszych laserowych urządzeniach medycznych. Zespołowi badaczy skupionemu wokół projektu udało się skutecznie zintegrować system oparty na laserze TDDL z urządzeniem laserowym, a następnie uzyskać pozytywne wyniki leczenia podczas testów technologii na oczach zwierząt. „Kilka systemów laserowych dostępnych obecnie na rynku potrafi wytwarzać wiązkę w kolorze zielonkawo-żółtym, jednak prawdziwie żółty laser o długości fali 577 nm jest znacznie trudniejszy do zbudowania, a istniejące rozwiązania są niezwykle drogie”, podsumowuje Hvidt. Przyspieszone testy żywotności pozwoliły dowieść, że żółty laser TDDL pozostaje stabilny oraz oferuje jednakowe osiągi przez długi czas. Wszystkie te czynniki dają zespołowi nadzieję na to, że technologia trafi już niedługo na światowe rynki.

Słowa kluczowe

CoDIS, laser oparty na diodzie stożkowej (TDDL), laser diodowy, żółty laser, laser półprzewodnikowy, fotokoagulacja, choroby oczu, dermatologia

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania