Расчет линзы для ввода лазерного излучения в световод

Данная линза является двояковыпуклой и выполнена из стекла марки К8. Она формирует пучок с круговым сечением и используется для трансформации ленточной формы пучка излучения, идущего с рабочего лазера, а также для фокусировки лазерного излучения в световод, для дальнейшей транспортировки его к эпилятору. Рассчитаем её параметры. Исходные данные: диаметр кварцевого световода d=0.6мм; входной световой диаметр Dсв=6,3мм (диаметр активного элемента); расходимость излучения Θ=0.001 рад; частота лазерного излучения λ=1.064*10-3м-1; кратность =3; Т.к. мы ввели внутрирезонаторную диафрагму, то считать будем фокусировку для центральной моды ТЕМ00, то m=0. Расчетные формулы для неё имеют следующий вид:

Находим фокус линзы из формулы:

 

(1.32)

 

(1.33)

 

[мм](1.34)

 

Расчет линзы для фокусировки лазерного излучения в

Эпиляторе

Данная линза является двояковыпуклой и выполнена из стекла марки К8. Она формирует пучок с круговым сечением, а также фокусирует лазерное излучение, выходящее из световода, в эпиляторе на кожу человека. Рассчитаем её параметры. Исходные данные: диаметр кварцевого световода D=0.6мм; Считаем, что выходной световой диаметр d=0,3мм (диаметр пятна лазера), т.к. берём среднее значение; расходимость излучения Θ=0.1 рад; частота лазерного излучения λ=1.064*10-3м-1; кратность =3; Т.к. мы ввели внутрирезонаторную диафрагму, то считать будем фокусировку для центральной моды ТЕМ00, то m=0. Расчетные формулы для неё имеют вид:

Находим фокус линзы из формулы:

 

(1.35)

(1.36)

[мм](1.37)

 

 

Заключение

 

В данном курсовом проекте была проведена модернизация оптической схемы лазерной установки для эпиляции волос «Квант-15» путем внедрения в неё кварцевого световода, а также усовершенствованием. Соответственно, проведен расчет модернизированной оптической системы.

В процессе выполнения данного курсового проекта были выявлены основные направления для модернизации данной установки:

· Первое – повышение точности наводки лазерного излучения на область воздействия лазера, также для облегчения работы косметолога и из-за труднодоступности некоторых зон эпиляции и сложным рельефом кожного покрова человека одним из основных направлений модернизации установки была выбрана модернизация оптико-механической системы, в частности замена телескопической системы кварцевым световодом по которому лазерное излучение будет передаваться непосредственно на эпилятор, при помощи которого врач легко сможет производить эпиляцию волос с тела пациента;

· Второе - локализация воздействия лазерного излучения внутри фолликулы волоса, с помощью внедрения в оптическую систему внутрирезонаторной диафрагмы, для выделения модового состава излучения, уменьшения угловой расходимости и снижения мощности излучения

В процессе расчета был выбран световод d=600 мкм. Типа кварц-кварц, со следующими техническими характеристиками: длина световода l=2 м., потери при прохождении излучения через световод из-за неоднородности материала не более 50%. Были рассчитаны параметры внутрирезонаторной диафрагмы, линзы фокусировки для введения излучения в световод и фокусировки излучения на коже человека (в эпиляторе).

Также были рассчитаны изменения степеней поглощения лазерного излучения кожей, отдельными слоями (эпидермис, дерма) для установок «Квант-15М» и Лазулет, для анализа зависимости изменения степени поглощения кожи от размера фокусирующего пятна и продолжительности импульса.

Также была выбрана модернизация системы охлаждения и упрощение конструкции установки, уменьшение её габаритных размеров и внедрение в оптико-механическую систему пилотного лазера, для удобства наведения луча лазера на нужную точку на коже человека, во время процедуры эпиляции.

Результат ТЭО: Лазерная установка «Квант-15М» предназначена для шовной и точечной сварки, резки, термообработки различных материалов. Укомплектована новым компактным, высокостабильным источником питания. Технические характеристики: Лазерная установка «Квант-15М» является Твердотельный лазером с импульсным режимом генерации, длиной волны излучения 1,06 мкм, энергия излучения составляет 8 Дж, потребляемая мощность 12 кВт, Габариты лазера или по-другому станка составляет 1000*960*1200 и весом 200 кг. Стоимость составляет 825 000 рублей.

С точки зрения экономики лазерная установка «Квант-15» является одним из ведущих лазерных установок, так как этот станок используют в разных сегментах рынка и в разных отраслях лазерной индустрии.

 

Список используемой литературы:

 

1. Дж. Рэди. Действие мощного лазерного излучения. Перевод на русский язык. –М.: Изд – во “ Мир “, 1974. -468с.

2. Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. – Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1998.-384 с.

3. Климков В.В. Основы расчёта оптико-электронных приборов с лазерами, Москва «Советское радио», 1978.-264 с., ил.

4. Справочник конструктора оптико-механических приборов. /В.А. Панов, М.Я. Кругер, В.В. Кулагин и др.; Под общ. ред. В.А. Панова. – Л.: Машиностроение, Ленингр.отд-ние, 1980. – 742 с.

5. Бегунов Б.Н. Геометрическая оптика. – М.: МГУ, 1966. – 210с.

6. Амбарцумян М.А. Применение полупроводниковых лазеров. //Лазерная техника и оптоэлектроника,1992,№3-4. с.62-74.

7. Малышев Б.Н. Лазерная медицинская техника в НИИ «Полюс».// Лазерная техника и оптоэлектроника, 1991,№4-5. с.45-63.

8. Бегунов Б.Н., Заказнов Н.П. Теория оптических систем. М., «Машиностроение», 1973 - 488с.

9. Приезжев А.В., Тучин В.В., Шубочкин Л.П. Лазерная диагностика в биологии и медицине. – М.: Наука, 1989. – 203 с.

10. Статья из интернета, с сайта www.medteh.ru «ФОТОЭПИЛЯЦИЯ: научный и практический аспекты», Нина Цисанова - врач-дерматолог, косметолог, ведущий специалист в России по методам селективного фототермолиза. 2003 г.