有效、廉价的陶瓷激光手术刀
材料牛注：来自莫斯科物理技术学院的科学家们新开发了一种功能强大的陶瓷激光器，效力是原有固态激光器技术的两倍。基于这种技术的器件预计比目前外科手术所采用的器件小四倍，而且它们也将更加便宜和更可靠。
来自莫斯科物理技术学院（MIPT）的科学家们和他们的同事开发了一种新颖的功能强大的陶瓷激光器。这种技术可以用于微创廉价的激光外科手术，也可用于切割和雕刻复合材料。该研究结果已发表在Optics Letters上。
如今，激光的应用无处不在：消费类电子设备，医药，冶金，计量，气象等诸多领域。激光束由非惰性介质受激发射产生，这些介质可以是气体，液体，晶体或玻璃。激光的波长和将能量转换成辐射的效率都取决于活性介质的参数。
Ivan Obronov是一位MIPT的研究员，他和来自RAS应用物理研究所和IRE-Polus的同事采用一种稀土元素的化合物制得了这种陶瓷，即通过氧化镥添加铥离子(Tm3＋:Lu2O3)的方法。正是铥离子使该陶瓷可以产生激光辐射。
“陶瓷是一种很有前途的激光器介质，因为它们是由粉末烧结成多晶体的。它们比单晶是更便宜也更容易制造，这对于大规模采用极其重要的。另外，很容易改变陶瓷的化学组成，这又改变了激光的属性。”Obronov解释说。
他们已经开发出了大于50％的激光器，而其它类型固态激光器的能量辐射转换平均效率只有大约20％。它产生的红外辐射波长约2微米（1966nm和2064nm），这种长度适宜的波长使其能够应用于医疗项目。
“最普通的红外激光器的辐射波长约为1微米。这种光波吸收度非常小，可深入穿透生物组织，这会导致组织凝结和大面积的坏死组织。外科手术刀需要在非常精确的深度下操作，因此采用波长2微米的激光器，并且它们不会损害下层的组织。”Obronov说。
据他介绍，医生通常使用2微米的闪光灯泵钬激光器，但这些设备非常昂贵，比较笨重，并且不是很可靠。
“陶瓷激光器有一个显著的竞争优势：它们制造成本更低，更简单，更可靠，并且紧凑性约为钬激光器的四倍。陶瓷激光器将是外科手术的理想技术。”Obronov说。
陶瓷激光器的另一个潜在的应用是在复合材料工业。已经广泛应用的1微米激光适于切割金属，但这种激光无法切割聚合物。而另一方面，2微米的陶瓷激光器可以有效地切割和雕刻塑料，例如复合材料等。
“复合材料越来越多地被用于生产技术装备，如飞机等。俄罗斯的MS-21飞机的机翼几乎完全由复合材料制成。陶瓷激光也可能成为生产行业一个有用的工具。”Obronov总结说。
参考原文链接：Minimally traumatic and inexpensive ceramic laser scalpel
本文由编辑部曾庆辉提供素材，时冰遥编译，点我加入材料人编辑部。
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