波长处于1.9～2.1μm之间的Tm:YAG激光器,能被人体病灶处组织中的水强烈吸收,从而与组织进行作用并达到治疗的目的,使得它在医疗领域有着广泛的应用。Tm:YAG激光器除了在医疗诊断和治疗领域有着较为显著的优势以外,在其他领域也有着广泛的应用。如:波长处于2μm的Tm:YAG激光器在激光雷达、测距等一系列领域中的应用也是一应俱全并且也有着非常显著的优势和应用前景。激光碎石是2μm波段激光在医疗领域的典型应用。激光碎石的主要机理是利用2μm波长脉冲激光被结石组织内及表面附近的水吸收而汽化膨胀从而使结石粉碎。目前广泛应用于泌尿外科碎石治疗的是钬激光,一般激光脉冲宽度为200～400μs,脉冲能量1～3 J。因为钬激光输出重频不高,单脉冲能量较大,手术中存在较大冲击。IPG俄罗斯分公司最近研制的脉冲铥激光器可实现1 KHz的高重频输出,单个脉冲能量0.2 J,在碎石应用中具有更好的效果。目前对于激光碎石的研究主要是应用现有的激光器进行碎石实验,但是峰值功率、脉宽、重复频率等激光参数受具体激光器的限制,不容易找到最理想的效果。因此研究激光碎石机理和物理过程,对于优化激光碎石参数,指导激光碎石手术发展具有重要的实际应用价值。本文针对Tm:YAG激光碎石,分析了Tm:YAG激光碎石系统中的相关关键技术。首先介绍了常见的用于临床手术中的微创手术方法,重点介绍了激光碎石中钬激光碎石机理及相关技术,从可替代钬激光的铥激光碎石技术分析出发,结合IPG公司推出的新型脉冲铥激光碎石系统,分析高频脉冲在碎石过程中可能有更好的临床效果。利用Euler法建立了结石表面附近水在激光辐射下热致微爆的数值模型,计算了微爆过程中结石组织表面的冲击压力等物理参数的变化过程,分析铥激光碎石机理和最佳碎石激光参数。计算结果表明,一定范围内增大脉宽、多脉冲和减小光纤端面与生物硬组织表面的距离等能增大微爆在组织表面产生的冲击压力。另外分析激光碎石系统中一些激光参数的设置和控制技术,根据电光调Q的理论知识和对Tm:YAG激光器采用电光调Q方式得出的激光脉冲特性分析Tm:YAG激光器在碎石系统中的优势以及可行性。