автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Принципы построения, создание и внедрение многофункциональной лазерной техники

На правах рукописи

ЛАРЮШИН АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ

внедрение многофункциональной лазерной техники

Специальность 05.11.07- Оптические и оптико-электронные

приборы

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада

Москва - 1996

Работа выполнена в Казанском научно- производственном объединении "Элекон"

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Ищенко Е.Ф. (МЭИ, г.Москва)

Член - корреспондент Российской Академии Наук, Член - корреспондент Академии наук Республики Татарстан, доктор физико- математических наук, профессор Хайбуллия И.В. (физико- технический институт РАН, г.Казань)

Действительный член Российской академии

медико- технических наук, доктор технических наук, профессор

Жаров В.П. (МГТУ им.Н.Э.Баумана, г.Москва)

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт "Полюс",

г.Москва

Защита состоится"^' 1996г. в М — часов

на заседании диссертационного совета Д 053.16.08 в Московском энергетическом институте (техническом университете) 111250 г.Москва, ул.Красноказарменная 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Автореферат разослан "1*7' 1996г.

Ученый секретарь диссертационного совета Кандидат техничеойих нг доцент_/Л А. А. Григорьев.

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Люхуальноаяь рабопш

. С создания в 1960 году первого лазера началось бурное развитие зерной техники. После первого промышленного использования лазеров 1 получения отверстий в часовых рубинах они все шире применяются в «их различных областях, как электронно-оптические системы связи и ¿ерений, новые технологии в микроэлектронике и медицине.

.Возможность широкого применения лазеров связана с основными пара-?рами лазерного излучения: высокой когерентностью и монохроматич-:тью, малой расходимостью световых пучков и их большой мощностью.

Необходимо отметить, что на первом этапе использования лазеры оптировались по какому-то одному параметру. Так, в метрологии необ-¡иыа стабильность частоты или максимальная длина когерентности, в дологических процессах сварки и резки -максимальная мощность и т.д.

В последующем развитии, с усложнением характера решаемых задач, ребовались многопараметрическая оптимизация и многофункциональный актер лазерных систем. Когда мы говорим о многофункциональных сис-ах, то под этим надо понимать гибкие системы, пригодные для решения личных задач без существенной переработки лазеров и конструкции ус-овок.

Для выполнения таких сложных технологических процессов в микроз-тронике, как лазерный отжиг ионно-имплантированных слоев полупро-ников, а в медицине - проведение микрохирургических операции и леке методами физио- и рефлексотерапии, требуется оптимизация мощ-гных, спектральных, пространственных и временных характеристик ла-зого излучения.

В решении фундаментальной проблемы формирования многофункциональ-лазерной техники, способной генерировать лазерное излучение с тре-шми параметрами, ключевую роль играют лазеры. Используемые лазеры га условно разделить на две группы.

В первой из них, наряду с оптимизацией нескольких параметров из-гния, основная роль отводится мощности излучения. Лазеры этой груп-изываются высокоинтенсивными. Такие лазеры обеспечивают большие ювые эффекты при воздействии на объект. Реализация импульсного ре-I лазерного излучения упрощает проблему создания больших мощностей.

У лазеров второй группы мощность невелика, но за счет оптимизации их параметров, воздействие на объект приводит к значительным эфам.

Вместе с тем существенное различие функций, выполняемых лазерами, имеют близкие принципы построения. Поэтому оригинальные решения,

предложенные разработчиками, например, для микроэлектроники, мог быть эффективно использованы в других сферах, например, для медицин и наоборот.

Управление лазерным излучением требует введения в конструкцию л зеров дополнительных устройств, но дает возможность получения нов1 параметров излучения.

Несмотря на значительное число работ, посвященных разработке ш гофункциональной лазерной техники, многие аспекты этой проблемы е] остаются нерешенными и ее актуальность возрастает по мере расширен: областей применения лазеров.

Разработанные автором лично или при его непосредственном участ: лазерные системы и их комплексная оптимизация позволили создать мног< функциональную лазерную аппаратуру для широкого применения в техно® гии обработки материалов, микроэлектронике, медицине и других облает: науки и техники.

Цель работ и задачи исследований

Основная цель работы - проведение комплексных экспериментальных теоретических исследований, а также схемотехнических и консгрукторсга разработок, направленных на создание и многопараметрическую оптимизг цию лазерных систем и разработка на их базе многофункциональной лазе; ной аппаратуры для применения в технологии обработки материалов, мш роэлектронике, медицине, связи и метрологии.

Следует отметить, что создание и оптимизация многофункциональш лазерных систем были бы невозможны без проведения достаточно полн! исследований самих технологических аспектов применения лазеров.

Для достижения поставленной цели автором были решены следуют конкретные задачи:

1) исследование процессов нагрева, плавления, испарения и посл< дующего охлаждения .полупроводниковых материалов при воздействии на ш мощными наносекундными импульсами лазерного излучения, в том числе сс вокупностью двух последовательных импульсов с двумя разными длина} волн;

2) исследования некоторых особенностей воздействия лазерного и; лучения на тонкие пленки и биологические объекты;

3) создание, разработка и внедрение на базе проведенных исследс ваний:

лазерных технологических установок для сварки, резки и маркиров! материалов;

лазерных технологических установок для двухимпульсной двухчастоз ной обработки широкозонных полупроводников;

новой лазерной аппаратуры для физио- и рефлексотерапии;

лазерной хирургической аппаратуры на базе высокоинтенсивных лазе-

электронно-оптических лазерных систем для измерений и связи;

При проведении исследований и отработке соответствующих методик •ором использовались:

модель неаддитивного воздействия света на материалы при лазерном иге полупроводников;

численное моделирование процесса проникновения лазерного излуче-: в биоткань (закон Бугера - Ламберта - Бера) и метод биофотометри-ких сфер, основанный на измерении коэффициента поглощения лазерного учения на определенных длинах волн стенками кровеносных сосудов.

Научная вовизва работ

1. На базе детального анализа имеющихся в литературе и полученных ором данных по результатам воздействия лазерного излучения на мате-лы (включая биологические ткани) разработаны принципы построения и гопараметрической оптимизации многофункциональной лазерной аппара-ы, предназначенной для применения в технологии обработки материа-, микроэлектронике, связи, метрологии и медицине.

2. Предложены и реализованы автором:

а) модифицированный метод обработки полупроводниковых и других зриалов, заключающийся в двухимпудьсном двухчастотном воздействии яих лазерного излучения в наносекундном диапазоне длительности им-зсов, новизна которого состоит в синхронной работе двух непрерыв-шпульсных высокостабильных лазеров с электронным регулированием 1ени задержки между импульсами;

б) новый метод квазинепрерывно-импульсной обработки пленок и био-гаеской ткани;

в) модифицированный фазовый метод прецизионного измерения рассто-[ электронно-оптическими системами, новизна которого состоит в знатном повышении частоты модуляции и применении оптической линии :ржки, позволяющий существенно (в 4+8 раз) повысить точность изме-я;

г) новые методы модуляции непрерывного лазерного излучения шумо-

сигналом (фликкер-шумом) и биоуправлением с целью снижения дозы

ействия на биологические объекты, сокращения сроков лечения, уст-ния побочных явлений, возможных при обычной лазерной терапии;

д) новые комбинированные электролазерные и многочастотные лааер-методики для усиления терапевтического воздействия на патологичес-зоны, с целью замены лекарственных средств и сокращения сроков лея.

3. Впервые в стране создана автором автоматизированная информаци-

- б -

онная база рабочего места врача для обоснованного выбора техники ( паратуры) и методик ее использования при лазерных медицинских проде pax, а также для оценки лучевого воздействия на организм.

Практическая ценность работы

1. Результаты проведенных теоретических и экспериментальных и ледований, а также разработанные технические решения использованы создании:

двухимпульсных двухчастотных установок на основе непрерывно-пульсных (MT-Nd3+) лазеров для отжига ионноимплантированных слоев лупроводников, взкигания омических контактов широкозонных полупровод ков (GaAs), изготовления полузаказных интегральных схем;

квазинепрерывно-импульсной установки на основе рубинового (AI21 Сг3+) лазера для обработки тонких пленок и для применения в офталь: логии.

2. В настоящее время серийно выпускаются разработанные с участ. автора: технологические установки типа Квант-12, Квант-15, Квант-Квант-60 (УРЛЗ); дальномеры для маркшейдерских и геодезических изме] ний типа МСД-1М и "Ювелир" (УРЛЗ); аппараты для физио- и рефлексоте] пии типа АЛТП, АЛТМ, ТПЛА, "Контакт", "Ярило", "Ливень" и др. (I "Элекон", Казань).

3. Результаты работы используются:

в учебном процессе Казанского филиала Московского энергетичесга го института при изучении дисциплин "Оптоэлектроника", "Лазерная ti ника и ее применение";

в учебном процессе при изучении лазерной физио- и рефлексотера Казанской медицинской Академии и Казанского медицинского университет

Положения, выносимые на защиту:

1) проведение комплексных исследований в области взаимодейст] лазерного излучения с материалами (включая тонкие пленки, биологич( кие ткани и пр.) и использование полученных результатов, равно ка) данных, опубликованных в литературе, позволяют разработать принт построения и многопараметрической оптимизации многофункциональной ; паратуры для технологии обработки материалов, микроэлектроники, свя; измерений и медицины;

2) двухимпульеннй двухчастотный метод лазерной обработки полуп] водниковых материалов в наносекундном диапазоне длительности импуль« с регулируемыми параметрами импульсов и регулируемым временным инк валом между импульсами обеспечивает однородную рекристаллизацию i

верхности ионноимплантированных слоев широкозонных полупроводников типа ваАг-,

3) модуляция лазерного непрерывного излучения шумовым сигналом (фликкер-шумом) и биоуправлением обеспечивает более мягкое действие излучения на биологически активные точки и рефлексогенные зоны при улучшенном терапевтическом эффекте (снижение дозы лазерной терапии, сокращение сроков лечения, устранение побочных явлений).

На защит/ также выносятся:

1) модификация фазового метода прецизионного измерения расстояний электронно-оптическими системами, основанная на значительном повышении частоты модуляции и применении оптической линии задержки, позволяющая существенно (в 4+8 раз) повысить точность измерения;

2) новые комбинированные методики электролазерной и многочастотной лазерной физио- и рефлексотерапии, позволяющие усилить терапевтическое воздействие на патологическую зону;

3) принципы построения:

новой квазинепрерывно-импульсной установки для обработки пленок и биологических тканей;

лазерных технологических установок для сварки, резки и маркировки материалов;

электронно-оптических лазерных систем для связи; новой аппаратуры на основе лазеров ультрафиолетовой, зеленой и красной областей спектра излучения для терапевтических методов лечения без хирургического вмешательства;

лазерных хирургических установок на основе непрерывных СОг лазеров;

автоматизированного рабочего места врача для обоснованного выбора техники и методик лазерных процедур.

Апробаиця работы и публикации

Материалы работы докладывались и обсуждались: на второй международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (Новосибирск, 1994);

на международных научно-практических конференциях по применению лазеров в медицине (Москва-Казань, 1989,1992);

на международной конференции "Клиническое и экспериментальное применение новых лазерных технологий" (Казань-Москва, 1995);

на Всесоюзной научно- практической конференции по применению твердотельных гранатовых лазеров (Ульяновск, 1978);

- В -

на Всесоюзных научно- практических конференциях по применению л, зеров в медицине (Москва-Ульяновск, 1979,1981; Львов,1983);

на Всесоюзной конференции по взаимодействию оптического излучен: с веществом (Ленинград, 1990);

на научно-практических конференциях "Прикладные проблемы лазерн медицины" (Москва, 1993; Казань, 1995; С-Петербург, 1995).

Основное содержание работы опубликовано в 31 печатной работе, том числе, в одной монографии, в учебном пособии и в 10 авторских св детельствах и патентах на способы, устройства и промышленные образц список которых приведен в конце диссертации.

Глава первая.

Разработка технологических установок для сварки, резки и маркировки материалов на основе ИЛГ-Ш3+ лазеров

Многие возможности и преимущества лазерной технологии наибол полно проявляются в процессе создания и отладки различных приборов изделий электронной техники. Основные области применения лазеров электронной технологии представлены в таблице 1.1С1А].

Таблица 1.1.

ЛАЗЕРЫ В ЭЛЕКТРОНИКЕ Д

Метрология и контроль

Контроль материалов

контроль полу -проводников

Контроль загрязненности поверхности

Технология А

Скрайбиро-вание

Сварка и резка

Напыление

Технология Б

Отжиг

Исследование материалов и процессов

Легирование

Микросплавление

Технология полузаказных ИС

Нанесение межсоединений

Удаление межсоединений

К технологии А относятся процессы, связанные, в основном, с изм нением геометрии и химического состава полупроводниковых заготово Для таких целей лазеры достаточно оптимизировать по одному параметр: максимальной плотности мощности. При этом пространственно-временн параметры пучка при воздействии на материал не столь важны и являют второстепенными параметрами.

При облучении лазером поверхности непрозрачного материала в зависимости от его мощности Р происходят последовательно следующие процессы (рис. 1.1) [Ш:

Б)

Рис.1.1

А - плавление поверхности материала (Р~104*106 Вт/см2);

Б - испарение (кипение) поверхности (Р~10б+107 Вт/см2);

В - образование плазмы (Р~108*Ю10Вт/см2).

Разработанные и внедренные с участием автора конструкции лазерных установок достигают мощностей лазерного излучения, сравнимых с мощностью индукционных нагревателей, дуговой плазмы и электронных лучей. Это ускорило разработку новых методов лазерной обработки материалов.

Для выполнения операций сварки и резки не требуется предъявлять каких-либо дополнительных требований к накачке и модовому составу лазерного пучка. Для этой цели были впервые разработаны многомодовые непрерывные лазеры на гранате (MAT-Nd3+) типа ЛТН101, ЛТН102, ЛТН103, обеспечивающие мощность излучения соответственно 63, 125 и 250Вт [7AD.

Компактность конструкции лазеров, возможность легкого управления мощностью с помощью стеклянной оптики позволили создать первые технологические установки типа Квант-12, Квант-17, Квант-15, предназначенные для резки и сварки материалов в электронике и при изготовлении зубных протезов С26А].

Новизной установки Квант-15 являются следующие новые конструкторские решения:

для повышения энергии генерации применена двухквантронная схема резонатора;

для повышения пространственной стабильности лазерного пучка комбинированная оптическая система вынесена наружу из-под общего с резонатором основания;

впервые для технологических установок применен телевизионный контроль.

Оптическая схема установки показана на рис.1.2.

Для выполнения таких операций, как маркировка, требуется оптимизация модуляции добротности и модового состава лазерного пучка. Для этих целей были разработаны и освоены гранатовые одномодовые лазеры с модуляцией добротности типа ЛТИ-502 [7А]. Они позволили впервые в стране создать серийные установки лазерного нанесения надписей на

1, 3, 8- Зеркала; 2- Осветитель; 4,5,6,14- Линзы; 7- Визуальная система контроля; 9- Фотоприемник; 11,12- Объективы; 13- Устройство подсветки

Трубка телескопическая ?

Б-Б

Рабоч. зеркало, дефлектора по оси У

Рабоч, зеркал_о дефлактора по оси X•

Ось поворота

прозрачных и твердых материалах в труднодоступных местах т Квант-60, с производительностью 20 знаков в секунду. На рис.1.3 по зана оптическая схема установки. Сканирование луча производится с ; мощью двух электромеханических дефлекторов. Оптимизация режимов из, чения и работа дефлекторов осуществляются с помощью ЭВМ. Необходш диаметр лазерного пучка и размер знаков задается и контролируется у( ройством "Скашстор" С6А1- однострочным безвакуумным полупроводнико1 преобразователем свет-сигнал. Оптическая схема дефлектора показана рис.1.4.

о2*аоз

1,2,3- Линза 4- Зеркало

Оптическая характеристика фотоэлектрического преобразователяС "Скашстор' ) Значе нив

Рабочая длина волны 800нм

Размер светового пятна В плоскости по оси X' по оси У 0.2мм 6мм

РИС.1.4

Глава вторая.

Принципы построения и создание шюгопараметричестх комбииироваи-

иых лазерных систем

Технологические процессы, представленные в группе Б (таблиц 1.1), являются более "тонкими". К ним можно отнести: отжиг имплантиро ванных слоев, аморфизацию, микросплавление металл-полупроводник, деги рование, фотолитография и др. Для выполнения зтих операций требуете оптимизировать уже несколько параметров лазера: однородность, стабиль ность, спектральный состав и т.д.

Первые попытки реализации процессов Б заключались в использовани серийных лазеров, как и для процесса А, которые также оптимизировалис: по мошностным параметрам. К ним относятся: Ковер - НИИ "Полюс", Моска (ИАГ-Нй3+ лазер, длина волны О.бЗмкм); Кура - Ульяновск (рубиновый да-

зер, длина волны О.бЭмкм); Олимп - Элеон", Москва (ИАТ-Кс!3"1" лазер, длина волны 1.0бмкм) и др. Подобные попытки создания установок типе Ковер, Кура, Олимп были предприняты и за рубежом (Когерент-Радиейшен -США, ПБА - Англия и др.)[83. Не анализируя подробно причин, следует отметить, что эти установки оказались не вполне удачными. Однако, они позволили прийти к заключению о необходимости создания специализированных лазеров, оптимизированных по многим параметрам, а не по одному, пригодных для процессов Б. Настоящий раздел работы и посвящен разработке систем второго поколения как для реализации процессов В, так и для применения в научных целях.

Для их создания автор использовал накопленный им опыт в области разработок изделий, представленных в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Наименование

Наименование темы

Мощность Вт

Длина волны излучения, мкм

Дата выполне ния темы, год

Дата акта внедре ния,год

ЛТН-101 ЛТН-102 ЛТН-103

Лазеры непрерывные

Вереск

Квадрат

Квадрат-

53 125 250

Лазеры одномодовые с модуляциеи

ЛТН-402 ЛТН-403

ЛТН-701 ЛТН-702

многомодовые

1.064 1.064 1.064

I 1976 1978 1980 1981 | 1982 | 1983 добротности 1976 Т 1977 1979 1980

ЛТИ-501 Конго-1 8 1.064

ЛТИ-502 Клинок-1 | 16 1.064

Лазеры непрерывные с удвоением частоты Катер Тб.3*0.5 0.532 1983 Т 1984 Карбас (О.1+0.16| 0.532 | 1985 | 1986 Лазеры одномодовые с модуляциеи добротности и с удвоением частоты I Карандаш 4 0.532 1980 1982

I Карандаш-1 2 | 0.532 1981 | 1983 Лазерные технологические ус

Квант-12 Квант-15 Квант-17 Квант-60

Капот Кушка Кушка Лава-1

30 63 2-40 16

1.064 1.064 1.064 1.064

1980

1981 ■ановки

1973

1982

1983 1985

1974

1982

1983 1986

2.1. Физика обработки полупроводниковых материалов наиосекундными импульсами лазера (лазерный отжиг)

Основные принципы построения многопараметрических систем для процессов Б рассмотрим на примере лазерного отжига полупроводников.

Как известно, для легирования полупроводников наиболее перспективен метод имплантации ионов путем облучения поверхности ионными пучками. Однако, при этом возникают значительные нарушения кристаллической структуры вплоть до полной аморфизации приповерхностного слоя кристаллической структуры. Для ее восстановления в Казанском физико- техническом институте Российской академии наук группой ученых во главе с И.Б.Хайбуллиным и Е.И.Штырковым [3] был разработан принципиально новый способ рекристаллизации поверхности имплантированного кристалла- импульсный лазерный отжиг. При действии на полупроводник мощных коротких импульсов (р-Ю-НООВт/см2, тМОЮОнс) лазерного излучения с энергией

Так как лазерный отжиг протекает по тепловому механизму, то в этой связи моделирование режима отжига, основанное на решении нелинейной задачи Стефана, представляет значительный практический интерес. В работах [4,5,63 показано, что динамика нагрева и плавления материала наиболее чувствительна к вариациям коэффициента поглощения а и теплопроводности к полупроводника. Неточность задания других параметров приводит к заметным изменениям результатов лишь при пороговых энергиях отжига, что несущественно для практических применений.

Автором проведен анализ влияния неточности задания коэффициентов поглощения в жидкой и твердой фазах полупроводника и коэффициента теплопроводности в расплаве на результаты модельных расчетов отжига кремния импульсами с длиной волны Х-0.53мкм и длительностью -100нс [ЗА].

Поскольку диаметр лазерного пучка, ■ как правило, значительно превышает длину тепловой дйффузии, то достаточно ограничиться одномерной задачей

dT(x,t) d г dT(x,t)n

С(Т)р(Т)-^ - 4- [k(T)-4-^ + f(x,t), (2.1)

dt dx L dx J

где c(T), p(T)- соответственно теплоемкость и плотность материала; k(T)- коэффициент теплопроводности; f(x,t)- функция источника излучения.

Функция источника имеет вид

Е t t 2 х

f(x,t) - a-RMxJ^^ir^expj^-^) -J«(x)dx], (2.2)

где R, a(x)- соответственно коэффициент отражения и поглощения; Е- плотность энергии; г- длительность импульса.

Скорость движения границы жидкость-твердое тело удовлетворяет уравнению

г, 3Ti(x,t) ат2(хЛ)-, dxm

k--k2—^- - pL—— , (2.3)

, 1 , ax dx Jx-xm dt

где ki, kz~ соответственно теплопроводность жидкои и твердой фаз;

L- теплота плавления.

Таким образом, удовлетворительное описание процесса отжига может быть достигнуто путем эффективного подбора значений к и « [ЗА], что упрощает процедуры и уменьшает объем вычислений.

На рис. 2.1 показаны на примере кремния температурные зависимости параметров лазерного отжига.

Наиболее важным для нас результатом является существование двух предельных, принципиально разных режимов облучения, которые радикальным образом меняют динамику нагрева полупроводника:

I режим "сильного" поглощения;

II режим "слабого" поглощения.

р, г/окт

1 ■

0.&

15 -к, Вт/см-град

1685

I

Т,К

я.

0.5

102-|

отн.ед

Т,К Рис. 2.1.

Т,К

Как будет показано, один из этих режимов не пригоден для проведения "тонких" технологических операций, что накладывает определенные условия на оптимизацию параметров лазерного излучения. Динамика плавления тонкого поверхностного слоя полупроводника, как было показано выше, определяется соотношением двух потоков энергии - поглощения и теплоотвода.

Поглощенная энергия и ее пространственное распределение, хотя и зависит от многих факторов, однако, основным фактором является коэффициент поглощения полупроводника «.

Тепловой поток зависит от коэффициента температуропроводности О

[ЗА].

Типичная величина температуропроводности для полупроводников в твердом и жидком агрегатном состоянии лежит в диапазоне 0.1-Нем2/с и меняется с изменением температуры на порядок величины [3,4]. Коэффициент поглощения полупроводников зависит от длины волны излучения и в твердой фазе составляет величину а-102+104см-1, а в жидкой фазе й<10бсм-1.

Если для данной длительности импульса х выполнено условие

ос" Ь Ш-с)

1/2

(2.5)

т.е. длина термической диффузии короче длины оптического поглощения, то реализуется режим "слабого" поглощения. В случае, когда

а_1<(Вт:)1/2, (2.6)

т.е. длина термической диффузии превышает длину оптического поглоще-

ния, то реализуется режим "сильного" поглощения. Если для облучения полупроводника используется длинноволновое лазерное излучение, которое первоначально слабо поглощается материалом, то происходит "переключение" режима нагрева от "слабого" к "сильному" в процессе действия лазерного импульса.

Как показывают результаты численного моделирования, смена режимов нагрева предъявляет жесткие требования к стабильности импульсов лазера.

На рис. 2.2 представлены результаты моделирования динамики импульсного нагрева (20нс) монокристаллического кремния (31) при облучении в режиме "сильного" (I) и "слабого" (II) поглощения. Заштрихованные области соответствуют нестабильности энергии лазерных импульсов, равной ±10%. Режим "сильного"(I) поглощения реализован при облучении второй гармоникой лазера на ИАТ-Ш34" (я-0.53мкм), а режим "слабого" (II) поглощения реализован на основной частоте лазера ИАГ-Ш3+ СЫ.Обмкм).

тк

1800 Тпл

1300

800

300

20 1,нс

Рис.2.2

Принципиальное отличие между двумя режимами заключается в степени влияния колебаний конечной температуры на поверхности полупроводника

на режим отжига. В первом случае колебания температуры составляют величину порядка 100°С, в то время как для режима (И) "флуктуация" температуры 2000°С. Следовательно, при реализации режима "слабого" поглощения даже при небольших значениях флуктуации интенсивности излучения наблюдалось неоднородное плавление полупроводника, что полностью соответствует экспериментальным результатам ГЗА,4А,5А].

2.2. Разработка двухимпульсной даухчастотной методики обработки полупроводниковых материалов

Если обратиться к рассмотрению различных типов лазеров и оценить их с точки зрения возможности достижения необходимой стабильности, пространственной однородности, производительности и т.д., то окажется, что выбор лазеров, пригодных для реализации процессов типа Б, весьма ограничен.

Для большинства лазеров не выполняются условия "сильного" поглощения (СОг, ИАГ-Нс13+), а для других (Аг) малая энергия одиночного импульса приводит к необходимости предельной фокусировки пучка и нереальным условиям позиционирования обрабатываемой поверхности.

Наиболее приемлемыми, с учетом дальнейшей переработки, являются гранатовые одномодовые лазеры с модуляцией добротности.

Эти лазеры имеют весьма высокие параметры с точки зрения энергетики, однородности и производительности. Особенно существенно то, что эти лазеры хорошо исследованы и по ним накоплен значительный опыт продавленного производства. Однако основной недостаток их заключается в гом, что основная частота излучения непригодна для обработки большинства типов полупроводников, так как не выполняется условие "сильного" юглощения.

Один из путей преодоления недостатка МГ-М3+ лазеров состоит в юздании двухимпульсных двухчастотных схем.

Идея импульсной двухчастотной методики основана на эксперимен-'альных фактах Аустона Д., из которых следует, что совместное облуче-ше полупроводников волнами двух длин (Х-0.53мкм и А-1.06мкм), приво-[ит к неаддитивному эффекту и реализации "сильного" поглощения для [линноволнового (А-1.Обмкм) излучения. Эта идея.проиллюстрирована на 1ИС.2.3, на котором видна суть неаддитивного эффекта 171.

Ж

® ИДк/о««

^•Твбмл» _

®

+ 6)

МДж/см* ¿•азлмкм

В)

Рис. 2.3

Здесь изображены временные профили коэффициента отражения I? излу-ения от поверхности кремния, показывающие длительность фазы повьппен-ого отражения для импульсов на длинах волн: А-1.06мкм (а), А-0.53мкм 5), их комбинаций (в):

а) Действие одного мощного инфракрасного импульса длинноволнового

излучения, для которого условие "сильного" поглощения не выполне приводит к малому разогреву образца; б) действие одного слабого пульса коротковолнового излучения, для которого условие "сильнс поглощения выполнено, приводит к более сильному разогреву образца; суммарное действие двух импульсов приводит к аффективному плавле кремния, так как коротковолновое облучение инициирует "сильное" пог щение инфракрасного импульса.

Недостатком схемы Аустона является невозможность независимого гулирования временных и энергетических параметров импульсов.

Как показывают расчеты и эксперименты автора [4А], для эффект: ного плавления материала необходимо регулирование времени задер; между двумя импульсами, полученными от двух отдельных синхронизиров; ных лазеров. Осциллограммы, иллюстрирующие влияние времени задер; между двумя импульсами, показаны на рис.2.4.

Рис.2.4.

Здесь [?р- коэффициент отражения зондирующего излучения; 1К- ш тенсивность излучения; t1.t2.t3- интервалы задержки между импульсаш Е1, Ег,- плотность энергии: для Х1-0.53мкм Е1-О.8ДЖ/СМ2; дд Лг-1.0бмкм Ег-ЗДж/см2.

Как следует из сравнения осциллограмм (рис.2.4 а,б), временное; сдвиг 40нс между импульсами приводит к увеличению длительности фаг

высокого коэффициента отражения по сравнению с режимами отжига при нулевой временной задержке (рис.2.4а), что хорошо согласуется с теоретическими расчетами [ЗА] и связано с увеличением глубины плавления 31. С ростом задержки между импульсами до 100нс увеличивается время существования расплава без возрастания максимальной глубины плавления, и поглощение импульса происходит на фоне динамического изменения коэффициента поглощения остывающей поверхности полупроводника (рис. 2.4в).

Реализация альтернативного способа регулирования интервала между импульсами оптическими методами мало эффективна в наносекундном диапазоне, так как увеличивает габариты резонатора и усложняет оптическую систему. Для выполнения предложенного( автором метода потребовалась стабилизация времени появления импульса генерации относительно запускающего импульса и использование комбинации двух синхронизированных лазеров.

2.3. Принципы построения непрерывно-импульсных гранатовых ИАГ-Ш3+ лазеров с улучшенной временной стабильность» импульсов

Поскольку генерация импульса излучения лазера в значительной мере - случайный процесс, то важнейшей задачей являлось обеспечение условий, когда импульс генерации лазера возникает в определенное время (стабильность времени появления импульса) 14А]. Решение этой задачи применительно к отдельному лазеру требует использования всего комплекса мер, стабилизирующих параметры лазерного излучения: переработка источника накачки, переработка акусто-оптического затвора (АОЗ), переработка питания АОЗ, изменение конструкции резонатора и использование специальных мер, речь о которых пойдет ниже.

Автором реализована двухимпульсная методика, основанная на синхронной работе двух непрерывно-импульсных высокостабильных лазеров с электронным регулированием задержки между импульсами.

Для обеспечения необходимых параметров серийные лазеры ЛТИ-502 были существенно переработаны (рис.2.5):

100 ИРиХОДОВ ГЕНЕРАЦИИ

1, Обмкм

7 0. 53мкы

100 нп

Рис.2.5: 1- глухое зеркало; 2- активный элемент; 3- диафрагма; 4-■1кусто-оптический затвор; 5- пластины Брюстера; 6- выходное зеркало; преобразователь.

1) разработанная схема оптического резонатора обеспечила слабу] зависимость параметров излучения от флуктуации оптической силы внутренней тепловой линзы, а также уменьшила влияние внеосевых термически; искажений активного элемента.

Введение селектора поляризации (5) позволило полностью запереи резонатор в рабочем режиме (частота повторения импульсов 0+20кГц) ) достичь превышения уровня накачки над порогом генерации в 301 (npi сохранении одномодового режима). Это необходимо для получения мало1 нестабильности времени появления импульса генерации;

2) для достижения высокой стабильности временных и энергетически параметров особое внимание было уделено стабилизации всех электронны* цепей работы лазера;

3) Экспериментально было доказано, что для стабилизации времена появления импульса генерации лазера, помимо перечисленных мер, необходимо согласование фазы задающего генератора А03 (50МГц) и запускающих импульсов, что было обеспечено разработанной схемой совпадений. Кроме того, необходимо быстрое (100нс) включение и выключение АОЗ. Быстрая разгрузка резонансного контура АОЗ достигается применением подключения к резонансному контуру нелинейной нагрузки, выполненной на мощном ВЧтранзисторе. В результате всех отмеченных выше мер оказалось возможным получить параметры лазеров, которые представлены в таблице 2.2а.

4) один из двух лазеров установки работает с преобразованием частоты (7). Преобразование основного излучения во вторую гармонику осуществляется с помощью двух кристаллов 11 Юз внерезонаторным методом. В этом случае получается ниже коэффициент преобразования, но выше стабильность, так как нелинейный элемент находится вне резонатора.

Таблица 2.2

Лазер (мкм) Рабочие частоты (Гц) Энергия импульса (мДж) Длительность импульса (не) Нестабильность энергии (%) Нестабильность вре^ мени появления им-пульса(нс)

Я-1.06 0+1-103 1.(5(10^Гц) 70 3 ±5

А-0.53 0+1-103 0.25 50 5 ±5

Число каналов обработки Длитель ность импульса (не) Временная задержка между импульсами (не) Диаметр зоны облучения (мкм) Частота следов, импульсов (Гц) Максимальная плотность энергии при 1Q0MKM (Дж/см")

2/-1.Обмкм -0.53МКМ 50*90 0+103 50+300 0+103 10

б)

2.4. Конструктивные принципы аппаратурной реализации двухиыпуль-сной двухчастотной установки

На рис.2.6 показана принципиальная блок-схема установки. Параметрь установки представлены в таблице 2.26.

Л-1,Л-2-лазеры;

И-1,И-2-излучатели;

ЗГ-задающий генератор;

МГИ-многоканальный

генератор импульсов;

БЗ-блок запуска;

БУ-блок управления

Характерной особенностью установки является синхронизация запуска лазеров и обеспечение необходимых временных интервалов мевду лазерными импульсами.

Для поддержания необходимых фазовых соотношений в работе двух АОЗ задающий генератор (50МГц) является общим для 2-х лазеров. Сигнал от него подается на резонансные предварительные усилители и усилители мощности АОЗ - 1 и 2. Этот же сигнал подается в блок запуска, на выходе которого формируются импульсы с выбранной частотой следования (0+103Гц), при этом начало каждого импульса соответствует определенной фазе ВЧ сигнала (50МГц).

Импульс, поступающий с БЗ, управляет многоканальным генератором импульсов, формирующим последовательность импульсов управления лазерами и блоком контроля. Модуляция добротности каждого лазера осуществляется парой импульсов: первый модулирует ВЧ колебания на входе предварительных усилителей, второй управляет быстрой "разгрузкой" резонансного контура АОЗ. Для облегчения работы демпфера и подавления биений второй импульс "вложен" в первый. Импульс, подающийся на блок контроля (БК), управляет системами контроля процесса обработки.

В зависимости от частоты следования импульсов и от характера задачи выбирается необходимая скорость движения стола и шаг между строчками при растровом "сканировании" - стола с подложкой.

На рис. 2.7 приведена оптическая схема установки. Излучение двух лазеров, работающих на первой (1.06мкм) Л-2 и второй (О.бЗмкм) Л-1 гармониках, совмещается в пространстве с помощью дихроичного зеркала (ДЗ), расположенного под углом 45°. Совмещенные в пространстве лазерные пучки проходят поворотную призму 1Ш и фокусируются на подложку линзой 01. Поскольку после прохождения преобразователя (ПЧ) гауссов пучок является эллиптичным, положение и фокусное расстояние линзы 01 выбирается таким образом, чтобы на поверхности подложки сечение каустики пучка представляло собой окружность заданного диаметра. Гак как лазеры работают при фиксированной мощности, то для необходимого ослабления мощности на направляющих установлены френелевские ослабители (ФО-1 и ФО-2).

ИМО-измеритель мощности; Р-зеркало; ДЗ- дихроичное зеркало; Ш-призмг 01" линза проекционная, ЗОьФОг-Френелевские ослабители; Л-3- (Не-Ке] лазер; Т.Ог.Оз- телескопическая система; Э-оптическая головка.

Рис. 2.7

Для коррекции размера каустики лазера Л-2 на образце может бьл установлен телескоп (Т). Блок контроля содержит рт-фотодетектс (ФД1), регистрирующий энергетические и временные параметры импульсов расположенный в оптическом канале (Р).

Оптический канал контроля за процессом обработки включает в сеС оптическую головку (Э), Не-Не одномодовый лазер (Л-3), телескопическу систему (О2,Оз) и фотодетекторную головку (ФДг). Телескопическая сис тема (1:1) фокусирует излучение Не-Ые лазера в центр обрабатываемо области, процесс облучения контролируется по изменению коэффициент отражения от поверхности материала.

Этот же канал используется для пространственного сведения лазер ных пучков. Поскольку соотношение мощностей лазерных пучков в канала диагностики и обработки не более 1*106, то в канал диагностики включе ны два интерференционных фильтра (ИФ) с полосой пропускания 30А.

Параметры установки обеспечивают:

1) двухимпульсный лазерный отжиг широкозонных полупроводников например, баАБ;

2) вжигание омических контактов в 8аАБ или в 51, в этом случа работает один оптический канал на основной частоте.

2.5. Разработка и аппаратурная реализация квзинепрерывно-импуль сного метода обработки пленок и биологических объектов [9А.10А]

При реализации ряда технологических• процессов обработки тонки; пленок (включая и биологические) возникает задача эффективного управ-

ления режимам работы лазеров, например: перехода от непрерывного (кЕазинепрерывного) режима к импульсному и наоборот.

Одним из типичных примеров необходимости управления режимами работы является метод создания полузаказных интегральных схем путем лазерного "пережигания" межсоединений.

В этом методе позиционирование лазерного пучка является критическим параметром. Стандартное решение этой проблемы заключается в микроскопической регистрации топологического рисунка поверхности с топологической картой,заложенной в ЭВМ, и последующей обработкой межсоединений. Однако, острая фокусировка обрабатывающего пучка и, как следствие, малая "глубина резкости" сильно усложняют системы совмещения изображения перемычек с обрабатываемым пучком. С этой точки зрения весьма перспективным является предложенный автором метод, в котором один и тот же лазерный пучок используется как для формирования изображения топологии матрицы, так и для обработки межсоединений.

Для металлических пленок, используемых как межсоединения, изображение может быть сформировано при растровом сканировании пучка лазера, работающего в непрерывном режиме, тогда как технологическая обработка межсоединений проводится в режиме модуляции добротности. В системах, где используются пассивные затворы и где не требуется высокая скорость обработки, переключение режимов работы может осуществляться путем введения в резонатор оптических элементов.

Разработанная автором лазерная система подобного типа Штаган-1М) на рубиновом лазере (А120з-Сг3+) нашла широкое применение в медицине для хирургического лечения болезней переднего отдела глаза (катаракты и глаукомы). Функциональная схема установки представлена на рис.2.8.

6

(У

Ь

I

1-квантрон; 2,3-зеркала;

4-пассивный модулятор;

5-отражатель (триппель-призма); 6-световод; 7-Не-Ме- лазер; 8-систе-ма визуального контроля; 9-заслонка.

- 24 -Глава третья

Конструктивные принципы построения и создание электронно-оптических систем для связи [23A3

Лазерная связь представляет интерес из-за большой информационной емкости оптического канала передачи информации. Повышение несущей частоты увеличивает используемую для передачи полосу частот. Кроме того, на высоких несущих частотах можно реализовать хорошую направленность излучения, сильнее сконцентрировать мощность передатчика и, таким образом, повысить эффективность системы связи. Передача информации по световому пучку застрахована от перехвата, а также от искажения паразитными сигналами.

Лазерные системы связи делятся на две группы: системы, в которых сигнал передается через свободное пространство, и системы, основанные на применении оптических волноводов (волокон).

Впервые в стране при участии автора были разработаны и внедрены системы лазерной связи через свободное пространство и на основе оптических волокон.

Поскольку поглощение лазерного излучения в атмосфере сильно зависит от его длины волны, то в устройствах первой группы были выбраны те длины волн, которые соответствуют спектральным окнам прозрачности Ш.

Анализ существовавших к этому времени лазеров показал, что наиболее пригодными для этих целей являются лазеры на гранате (ИАГ- Nd3+) и полупроводниковые лазеры. Для преодоления атмосферных помех потребовалась высокая-мощность излучения. Для этой цели были применены мощные полупроводниковые излучатели с внешним модулятором. Разработанные приемопередающие системы связи через свободное пространство типа ППУ-1 и ППУ-3 схематично изображены на рис. 3.1.

ЕЬЧН—НМ^-{ШЗ

Здесь 1- лазер; 2- модулятор лазерного излучения; 3- устройство нацеливания (передающий объектив); 4- приемная антенна (приемный объектив); 5- приемник оптического сигнала.

ППУ-1 и ППУ-3 являются электронно оптическими системами, в которых реализован метод связи через свободное пространство. Они предназначены для осуществления оптической дуплексной связи на расстояниях до 1.5км (ППУ-1) и Зкм (ППУ-3), а также могут быть использованы при исследовании химических составов газов, запыленности и загазованности среды. Внешний вид ППУ-3 показан на рис.3.2.

Рис.3.2

Сегодня системы коммуникационной связи представляют собой сложные [ереплетения большого числа проводов, В них проявляется недостаток, [рисущий, по сути дела, всем электрическим системам связи: принципиальная невозможность идеальной развязки между входом и выходом, высо-ая чувствительность к всевозможным внешним наводкам. Этот недостаток ■страняется за счет применения лазерной связи второй группы с исполь-ованием оптических волокон (ВОЛС). Конфигурация разработанных ВОЛС редставлена на рис.3.3 С1А.2А] -источник информации; 2-моду- ■

I

унн/Ьь

ятор; 3-полупроводниковый ла-ер; 4-фокусирующие линзы; -оптическое волокно; б-фото-риемник; 7-усилитель; 8- де-одулятор; 9-выходной сигнал.

Рис.3.3. ¿9

Три главных элемента ВОЛС: источник оптического излучения; опти-еский световод и приемник излучения - соответствуют генератору, ме-аллическому проводнику или кабелю и приемнику в кабельной системе вязи.

При разработке устройств лазерной связи был выполнен анализ тре-эваний к системам связи с учетом быстродействия, а также существовав-лх источников и приемников излучения, оптических волокон. Он предс-авлен в графическом виде на рис.3.4.

32 6 8б0-40010032 6

И,Мбит/с

Внутренняя и междугородная система

400-

Управляющая 100-- система

Петля передачи данных

О

Подводные системы. Внутренняя и междугородная связь

800 400 100 32 6

100 О

Бе,1п6аАэ

СР1Н)

-- (Р1Ю Г

Б1(РШ) .:-*-: Бе, 1п6аА£ -г!-:

¡пБаАиР

щ

АЮа-

Аз

ЛИ

АЮаАг 1пйа-

сд -1- -АэР

-1-

б)

1?,Мбит/с 8б0Г-

400--

100--

32

Одномодовые

Типовые

много-

модовые

Индексированные многомодовые

.г)

Интервалы расположения повторителя, га Рис.3.4

Большинство оптических волокон, применяемых как для средних, та! и для длинных дистанций связи изготавливают из окиси кремния. Ош обеспечивают низкие потери при передаче в диапазоне длин волн от 0.6 до 1.6мкм. Потери уменьшаются с увеличением длины волны. Самые низки? потери - на длине около 1.55мкм.

Рабочие области применения полупроводниковых оптических источников показаны на рис.3.46.

Области применения приемников излучения, соответствующие областям источников излучения, приведены на рис.3.4в.

На основе проведенного анализа волоконных световодов, источнико! и приемников оптического излучения были разработаны и серийно освоень универсальные оптические модули, данные по которым приведены I таблице 3.1.

Таблица 3.1

N п / п Наименование изделия Шифр изделия Основные параметры

Рср.импульсного излучения, Вт Длина волны, мкм Длит, импульса запуска, с Рабочая частота, Гц

1 Модуль оптический передающий на лазерном диоде (ЛД) ПОМ-3 КВАРК-1 2-10"3 (при сопряжении 200MKM), 1-10"3 (при сопряжении 50мкм) 0.81+ 0.88 9-10"9 55-Ю6

2 Модуль оптический передающий на ин-жекционном сверхлюминесцентном диоде (СДЦ) ПОМ-4А КЛАД-1 0.9-Ю-4 (при сопряжении БОмкм) 29-Ю"9 17-10®

3 Модуль оптический передающий на ин-жекционном сверхлюминесцент-иом диоде (СУЩ) П0М-4Б КЛАД-1 0.5-Ю-4 (при сопряжении БОмкм) 1.2+ 1.35 14.5-10"э 34.5-106

4 Модуль оптический приемный ПРОМ-3 КЛАД-1 Фп(порог чувствительности) 5•10~6Вт 0.8+ 0.88 9•10~9 34.5-106

5 Модуль оптический передающий на лазерном диоде (ЛД) "Кортик" 0.1-10"3 (при сопряжении 50мкм) 1.2+ 1.35 9-10"9 90-Ю6

б Модуль оптический приемный "Каватина" Фп(порог чувствительности) 5•10 Вт 1.2+1.6 9-Ю-9 90-10е

Глава четвертая.

Конструктивные принципы построения и создание злеипроиво-ошш-чеашх систем для измерения расстояний С23АЗ

Применение лазеров для высокоточных измерений расстояний определили следующие параметры, присущие только лазерному излучению: высокая степень когерентности; время когерентности ~10_3с; длина когерентности ~105м; угол расходимости - одна угловая минута.

Существует три метода лазерного бесконтактного измерения расстояний: интерференционный, фазовый, импульсный.

Автором использованы два метода лазерного измерения расстояний. Расстояния от 1 до 1000м предложено измерять с помощью модулированного лазерного луча по разности фаз между зондирующим и отраженным сигналом, а расстояния до 20000м - по времени распространения импульса.

В маркшейдерском деле и в геодезии требуется измерять расстояния с точностью до долей миллиметра. Для подобных измерений были разработаны и внедрены светодальномеры: маркшейдерский МСД-1М и геодезический "Ювелир". Оба они являются электронно-оптическими системами, в которых реализован фазовый метод измерения расстояний.

Лазерный полупроводниковый излучатель в таком дальномере генерирует непрерывное излучение, интенсивность которого модулируется во времени по синусоидальному закону. Промодулированное излучение в любой фиксированный момент времени представляет собой световое поле, интенсивность которого меняется вдоль направления распространения в соответствии с синусоидальной огибающей.

Излучение проходит путь, длину которого требуется измерить, отражается от оптического отражателя, установленного над конечной точкой пути, проходит этот путь вторично и попадает на исходном конце трассы в фазометр дальномера. Расстояние измеряется по разности фаз прямого и отраженного оптических пучков по формуле

Б-Х(М+Л(р)/2, (4.1)

где X - длина волны при частоте Г; М+Д<Р-Ф/2тг- разность фаз в целых фазовых циклах (И) и долях цикла (Д<р).

Отрште

Рис.4.1

Величину Дф измеряют известными в радиотехнике методами, а число полных фазовых циклов N вычисляют по результатам измерения Дч> на трех известных частотах.

На этом принципе и основана работа дальномеров МСД-1М и "Ювелир". На рис. 4.1 представлена структурная схема МСД-1М.

Электронный блок предназначен для: генерирования напряжения масштабных частот Г1-150.1549МГц, ?2-142.3624МГц, Гз-149.8552МГц; генерирования коммутирующего импульсного напряжения с частотой повторения 80Гц, образования опорного сигнала и изменения фазы отраженного сигнала путем изменения потенциала модулятора ФЗУ; осуществления индикации измерений, проводимых с помощью светодальномера, и контроля режима его питания.

Электронно-оптический блок предназначен для: манипулирования фазы масштабных частот и излучения проманипулированного светового сигнала; приема отраженного от отражателя сигнала и выделения напряжения частоты манипуляции;

осуществления плавнопеременной оптической задержки при подаче светового сигнала на ФЭУ непосредственно с передающего объектива; производства отсчета разности фаз, наводки на отражатель, регулирования и переключения светового сигнала. Внешний вид МСД-1М показан на рис.4.2.

23

—6 мГцг—

_Р*

Устройство пороговое 1 КУ Устройство 5покировки

1

Устройство пороговое 7 г» фмометр

Здесь 1-блок питания; 2-блок электронный; 3-блок электронно-опти ческий; 4,8-зажимные ручки; 5-ручка наводки в горизонтальной плоскос ти; 6-втулка вертикальной оси; 7-стойка; 9-ручка наводки в вертикаль ной плоскости; 10-ручка выключателя питания; 11-ручка переключател рода работ; 12-ручка переключателя частот; 13-индикатор; 14-ручка по тенциометра фазовращателя "Точно"; 15-ручка потенциометра фазовращате ля "Грубо"; 16-лицевая крышка электронного блока; 17-обойма; 18-перед няя крышка; 19,20-окна; 21-ручка ОЛЗ; 22-визирная трубка; 23-ручк апертурной диафрагмы; 24-ручка поворота зеркала; 25-уровень; 26-заг лушка; 27-крышка.

МСД-1М обеспечивает измерение расстояния до 500м с погрешность ±2.5-10~б-Б (Б- расстояние, измеряемое в мм). Высокая точность измере ния обеспечена: а) высокой частотой модуляции - 150МГц; б) впервые дальномерах фазового типа применением оптической линии задержки. Оптическая линия задержки усложняет конструкцию дальномера, но электрон ным методом получить такую высокую точность измерения невозможно. Аналога МСД-1М в стране пока нет. На рис.4.3 показана структурная схема

дальномера "Ювелир". Здеа ФЭУ-фотоэлектронный умножитель; КГ-кварцевые генераторы; ФНЧ-фильтЕ низкой частоты; ОС-реверсивный счетчик; ЖКИ-жидкокрис-таллический индикатор

Рис.4.3

Излучение источника (йаАэ) модулируется по амплитуде масштабным! частотами: р1-14985507Гц, Рг-13486970Гц, Рз-14980530Гц. Выбор частой модуляции обеспечивается коммутатором 2 по команде блока управления.

Аналогом дальномера "Ювелир" является дальномер "Кварц" (Москва), который работает на Не-Ие- лазере, требующего применения резонаторногс электрооптического модулятора, имеет сравнительно большой вес и габариты, частота модуляции 15МГц. Дальномер "Ювелир", при частоте модуляции-^ 15МГц, обеспечивает дальность измерения не хуже "Кварца", пр! квадратичной погрешности не более ±1см. Его выгодное отличие от подобных дальномеров Уральского оптико- механического завода состоит в том, что в конструкцию впервые в стране была введена микропроцессорная система, позволяющая учитывать при измерениях поправки метеоусловий.

ОС ЖКИ

Бпок Лепвпь управления

Для измерения больших (до 20000м) расстояний при участии разработаны и внедрены лазерные импульсные дальномеры (ДЦИ).

Принцип измерения расстояния ДЦИ показан на рис.4.4. Здесь 1-дальномер; 2-импульс излучения передатчика; 3-импульс отраженного излучения; 4-цель; 5-стартовый световой импульс; 6-стоп-импульс; 7-импульсы генератора образцовой частоты; И-изме-ряемое расстояние, м, ¡? - сМ2 - пс/2Г; с-скорость света, м/с; Ь-время распространения лазерного излучения до объекта и обратно,с, Ь - пТ - п/Т;п-число

импульсов генератора рис 4 4

образцовой частоты; Г-частота генератора, Гц; Т-период колебаний генератора образцовой частоты,с

авторе

ЛГИ

т

в

ллл

г

1г

Глава пятая.

Разработка принципов построения и создание злеютролазерной, многофункциональной лазерной ыедицииской тешит для фиаио- и рефлексотерапии и хирургии [11А+17А, 20А+22А, 24А, 25А]

На основе проведенных исследований и медицинской практики автором в содружестве с учеными- медиками были разработаны медико-технические требования для создания нового поколения лазерной медицинской техники. Данный раздел работы посвящен созданию и внедрению новых типов лазерной, электролазерной и многочастотной лазерной медицинской аппаратуры.

Для понимания природы фотохимических реакций, происходящих в организме при поглощении фотонов определенной длины волны, важно учитывать их энергетическую характеристику. Значения энергии фотонов и энергии химических связей биоткани выглядит, как показано на рис.5.1 [10].

- 32 -

Электромагнитный спектр 1-

Ультрафиолет | Видимая оЪласть

100 200

500

чоо

500

Длина Ванны, нм

Энергии (ротона, 9В 12,4 Ь,2 1,0 ¿,1

С-Н 0=0 С'С С-С

Энергия сВязи , эП

11,1 6,д

4.4

2.5

600

2,08 С=М

2,1

700

1000

1,24

Энергия

колебательных

процессов

Энергии Энергия Энергия

ионизации диссоциации электронного

мопекцл Возбуждения

Рис.5.1

Из рисунка видно, что фотобиологической активностью обладает свет в ультрафиолетовой (УФ), видимой или инфракрасной (ИК) областях. Фотохимическое и фотофизическое действие может оказывать только тот свет, который поглощается биологическим объектом. В этом процессе важны два фактора: общее количество энергии, поглощаемой в единицу времени; величина поглощаемого кванта света, определяющая энергетику самой фотореакции.

Поглощение лазерного излучения биологическим объектом в зависимости от длины волны имеет достаточно сложный характер, что хорошо видно по кривым лазерного поглощения (1-меланина, 2-гемоглобина) (рис.5.2)[9].

100

Рис.5.2

о;/ 0.9 7,7 1,3 Длина Полны, мнм

Величина поглощенной участком биоткани энергии лазерного излучения №пог.) с учетом его оптических свойств определяется по формуле: РТ

[1-(Котр.+Клр.)],

(5.1)

где Р-мощность излучения, Вт; Т-время воздействия, с; Б- площадь облучения, см2; Котр.-коэффициент отражения участка облучаемой ткани; КПр. -коэффициент пропускания участка облучаемой ткани;

Используя метод биофотометрических сфер, основанный на определении коэффициента поглощения излучения стенками кровеносных сосудов .автор установил, что излучение Не-Не лазеров (Л-О.бЗмкм) проникает в биоткань на глубину 15мм, а излучение GaAs лазеров в ближней ИК области (А-0.8*1мкм) проникает на глубину до 70мм, а в костную ткань до 25мм.

Определена экспоненциальная зависимость между величиной интенсивности лазерного излучения и глубиной его проникновения в биологические ткани. Она определяется по формуле, известной как закон Бугера-Лам-берта-Бера:

(5.2)

где, I- интенсивность излучения, проходящего через слой биологической ткани; /о- интенсивность излучения, падающего на слой биологической ткани; е-2.72- основание натурального логарифма; а- коэффициент поглощения; %- толщина биологической ткани, на которую падает излучение.

5.1. Состояние вопроса к началу работы. Постановка задачи

Для обеспечения максимума положительного лечебного эффекта определены следующие основные принципы лазерной терапии [10]:

1) Патогенетический подход к ожидаемому эффекту от воздействия;

2) Принцип эффективности и достаточности дозы воздействия;

3) Индивидуализация дозы облучения;

4) Хронобиологический (биоуправляемый) подход к лазерной терапии;

5) Комбинирование методов лечения с учетом совместимости действующих факторов.

Но для более эффективного выполнения перечисленных принципов необходим дополнительный технический анализ. Автором к началу работы было проанализировано более двухсот различных лазерных терапевтических аппаратов. Многие из них являются аналогами, потому что в своей основе имеют идентичные источники генерации лазерного излучения, и отличаются друг от друга компоновкой, габаритами, инструментом и дизайном. Анализируя подробно ранее выпускавшуюся серийную лазерную терапевтическую аппаратуру, можно отметить следующие ее недостатки:

1) отсутствовала медицинская аппаратура с длиной волны лазерного излучения 0.337мкм и О.бЗмкм;

2) в аппаратуре отсутствовали элементы эффективной модуляции лазерного излучения и биоуправления;

3) комбинированные методики лечения были ограничены только магни-толазеротерапией;

4) не было аппаратуры с длиной волны лазерного (He-Ne) излучения О.бЗмкм мощностью более 20Вт;

5) отсутствовала автоматизированная информационная база для эффективного выбора техники и методики процедур.

В этой связи постановка задачи и проблема оптимизация параме выглядит следующим образом: реализация применения импульсного УФ-j: чения и коротковолнового излучения в зеленой области спектра с г повышения эффективности воздействия на биоткань; решение проблемы личения мощности модулированного излучения в красной области спек реализация новых методик комбинированного лечения; оптимизация пат нетического подхода к ожидаемому эффекту от воздействия на основе томатизации модуляции излучения и биоуправления; разработка рабо места врача для эффективного выбора техники и методик процедур ла ной терапии.

5.2. Аппаратурная реализация новых методик для лазерной физио- и рефлексотерапии

Результаты исследований автора и клинические испытания позво, впервые в стране создать аппаратуру, соответствующую требованиям ; тавленной задачи.

Разработанная аппаратура устраняет недостатки выпускаемой и растеризуется качественно новыми параметрами лазерного излуч! [16А,17АЗ.

Следует отметить, что несмотря на многофункциональность разрг танной аппаратуры она должна обеспечивать оптимизацию параметров зерного излучения и для конкретного вида лечения. Предложенные автс средства и системы контроля, управления и автоматизации позволили шить и эту проблему.

1. Разработанный лазерный терапевтический аппарат "Ливень" УФ лучения (Х- 0.337мкм) имеет плавную регулировку мощности до 2мВт; жим работы импульсный (10+100Гц). Совместные клинические испытанш Российским лазерным центром позволили успешно внедрить аппарат для чения гнойных и ожоговых ран без хирургического вмешательства. Фут овальная схема аппарата показана на рис.5.3 [16А.25АЗ.

220В 50Гц1-ЛАТР 400ВА

Т

У J

IWCK

т

У ^

с*оп

Таймер

г*

Наконечник

Насадка | оптическая

Излу тель лазера ИЛГИ -503

РИС.5.3

2 при конструктивной реализации аппарата в зеленой области

па чзмкм рис 5.4) автором был применен разработанный лазер спектра (а-О.оймкм, рио.о.ч, ™ у „„„„-и о о чпкд ?9А]-

для двухимпульсной двухчастотной установки (см. раздел 2.3.)С16А.29А].

энергия импульса О.бЗмДж; длительность импульса 50+100нс; рабочие частоты ШОООГц; частота модуляции 25000Гц. Проведенные в ЦНИИ стоматологии профессором Прохунчуковым ОТ" испытания выявили, что излучение зеленого света обладает широким зпектром биологического лечебного действия. Аппарат рекомендован для ле-1ения новообразований в толости рта без хирурги-{еского вмешательства.

Рис.5.4

3 Ранее разработанные и внедренные аппараты на основе Не-Не ла-!6Р0~ и "Леер"С13А,16А,17А] качественно превосходят установки Ягода- Лятьково) и УЛФ (г.Львов), но наиболее эффективным является Z Рванный терапевтический переносной лазерный «а ШЛА 15А] При его создании впервые для медицинских He-Ne- лазеров была юшенена Инструкция -сложенного- резонатора, которая позволила при S ГабаГит Ло^ичь ^нерегулируемой мощности на выходе светово-ГТе мГнее 40МВт. Идея "сложенного резонатора- заключается в том тобы не увеличивая габариты излучателя, за счет многократного отра-ения'светового пучка от дополнительных зеркал внутри ревониора коно-

zzrzz*«^зонатора для обеспет: «гиг

ости излучения. В ТШ1А впервые для He-Ne лазеров_бшш И^неш и«^

Г оот '1 ДО 50Гц, электронный контроль мо„ Гектронный таймер установки времени экспозиции.

ечения заболеваний в области неврологии, гинекологии, дерматологии.

пп.пг« стоматологии и т.д. Инструмент аппарата позволяет подводить к дабой точке тела пациента, включая внутривенное облучение роГ Функшон^ная схема лазерного аппарата ТПЛА и внешнии вид ал-аратов показаны на рис.5.5.

«истою

с?<сма резонатора ТПЛА: -I

ТЕрЕСКОП

валсжошо - оптический модель

«Т»УНКЦИОНАЛЫ^Ад НАСАДКА

и:з комплекта „Лира ~Ф20 -

клт ад

тай

-.н-л-__________г—П-

| К. выходной оптический | 1

_ I соединитель ~ I—■

Х>

ПРИЕМНЫЙ ФОТОПРЕОВР^Заа^тсло

аналого-цифровой преобразователь

УСТРОЙСТВО ИНДИКАЦИИ ПОЛОЖЕНИЯ РЕГН-ЛЯТОРА МОЩНОСТИ

ыстроиство

ыстАнааки

длительности

ыстроиство

индикации

длительности

ИЗЛУЧАТЕЛЬ БЛОК ПИТАНИЯ ТРАНСФОРМАТОР ИЗО -ЛИРЫЮЩИЙ

ЛАЗЕРА ЛАЗЕРА ФИПЬТР

ЛГН-118А (ЛГН-115) ■ПГН-И8А С-ПГИ-115) СЕТЕВОЙ

4. В ряде заболеваний, которые лечатся по методике воздействия на биологически активные точки и рефлексогенные зоны, для повышения эффекта лечения требуется комбинированное воздействие. Впервые в стране создан аппарат лазерной и электростимуляционной рефлексотерапии "Контакт" С14А]. Функциональная схема аппарата показана на рис.5.6.

Здесь 1-источник питания; 2-генератор тактовых импульсов; 3-тай-мер; 4-генератор временных интервалов; 5-генератор импульсов модуляции тока; 6-устройство выбора режима тока; 7-блок стабилизации мощности излучения; 8-акустический излучатель; 9-формирователь импульсов управления; 10-устройство выбора источника воздействия; 11-излучатель ИЛ-ПИ-112 или ДЛ-250; 12-устройство индикации; 13-распределитель электродов; 14-устройство индикации тока, мощности излучения; 15-волокон-но-оптический модуль.

5. Для ряда специфических заболеваний, например, хронического простатита в урологии, требуется комплексный подход к лечению. С этой целью впервые в стране разработан и внедрен электролазерный аппарат "Ярило", обеспечивающий комбинированное воздействие излучения двух длин волн (О.бЗмкм и 0.89мкм) и электростимуляции непосредственно на патологическую зону с получением синзнергетического (одновременного) эффекта С16А.25А]. Внешний вид и функциональная схема аппарата "Ярило"

Здесь 1-источник питания; 2-генератор тактовых импульсов; 3,4-ге-нераторы импульсов; 5-индикатор тока электростимуляции; 6-формирова-тель последовательности; 7-цифровой индикатор; 8-устройство блокировки; 9-формирователь импульсов запуска; 10-излучатель ЛПй-102; 11-инди-катор уровня излучения; 12-акустический излучатель; 13-устройство управления заслонкой.

б. Для более мягкого воздействия на биологически активные точки и рефлексогенные зоны при улучшенном терапевтическом эффекте впервые в стране решена техническая задача обеспечения модуляции лазерного излучения шумовым сигналом С12АЗ. С этой целью в аппарат АЛТП введены последовательно соединенные генератор шума (7) и фильтр нижних частот (8) с амплитудно-частотной характеристикой вида 1/Г-фликкер -шум (Г-2+20000Гц). Внешний вид и функциональная схема аппаратов АЛТП представлены на рис.5.8а и 5.86.

Здесь 1-задающий генератор; 2-делитель частоты; 3-переключатель; 4-ключевой каскад;. 5-лазерный излучатель; б-фотодиод; 7-генератор шума; 8-фильтр низких частот; 9-триггер; 10-одновибратор; 11-устройство сигнализации.

7. Различные гипотезы о механизмах действия лазерного излучения позволили определить основные акцепторы поглощения разных длин волн, которые помогают определять пороговые значения терапевтической дозы и мощности. Но практически даже по этим параметрам врачебная практика показывает весьма противоречивые результаты. Отсюда возникает задача автоматической оптимизации режима лазерного излучения, одним из главных условий которой является биоуправление - модуляция интенсивности лазерного излучения сигналами датчика биоритма самого больного С12А, 25 А].

Идею электролазерного синхронного воздействия на биологический объект, используемую в аппарате "Ярило", можно проследить на рис.S.9а), а идею режима биосинхронизации- на рис.5.96, которая применена для создания нового поколения терапевтических аппаратов.

v ♦ Временная диаграмма работы

В настоящее время удалось технически реализовать блок биоуправ; ния (рис.5.10) для аппаратов АЛТП, АЛТМ, "Контакт", который позволя модулировать излучение с помощью датчиков пульса и женных на теле больного.

v

дыхания, распол

А Л

А 1 /V

Импульсы датчи пульсовой вол

20 ис

. Вмс

Импульсы бло обработ. I с-игна

пульсовой вол;

Временная диагра работы

лаз1

— Ь ного кап,

Рис.5.96

Рис.5.

8. На основании медицинских клинических и инструментальных иссле дований по применению лазерной техники в терапии автором проанализиро ван большой набор методик лечения различных патологий [9,10,11]. связи с этим возникло предложение о создании единой информационной ба зы по применению медицинских установок в лазеротерапии, ее автоматизации с целью полного, своевременного и оперативного представления информации врачу-специалисту при минимальных временных и материальны: затратах.

Разработанный информационный комплекс входит в состав автоматизированного рабочего места (АРМ) врача - специалиста по применению лазерной техники. АРМ врача представляет собой информационную поисковун систему определения необходимого воздействия лазерного излучения нг больного, позволяющую при вводе конкретного вида заболевания оценит! эффективность лучевого вмешательства [16А,20А,21А].

- 41 -

Функциональная схема АРМ показана на рис.5.11.

1-компьютер типа МС-0517 или совместимый с IBM PC/AT: Монитор;

процессорный блок; клавиатура; принтер. Предназначен для автоматизированного расчета индивидуальных доз облучения;

2-интерфейс предназначен для электронного сопряжения компьютера с лазерным излучателем;

3-лазер (блок питания, лазерный излучатель);

4-программное обеспечение.

5.3.Разработка принципов построения и создание лазерных хирургических установок на основе СОг лазеров

Сфокусированный высокоинтенсивный лазерный пучок является хирургическим скальпелем. С его помощью стало возможным делать бескровные операции ("сухое поле"),так как оптическое излучение как бы заваривает кровеносные сосуды. Такой метод хирургии отличается высокой стерильностью, так как нет контакта живой ткани с инструментом.

Впервые в стране была разработана и внедрена лазерная хирургическая установка на основе СОг лазера (Л-10.бмкм) типа "Скальпель-1" [18А.19АЗ. Принцип работы и внешний вид установки "Скальпель-1" показаны на рис.5.12.

Установка применяется в гнойной, ожоговой и пластической хирургии. Кроме того, установка "Скальпель-1" внедрена по методологии Всероссийского онкологического института им. А.И.Герцена (г.Москва) во многих онкологических диспансерах.

С развитием применения высокоинтенсивного лазерного излучения были разработаны и внедрены установка для ожоговой хирургии "Ромашка-1" и установка для микрохирургии "Ромашка-2". Отличительной особенностью лазерного скальпеля "Ромашка-1" является то, что впервые была реализована схема с применением четырех отпаянных непрерывных СО2 лазеров, излучающих энергию на одну собирательно-фокусирующую оптическую систему 80Вт на выходе светопровода.

Эффективность проводимых операций в сочетании с разработанным хирургическим инструментом позволила внедрить установку "Ромашка-1" почти во всех республиканских и областных ожоговых центрах страны.

Рис.5.11

к у

£ ш

БЛОК ЛАЗЕРНО-ОПТИЧЕСКИМ

сит с

I

ПЕДАЛЬ

дымоотсос

а) СИТ- стабилизированный источник тока Б- СОг лазер

Рис.5.12

Функциональная схема установки "Ромашка-1" показана на рис 5.13.

блок лазерно-оптическии

20 Вт Ю.б мкм

1 БЛОК в

ПИТАНИЯ 1

2 мВт О.бЗмкм

ПЕДАПЬ

6- лазеры

дымоотсос

Рис.5.13

Одно из основных достоинств скальпеля "Ромашка-2"- это универсальная конструкция светопровода, позволяющая адаптировать его с каль-поскопом (гинекологическим микроскопом) и с хирургическим микроскопом, что сделало ее многофункциональной и конкурентноспособной по сравнению с другими СОг лазерными скальпелями.'

Функциональная схема установки "Ромашка-2" показана на рис 5.14.

0.63 мкм

ПЕДАЛЬ

дымоотсос

УСТРОЙСТВО РАСпределит.

Рис.5.14.

основные результаты работа и выводы

В диссертации получены следующие основные результаты:

1) На базе детального анализа имеющихся в литературе и полученных автором результатов экспериментальных и теоретических исследований воздействия лазерного излучения на материалы (включая биологические ткани) разработаны принципы построения и многопараметрической оптимизации многофункциональной лазерной аппаратуры, предназначенной для применения в технологии обработки материалов, микроэлектронике, связи, метрологии и медицине.

2) предложены и аппаратурно реализованы автором:

а) модифицированный метод обработки полупроводниковых и других материалов, заключающийся в двухимпульсном двухчастотном воздействии на них лазерного излучения в наносекундном диапазоне длительности импульсов, новизна которого состоит в синхронной работе двух непрерывно-импульсных высокостабильных лазеров с электронным регулированием времени задержки между импульсами; такая схема позволяет использовать наведенное первым импульсом сильное поглощение полупроводника и развитие процесса плавления полупроводника при облучении квантами света с меньшей, чем ширина запрещенной зоны энергией;

б) новый метод для квазинепрерывно-импульсной обработки пленок (при изготовлении полузаказных интегральных схем) и биологических тканей (при лечении катаракты и глаукомы);

в) модифицированный фазовый метод прецизионного измерения рассто-

яний электронно-оптическими системами, новизна которого состоит в значительном повышении частоты модуляции и применении оптической линии задержки, позволяющий существенно (в 4*8 раз) повысить точность измерения;

г) новые методы модуляции непрерывного лазерного излучения шумовым сигналом (фликкер-шумом) и биоуправлением для более мягкого воздействия на биологически активные точки и рефлексогенные зоны при улучшенном терапевтическом эффекте (снижение дозы воздействия, сроков лечения, устранение побочных явлений);

3) впервые создана автором автоматизированное рабочее место врача и соответствующая информационная база для обоснованного выбора аппаратуры, методик и режимов ее использования при лазерных медицинских процедурах, а также для оценки лучевого воздействия на организм;

4) на базе проведенных комплексных теоретических и экспериментальных исследований разработана и внедрена в широкую практику следующая многофункциональная лазерная аппаратура:

а) лазерные технологические установки для сварки, резки и маркировки материалов (Квант-12,. Квант-15, Квант-17, Квант-60);

б) электронно-оптические системы для связи (ППУ-1, БПУ-З, Кварк-1, Клад-1, Кортик, Каватина);

в) лазерная медицинская хирургическая и физиотерапевтическая аппаратура (Скальпель-1, Ромашка-1, Ромашка-2, Ливень, АЛТ, ТОЛА, АЛТП);

г) разработаны:

устройство модуляции непрерывного лазерного излучения биоуправлением для аппаратов АЛТМ, Контакт, АЛТП с помощью датчиков пульса и дыхания, расположенных на теле больного;

5) полученные результаты работы использованы:

в учебном процессе Казанского филиала Московского энергетического института при изучении дисциплин "Оптоэлектроника", "Лазерная техника и ее применение";

в учебном процессе при изучении лазерной физш- и рефлексотерапии и хирургии Казанской медицинской Академии и Казанского медицинского университета.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах: 1А. Ларюшин А.И. Лазерная техника. -Казань: "ФЭН", Академия наук Татарстана, 1995. -120 с.

2А. Ларюшин А.И., Голенищев - Кутузов В.А., Еникеева Г.Р., Введение в оптоэлектронику. -М.: Моск. энерг. ин-т, 1992. -95 с. ЗА. Ларюшин А.И., Гусаков Г.М., Эм A.C. Влияние теплопроводности и поглощения в полупроводнике на параметры импульсного лазерного отжи-

га// Сб. науч. трудов. Физические основы микроэлектронных приборов/ Моск. ин-т электрон, техники. -1987. -С.28-32.

4А. Ларюшин А. И., Гусаков Г.М., Комарницкий A.A., Саркисян С. С. Дву-химпульсный комбинированный отжиг полупроводников// Сб. науч. трудов. Физические процессы в полупроводниковых материалах и приборах/ Моск. энерг. ин-т. -1986. -Nolll. -С.77-82.

5А. Ларюшин А.И., Гусаков Г.М. Импульсная лазерная обработка систем металл - полупроводник. Эффекты когерентности// VIII- Всесоюзная конференция по взаимодействию оптического излучения с веществом: Тез. докл. -Л., 1990. -С.242-244.

6А. A.c. 776425 СССР, МКл3 НО4 N5/30. Сканистор/ Ларюшин А.И., Ордин

Б.М., Костин В.А., Шамшев Б.Б. (СССР). -5с.: ил.1.

7А. A.C.NO7000 СССР. Излучатель твердотельного лазера/ Ларюшин А.И.,

Кутарев A.A., Макаров В.И. Ланцов В.И., Шокин A.A. (СССР). -1с.: ил.1.

8А. A.c. 1112285 СССР, G Ol R 13/00. Линейный индикатор/ Ларюшин А.И.,

Гурин Н.Т., Костин В.А., Шпади А.Л. (СССР). -4с.: ил.1.

9А. A.c. 7134 СССР. Лазерная офтальмологическая установка/ Ларюшин

А.И., Малышев Б.Н., Прозоров В.Н., СалюкВ.А., Бухтуев Э.Г., Борисов

М.А. (СССР). -1с.: ил.1.

10А. A.c. 1311064 СССР, А 61 F 9/00 Лазерная офтальмологическая установка/ Ларюшин А.И., Бухтуев Э.Г., Старостин В.А., Борисов М.А., Шмелев Ю.Н. (СССР). -2с.: ил.1.

НА. Ларюшин А.И., Амиров Н.Б. Применение низкоэнергетических лазерных установок в клинике внутренних болезней// Вторая международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы электронного приборостроения": Докл. -Новосибирск,. 1994.- Т.6. -С.43-44. 12А. Пат.2036672 га, А 61 N 5/06 Устройство для лазерной терапии/ Ларюшин А.И., Салаев Ю.Н., Острова С.О., Абдуллина A.M., Клюшкин И.В. Закиев A.A. (РФ). -8с.: ил.1.

13А. Ларюшин А.И. Новые разработки лазерной медицинской аппаратуры// Всероссийская научно-техническая конференция. "Прикладные проблемы лазерной медицины". Тез. докл. М., 1993. -С.135-136. 14А. Пат.41287 РФ. Аппарат электролазерной терапии - Контакт/ Ларюшин А.И., Езерский В.К., Кораблев М.Г., Быков Ю.В., Новиков В.А. (РФ). -1с.: ил.1.

15А. Пат.41704 РФ. Аппарат лазерный терапевтический переносной/ Ларюшин А.И., Салаев Ю.Н., Быков Ю.В., Новиков В.А. (РФ). -1с.: ил.1. 16А. Ларюшин А.И. Опыт работы Казанского НПО "Элекон" по разработке и производству лазерной медицинской техники// Вторая международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы электронного приборостроения": Докл. -Новосибирск, 1994.- Т.6. -С.44-55.

17А. Larjushin A.I. The experience of Kazan scintific-manufacturing-comlex "Elekon" in developing, serial production of laser devices and their application in medicine// International conference. New laser medical technologies in clinics and experiment. Moscow-Kazan, state research center of laser medicine, 1995. -P.457-458. 18A. A.c.6062 СССР. Установка лазерной хирургии/ Ларюшин А.И.,"Малышев Б.Н., Прозоров В.Н., СалюкВ.А., Мартыненко Ю.П. (СССР). -1с.: ил.1. 19А. А. с. 924357 СССР. Лазерная хирургическая установка/ Ларюшин А.И. Малышев Б.Н., СалюкВ.А., БреховВ.И., Скобелкин O.K. (СССР). -4с.: ил.1.

20А. Ларюшин А.И., Годенщев - Кутузов В.А., Ахметвалеева Л.В., Енике-ева Г.Р. Разработка автоматизированного рабочего места врача. Лазерные медицинские установки// Итоговая научная конференции профессорско-преподавательского состава казанского филиала Моск. энерг. ин-та. Докл. -Казань, 1995. -4.1 -С.36-38.

21 А. Ларюшин А.И., Ахметвалеева Л.В., Капустин М.В. Автоматизация информационной базы по применению лазерных медицинских установок// Межвузов. сб-к науч. труд. Электроэнергетика и электроника/ каз. фил. Моск. энерг. ин-та. -1995. -С.129-133.

22А. Ларюшин А. И. Новый этап развития лазерной медицинской техники// Межвузов, сб-к науч. труд. Электроэнергетика и электроника/ каз. фил. Моск. энерг. ин-та. -1995. -С.135-139.

23А. Ларюшин А.И. Связь и измерения с помощью лазеров.// Межвузов. сб-к науч. труд. Электроэнергетика и электроника/ каз. фил. Моск. энерг. ин-та. -1995. -С.133-136.

24А. Ларюшин А.И. Новые перспективные разработки Казанского НПО "Эле-кон" по медицинской технике для физиорефдексотерапии и микрохирургии// IV- Петербургская семинар- выставка "Лазеры для медицины и биологии": Тез. докл. С.-Петербург, 1995. -С.З.

25А. Ларюшин А. И. Медицинские аппараты на основе низкоинтенсивных лазеров. Модернизация терапевтических аппаратов на основе биоуправления. Разработка и освоение установок на базе высокознергетических лазеров// Лазер-Информ. -М. -1995. -N86. -С.9-11.

26А. Ларолшн А.И., Прохончуков A.A., Ребров В.И., Зеленев Н.Ф. Инструкция по применению лазерной технологической установки Квант-15 для сварки металлических протезов и ортодонтических аппаратов: Утв. ЦНИИ стоматологии Минздрава СССР 25.10.1985 -М., 1986. -19с. 27А. Ларюшин А.И., Ахметвалеева Л.В., Капустин М.В. Применение автоматизированного рабочего места врача. "Лазерные медицинские установки."// Итоговая научная конференция каз. фил. Моск. энерг. ин-та: Докл. -Казань, 1996. -С.72.

8А. Ларюшин А.И. Связь и измерения с помощью лазеров// Лазер-Информ. . -1996. -N88. -С.3-6.

9А. Ларюшин А.И. Голенищев - Кутузов В.А. Реализация проблем примене-ия многофункциональной лазерной техники// Оптический вестник всеро-ийск. оптич. общ-а. -С.-Петербург. -1996. -N1-2. -С.3-4. DA. Ларюшин А.И. Лазерная многофункциональная техника для физио- и ефдексотералии и хирургии// Казанский медицинский журнал. -1996. Т.76 (N1). -С.5-8.

1А. Ларюшин А.И. Промышленность - медицине // Лазер-Информ. М. -1994. N57. -С.2-6.

Список ццщцруемой литературы:

. Тарасов Л.В. Лазеры и их применение// Лазерная связь/ Под ред. .М.Ларионовой. -М., 1983. -С.131.

. Зверев Г.М., Голяев Ю.Д., Шалаев Е.А., Шокин A.A. Лазеры на алюмо-ттриевом гранате с неодимом//Основные режимы генерации лазеров на ранате с неодимом/ Под. ред. Н.В. Ефимова. М., 1985. -С.69-70. . Хайбуллин И.В., Смирнов Л.С. Импульсный отжиг полупроводников. Сос-ояние проблемы и нерешенные вопросы.// Физика и техника полупроводни-ов. -М. -1985. Т19. -С.508.

. Bell А.Е. Pulsed laser annealing- RGA Review, v.40. 1979, p.295. . Wood F. and Glees Q.F. Macroscopic theory of pulsed- laser mealing-.- Phys. Rev., 1981, B.23, P.292.

. Lietolla A. and Gibbons J.F. Calculation of lattice temperatures nduced in Si by laser pulses.-J. Appl. Phys., 1982, 53(46), p.320. . Auston D.H. Dual- Wavelength Laser annealing// Appl. Phys. Lett, 979. Vol.34 N9. -P.558-560.

. Кебнер Г. Промышленное применение лазеров// Взаимодействие лазерно-о излучения с веществом/ Под. ред. И.В.Зуева. -М., 1988. -С.122-124. . Козлов В.И., Буйлин В.А., Самойлов Н.Б., Марков И,И. Основы лазер-ой физио-и рефлексотерапии// Взаимодействие лазерного излучения с би-логическим объектом/ Под. ред. О.К.Скобелкина. -Самара, 1993. С. 9-11.

Э.Илларионов В.Е. Техника и методика процедур лазерной терапии// Фо-эбиологическая активность света/Под. ред. А.А.Полонского. -М., 1994. 3.5-8.

1.Плужников М.С., Лопотко А.И., Гагауз A.M. Лазеры в ринофаринголо-ии// Высокоэнергетическое лазерное излучение/ Под. ред. В.А.Попа. Кишинев, 1991. -С.35-36.

г.Загускин С.А. Принцип "не навреди" и методики биоуправляемой лазер-эй терапии// Гипотезы о механизмах воздействия лазерного излучения на иологический объект/ Под.ред. Ф.И.Комарова. - М., 1995. -С.4-5.