Microcontroller based high power 809-nm diode laser design for biophotonics applications

Abstract

ÖZETBİYOFOTONİK UYGULAMALARA YÖNELİKMİKRODENETLEYİCİ TABANLI YÜKSEK GÜÇLÜ 809-nm DİYOTLASER TASARIMILaser teknolojisinde son yıllarda görülen ileri gelişmeler sonucu yüksek güçte 800-980-nm arası ışıma yapan kızılaltı diyot laser sistemleri tıpta birçok dalda kullanım alanıbulmaktadır. 809-nm dalga boyundaki diyot laserlerin, yumuşak dokularda derinlerenüfuz etme özelliği ile ve literatürde Indocyanine Green maddesi baz alınarak yapılanbiyofotonik calışmalara yönelik geniş bir uygulama alanı potansiyeli olduğugözlemlenmektedir. Bu çalışmada, azami 10W çıkış gücüne sahip 809-nm diyot lasersistemi tasarlanıp üretilmiştir. Sistem, 10 W çıkış gücüne sahip 809-nm diyot modülü,akım kaynağı ünitesi, akım sensörü, anahtarlamalı güç kaynağı, mikrodenetleyici tabanlıkontrol ünitesi ve fiber kuplaj aparatından oluşmaktadır. 809-nm laser ışığı, diyot lasersürücü kısmı olarak kullanılan voltaj kontrollü akım kaynağı tarafından sağlanan elektrikakımı ile üretilmektedir. Akım sensörü, diyot çalışma akımını dedekte ederek kontrolünitesi tarafindan yapılan akım geri besleme işlemi için kullanılmıştır. Kontrol ünitesibütün sistemi yönlendirerek kullanıcıyı sistemin çalışma durumuna ait olan verilerlebilgilendirmektedir. C programlama dili ile geliştirilen arayüz programı ile kullanıcı diyotlasere uygulanacak akım değerini ve çalışma süresini bilgisayardan girerek diyot lasersistemini kolaylıkla kullanabilmektedir. Aynı zamanda diyot laser çalışıyorken diyotlaserin o andaki akım değeri ve sıcaklık bilgisi arayüz programı ile kullancıyagösterilmektedir. Bu sistemde üretilen laser ışığı güç ölçer kullanılarak ölçülmüş vesistemin sorunsuz bir şekilde bir bütün olarak çalıştığı gözlenmiştir.Anahtar Sözcükler: 809-nm diyot laser, Mikrodenetleyici, ICG, Sürekli laser ışığı.

ABSTRACTMICROCONTROLLER BASED HIGH POWER 809-nm DIODELASER DESIGN FOR BIOPHOTONICS APPLICATIONSHigh power diode lasers irradiating near infrared light (800-980-nm) have a widerange of applications in many branches of medicine due to the developments in the lasertechnology for the last 20 years. The ability of having high penetration property in softtissues and enhancing indocyanine green (ICG) dye induced approaches in biophotonicsapplications provides possible usage of 809-nm diode laser for diagnostic and therapeuticpurposes. In this thesis, a high power 809-nm diode laser system was designed andmanufactured. System was consisting of 809-nm high power diode laser module with 10W output power, current source unit, current sensor, switch mode power supply unit,microcontroller based controller unit, and fiber coupling. Diode laser driver systemprovides current to 809-nm diode laser module from voltage controlled current source inorder to generate continuous wave 809-nm laser light. A current sensor was used to sensethe operating current of laser diode for current feedback process of controller unit.Microcontroller based controller unit provided the control of whole system and itfacilitated the user to access all the functionalities of the system. The user interfaceprogram was developed in C programming language to set diode current in amperes andduration in seconds via a PC. During laser operation, values of the diode current anddiode temperature were controlled simultaneously and monitored by the interfaceprogram. The output power of the laser light was measured by using a powermeter and itwas seen that the microcontroller based diode laser system was working accurately andefficiently.Keywords: 809-nm diode laser, Microcontroller, ICG, Continuous laser light.