Microcontroller based 3w-1470nm diode laser driver design and medical application

Abstract

Lazerlerin hayatın her alanında sıklıkla karşımıza çıktığı son yıllarda, biyomedikal alanda yeni sayılabilecek olan 1470nm diyot lazerin koagülasyon(pıhtılaştırma), vaporizasyon(buharlaştırma) ve doku kesip alma konularında başarılı etkiler ortaya koyduğu görülmüştür.Literatürdeki araştırmalara bakıldığında, lazerle doku kaynağı konusunda genellikle UV lazerlerin başarı göstermiş olması, 1470nm lazerin bu konudaki etkisini araştırma konusunda merak uyandırmıştır.Bu çalışmada 3W çıkış gücüne sahip 1470nm diyot lazerin sürücü devresi tasarlanıp üretimi gerçekleştirilmiştir. Sürücü devresi alçaltıcı dönüştürücü topolojisinde tasarlanmış olup, diyot lazerin çalışması için gerekli olan akımı sağlamaktadır. Diyot çalışma akımının kontrolü mikroişlemci kullanılarak PI kontrol yazılımı ile sağlanmıştır. Ayrıca alçaltıcı dönüştürücünün çalışmasını sağlayan PWM sinyali de mikroişlemci tarafından üretilmektedir. 4x20 LCD ve potansiyometre kullanılarak oluşturulan arayüz kullanıcaya lazerin akım değerini ve çalışma süresini değiştirme imkanı sunularak, LCD' den bu değerlerin görülmesi sağlanmıştır. Tasarlanan lazer sürücü devresinin gerekli kontrolleri tamamlanarak sorunsuz bir şekilde çalıştığından emin olunduktan sonra lazer doku kaynağı alanındaki uygulamalarda kullanılması amaçlanmıştır.

In recent years, the lasers often manifest successful results in all areas of life. The new laser diode wavelength 1470nm is started to use in biomedical applications and also successful results has been shown in coagulation, vaporization and tissue removal areas. Looking at the studies in the literature, the success of UV laser light has been demonstrated in laser tissue welding. Because of the fact that, 1470nm is also in the range of UV laser, the impact of that laser in laser tissue welding has made sensation.In this study, 1470nm laser diode with output power of 3W is designed and manufactured. The driver circuit is designed in buck converter topology that provides the current required to operate of diode laser. Control of the diode current is done by the microprocessor unit by using PI software. In addition to this, the PWM signal that provide to operate the buck converter driver circuit is generated by the same unit. The user interface part includes 4x20 LCD that provides to see the diode current and potatntiometer which enable to set the diode current in amperes and adjust operating duration in seconds. After completion of necessary checks of designed laser driver circuit and making sure that the application works accurately and efficienly, it is going to use in the field of laser tissue interaction.