Гибридная лазерная эпиляция DIOLAZE XL. Максимальный эффект от комплексной терапии Halo™ и BBL™ компании Sciton

В ноябре на саммите в Чикаго самые успешные косметологи и пластические хирурги США рассказывали о новых аппаратных процедурах. В обсуждении участвовали и наши знакомые московские косметологи.

Рассказывают косметологи Лариса Радецкая (клинический тренер Sciton) и Ирина Ткачева.

М ногие пластические хирурги и косметологи считают, что до сих пор самой эффективной остается лазерная шлифовка СО2, дающая яркий результат, но требующая серьезного повреждения кожи и длительной реабилитации. Однако на саммите лучшей методикой омоложения признано лазерное омоложение Halo на платформе Joule Sciton: гибридный лазер Halo по эффекту равен агрессивным шлифовкам, тогда как реабилитация несравненно легче и короче.

В числе докладчиков в Чикаго был профессор кафедры дерматологии Стенфордского университета Патрик Биттер – знаменитый голливудский доктор, принимающий звезд в своей клинике в Беверли Хиллз. Патрик, имеющий более 30 лет опыта работы со всеми основными косметологическими аппаратами, отметил, что более продвинутого аппарата на рынке сейчас нет.

Д жоуль – аппарат с большим выбором лазерных и световых насадок:

1. Halo (Хейло) – лазерная шлифовка без тяжелой реабилитации.

2. BBL (ББЛ) – фотоомоложение, лечение акне, розацеи, пигментации и сосудистых патологий.

3. ProFractional – фракционное омоложение.

4. SkinTyte – инфракрасный термолифтинг кожи лица и тела.

и другие.

В этой статье – рассказ о лазерной шлифовке Halo и фотоомоложении BBL.

Лазерная шлифовка Halo

Halo – первый в мире лазер, сочетающий абляцию и неабляцию в одной процедуре. Проще говоря, это возможность получить результат лазерной шлифовки с легким восстановительным периодом.

При проведении лазерного омоложения СО2 риск гиперпигментации выше за счет агрессивного воздействия. В то время как при помощи гибридного лазер Halo можно убрать гиперпигментацию одновременно с проведением омоложения – и получить видимый эффект.

C помощью Хейло можно за одну процедуру сгладить поры, неровности, рубцы и застойные пятна постакне.

Атакже Хейло можно назначать и при куперозе, в то время как агрессивные лазерные методики сильно повреждают сосуды, и если есть склонность к куперозу, то после подобной шлифовки он усилится. Хейло же коагулирует сосуды и купероз уходит, как после фотоомоложения!

Результат одной процедуры Хейло – кожа осветлилась на тон, ушла сухость, цвет выровнялся. Работа Ирины Ткачевой.

Не является публичной офертой! Имеются противопоказания. Перед использованием необходима консультация специалиста.

Результат одной процедуры Хейло: несмотря на разницу в ракурсах, заметен лифтинг и уплотнение кожи в нижней трети лица. Работа Ирины Ткачевой.

Реабилитация действительно короткая. На следующий день после шлифовки Halo красный цвет лица превращается в коричневый. Затем в течение недели верхний слой кожи отшелушивается. Декоративную косметику можно наносить со второго дня.

Спустя 4-5 недель после процедуры заканчивается воспаление в тканях и запускается процесс роста нового белка, так как фибробласты начинают работать с повышенной активностью. В течение 6 месяцев будет нарастать долгосрочный эффект неабляции – лифтинг, выравнивание поверхности кожи, улучшение ее качества.

1 – Патрик Биттер рассказывает о возможностях аппарата Джоуль; 2 – результат работы с постакне.

Рассказывает Лариса Радецкая: Можно запланировать 2-3 процедуры и каждый раз делать 30% покрытия, в этом случае будет очень хороший результат. Можно делать 15-20% покрытия, и тогда процедура получится легкой, а реабилитация – незаметной. А можно настроиться на одну процедуру с большой агрессивностью, в этом случае отек и гиперемия будут сильнее.

Для молодой кожи часто хватает и одной процедуры: цвет кожи осветляется и выравнивается за счет коагуляции мелких сосудиков, улучшается текстура и микрорельеф, уменьшаются поры. И как нарастающий (от 1 до 6 месяцев) эффект – лифтинг.

Рассказывает Ирина Ткачева: Многие мои клиенты по 3-4 раза в год выезжают на отдых и по работе в солнечные страны. Риск посттравматической гиперпигментации после агрессивной шлифовки у них очень высок. Хейло – менее травматичный метод, при котором риск гиперпигментации снижен, и мы проводим омоложение 9 из 12 месяцев в году, кроме 3-х летних.

Все врачи, присутствовавшие на конгрессе в Чикаго, имеют опыт работы и с СО2, и с Хейло. По итогам работы все остановились на Хейло.

Фотоомоложение BBL

Д аже если нет выраженной гиперпигментации, с годами кожа накапливает меланин, появляется пигментация, и цвет лица к 30 годам меняется – пропадает «свечение» юности, в целом кожа становится тусклой, теряется свежесть. Очень часто добавляется и несколько расширенных сосудов.

Фотоомоложение – это в первую очередь улучшение цвета лица, которое дает коагуляция сосудов и устранение нежелательного пигмента. Пилинги не всегда могут дать такой эффект: фототерапия работает на бОльшую глубину и параллельно прогревает дерму, что приводит и к небольшому лифтингу тканей.

Лечение пигментации: результат одной процедуры BBL. До и через 2 недели после. Врач Ирина Ткачева.

До, через 2 дня, через 2 недели, через 4 недели

В о всем мире уже известна процедура «Forever Young», которую проводят с помощью BBL. Для нее Патрик Биттер разработал систему мультипассов. Благодаря ей структуры кожи избирательно поглощают определенную длину светового импульса. А после того, как световая энергия преобразуется в тепловую, запускается ряд сложных биохимических процессов. В частности, «просыпается» более 1000 спящих генов, отвечающих за регенерацию, иммунитет, метаболизм и молодость кожи. BBL влияет на экспрессию генов, которые отвечают за деление клеток – проведены уже все исследования, доказывающие, что именно BBL обладает таким эффектом, в отличие от других видов фотоомоложения.

Более того, BBL влияет на активность генов-суппрессоров – генов, имеющих антиопухолевую активность (антионкогенов). BBL признано профилактикой меланомы. Так что ответ на часто возникающий вопрос «не приведет ли процедура к раку кожи» – именно BBL не только не приведет, но и поможет предотвратить. После разрешения онколога, который вел пациента, процедуру можно делать и уже перенесшим меланому.

Результат одной шлифовки Halo и двух процедур BBL Forever Young. Работа Ирины Ткачевой.

Л ечение не сопровождается болевыми ощущениями. Результат – эффект отбеливания, уплотнения и омоложения кожи лица, шеи, рук, декольте, спины, губ и даже ушей.

Результат лечения кератомы: до и сразу после 1 процедуры BBL. Повреждения покровных тканей нет, корочка не образуется. Врач Лариса Радецкая.

Если для удаления крупных сосудов лидером остается Кандела (Candela), то с куперозом и розацеа лучше справляется BBL: с помощью миниадаптеров, не имеющих аналогов на других платформах, можно работать с самыми маленькими сосудами в самых неудобных для больших насадок местах. Например, с нижним веком вплоть до ресничного края.

Если сосуды расположены близко к коже, кроме синевы под глазами с годами добавляются другие оттенки – у кого-то коричневатый, у кого-то сероватый. BBL возвращает нижним векам и области под бровью «свежий» светлый цвет.

Можно провести и омоложение губ: накапливая меланин, с возрастом губы меняют цвет на более коричневый или более серый, а по краю губы часто появляется пигментация, что смазывает четкость контура. Теперь за 4-6 процедур губам можно вернуть яркий «молодой» розовый цвет.

Другие аппараты не имеют настолько маленьких адаптеров, и возможности работать с веками или губами у них нет.

Удаление сосудов BBL: до и сразу после процедуры (покраснение пройдет в течение нескольких часов). Врач Ирина Ткачева.

Рассказывает Ирина Ткачева: Уже не раз пластические хирурги, не считавшие реабилитацию после операции значимой и необходимой, изменяли свое мнение, видя результаты наших процедур. Особенно показателен был случай со сложной вторичной ринопластикой: оперированный нос реагирует на погоду, на холоде кончик синеет, краснеет, становится твердым. Мы добились полного исчезновения этих симптомов. А с помощью BBL есть возможность коагулировать поврежденные сосуды почти сразу после операции, уже в ходе реабилитации, используя систему мультипассов.

Удаление сосудов BBL: до и сразу после процедуры (покраснение пройдет в течение 2-3 дней). Врач Лариса Радецкая.

К роме того, фотонасадка BBL дает яркие и стойкие результаты при лечении тяжелых форм акне и розацеи. При лечении тяжелых конглобатных форм акне результат достигается после курса из 4-6 процедур, а устойчивая ремиссия акне и розацеа – 5 и более лет. Дерматологи знают, как трудно этого добиться с помощью других методик.

Используя вспышки разной интенсивности и меняя фильтры с разной длиной волны, можно в течение одной процедуры провести и лечение акне, и удаление сосудов, и удаление пигментации, и фотоомоложение.

Процедура абсолютно безболезненна благодаря специальной охлаждающей насадке. Реабилитация не требуется.

Результат лечения акне на спине. Врач Лариса Радецкая.

Рассказывает Ирина Ткачева: Американские клиники расписывают годовые программы пациентам исходя из возраста и исходных данных. Как только возникает проблема, ее корректируют.

Например: чуть расширились сосуды, появилась гиперпигментация, тонус кожи хочется укрепить? Назначается 3-4 процедуры BBL для борьбы с пигментом и расширенными сосудами, и одна-две процедуры Halo. Результат? Уходят морщины и пигментные пятна, кожа подтягивается, приобретает молодой цвет, плюс омоложение глубоких слоев кожи на клеточном уровне. При этом вся реабилитация – легкое покраснение и шелушение, которые проходят за 3-5 дней. Это как раз то, что делают звезды, чтобы оставаться Forever young.

Внимание! Лазерную шлифовку Хейло и фотоомоложение/коагуляцию сосудов/лечение пигментации BBL можно проводить до начала мая, если в июне пациент планирует отпуск в жарких странах, и до конца мая, если в течение месяца после процедуры пациент остается в средней полосе России. Использование солнцезащитных кремов обязательно.

Темы по лазерной шлифовке есть на форума в разделе

Лазерные технологии используются для эпиляции довольно широко, так как световая энергия может хорошо поглощаться меланином и не поглощается другими пигментами, что позволяет избирательно воздействовать только на волос, исключая воздействие на окружающие кожные покровы.

Особенность пигмента меланина в том, что 30% его содержится в луковицах и 5% в волосках. Поэтому лазер воздействует напрямую на луковицы, разрушая их. Таким образом, происходит избирательное нагревание фолликулов волос, приводящее к их разрушению. Волосы перестают расти.

Существует несколько видов лазеров, которые используются для лазерной эпиляции: Александритовый, Диодный, Неодимовый . У каждого из этих лазеров есть свои преимущества и недостатки. В зависимости от особенностей цвета кожи, цвета волоса и их комбинаций нужно выбирать лазер, чтобы было наиболее эффективно и безопасно.

Так же есть еще несколько факторов, которые важны для выбора: компания производитель, наличие охлаждения кожи, технические параметры лазера

Что такое D IOLAZE XL

Насадка Diolaze XL – в ней используется комбинация одновременного воздействия двумя видами длин лазеров: 755\810Нм или 810\1064Нм (Александрит\Диод или Диод\Неодим). Гибридный лазер Diolaze XL, использующий синергию двух длин волн одновременно имеет преимущество в эффективности и избирательности воздействия в работе с темной кожей или светлыми волосами.

3 D контактное охлаждение насадки Diolaze обеспечивает комфортность и безопасность процедуры. Охлаждение кожи происходит до, во время импульса, а так же после.

Скорость обработки может достигать 5 импульсов в секунду, что обеспечивает быстроту обработки больших зон (ноги, бедра, руки, спина, голени, внутренняя поверхность бедер, ягодицы)

Эргономика насадки удобна для обработки труднодоступных мест или с неровным рельефом (бикини, подмышки, глубокое бикини)

Преимущества гибридной лазерной эпиляции Diolaze XL

Минимальная болезненность при проведении процедуры.
Высокая скорость обработки.
3D охлаждение (до\во время\после импульса)
Совмещение длин лазеров позволяет эффективно воздействовать на русые и каштановые волосы, а так же безопасно работать на темной и загорелой коже.
Использование современной электроники и новейших лазеров, обеспечивает наилучшие технические параметры насадки в сравнении аналогами.

Противопоказания эпиляции Diolaze :

— родинки;

— варикозное расширение вен;

— герпес, грибок в зоне эпиляции;

— сахарный диабет;

— простудные и инфекционные заболевания;

— беременность и лактация;

— свежий загар;

— повреждения кожных покровов в зонах эпиляции.

Подготовка к процедуре эпиляции с помощью насадки Diolaze XL

За сутки до процедуры нужно сбрить волоски на участке эпиляции, длина волоска должна быть не более 1 мм, так как насадка оказывает воздействие на луковицу, а не на волос. НЕ рекомендуется загорать или посещать солярий за 1-2 недели до процедуры.

Процесс лазерной эпиляции

На зону эпиляции наносится гель, который нужен для полного контакта насадки с кожей. Специалист выставляет параметры энергии в зависимости от индивидуальных особенностей кожи и волос и начинает обработку. После процедуры может наблюдаться покраснение и не большой отек в зоне роста волос. Все изменения на коже проходят в течении 1-2 часов.

Количество сеансов: 4-6

Перерывы между процедурами: 1-3 месяца.

Схема курса лазерной эпиляции составляется специалистом индивидуально и зависит от особенностей пациента и зоны обработки.

Уход за кожей после лазерной эпиляции

— нельзя мочить кожу в первые сутки после процедуры;

— нельзя загорать после процедуры 2-3 недели;

— нельзя посещать горячие процедуры (баню, сауну) 48 часов;

— нельзя заниматься спортом в течение недели, чтобы избежать усиленного потоотделения;

Результаты эпиляции насадкой Diolaze XL

Как показывают клинические данные, даже после 3-х процедур прекращают рост до 67% волос

Гибридную лазерную эпиляцию с помощью насадки Diolaze XL можно проводить только в специальных условиях: в косметологических салонах или клиниках. Проводить её могут только опытные специалисты, прошедшие обучение работе на аппарате InMode (Invasix Ltd Израиль) с применением насадки Diolaze, так как аппарат для эпиляции требует профессиональных навыков.

Когда нужно задуматься об омоложении кожи лица? За пару месяцев до тридцатого дня рождения я взглянула в зеркало и обнаружила возрастные изменения: первые мимические морщинки в уголках губ, более заметные носогубные складки, а также — постакне, которые не проходили в течение нескольких лет после активной борьбы с воспалениями. Но больше всего беспокоила пигментация на лбу, «сувенир» из Тайланда, где я год назад имела неосторожность обгореть, как никогда в жизни.

Маски, сыворотки и крема спасали ситуацию, как могли, но я понимала — мне необходима тяжелая артиллерия. На приеме дерматокосметолога Елены Шаховой в RealClinic я уже была готова к совету« уколоться», хотя я оттягивала знакомство с инъекционными методиками до последнего. Но к удивлению врач предложила мне не мезотерапию — популярный способ борьбы с пигментаций, а лазерное и фотоомоложение с помощью нового аппарата JOULE . Изучив показания для лечения кожи на JOULE, я поняла, что для этого аппарата омоложение и оздоровление — синонимы, и не стоит дожидаться появления видимой сеточки морщин, чтобы решиться на anti-age процедуры.

Врач-дерматокосметолог Елена Шахова, Real Clinic

Что такое аппарат JOULE

Между собой косметологи RealClinic называют JOULE« мультиплатформа», который с помощью разных насадок позволяет проводить и лечение кожи гибридным лазером HALO, который с помощью разных насадок позволяет проводить и лечение кожи гибридным лазером HALO, и фотоомоложение модулем BBL FOREVER YOUNG, и лазерную шлифовку. Кроме признаков старения, под действие фототерапевтического модуля BBL попадают акне, пигментация, розацеа, купероз. А HALO борется с рубцами, расширенными порами, постакне, морщинами, неоднородностью кожи. Этой осенью на международной премии My Face My Body в Беверли-Хилз лазерный модуль JOULE HALO победил в номинации« Лучшая антивозрастная процедура».

Популярное

Процедуры не только можно, но порой и нужно совмещать, как оказалось в моем случае. Я жаловалась на постакне и последствия солнечного ожога, но врач рекомендовала также очистить кожу от воспалений и черных точек. К лечению гибридным лазером было решено приступать после нескольких этапов подготовки. Сначала — знакомая многим ультразвуковая чистка, которая подготовила кожу к аппаратному лечению. Спустя две недели была назначена процедура фотоомоложения BBL, которая представляла собой яркие вспышки света, направленные на кожу. Модуль BBL влияет на структуру генов, отвечающих за длительность жизни клеток соединительной ткани — фибропластов, ответственных за синтез коллагена и эластина. После воздействия широкополосным светом экспрессия генов становится такой, как у молодых клеток. То есть, как я уже говорила, помимо акне, расширения сосудов и пигментации, решается проблема старения, а также повышается иммунитет кожи.

Процедура чувствительна, но не болезненна и не требует периода реабилитации, за исключением лишь одного момента: на какое-то время из-за действия фотовспышек пигментация проявится на коже несколько ярче, прежде чем начать исчезать. Никаких« дополнительных» следов BBL не оставляет.

Спустя еще три недели меня ждала процедура, завершившая курс омоложения и оздоровления кожи лица — лечение гибридным лазером HALO, который — пока единственный среди других аппаратов — одновременно удаляет верхний слой эпидермиса и омолаживает глубокие слои кожи. Процедура проводится под местной анестезией с помощью крема, а также с использованием системы охлаждения, что уменьшает болезненные ощущения, но все-таки не избавляет от них полностью. Нужно быть готовыми к тому, что внешний вид после лазера HALO полностью соответствует ощущениям во время процедуры — ближайшие 2−3 дня лучше провести дома, помогая коже восстанавливаться средствами с пантенолом.

Впрочем, довольно скоро покраснение спадает, а корочка начинает безболезненно отшелушиваться. Самый приятный эффект лазера HALO — это то, что кожа продолжает самостоятельно обновляться в течение минимум пары месяцев после процедуры, в два раза эффективнее усваивая и привычный уход, и какие-либо другие процедуры.

Первым, кто оценил эффект от курса процедур на аппарате JOULE, стала визажист, с которой мы встречаемся каждую неделю. Кому, как ни человеку, регулярно рассматривающему все мои поры и пятнышки с ближайшего расстояния, заметить улучшения! Моя кожа начала лучше очищаться, быстрее усваивать сыворотки и крема, стала однородной и гладкой, уменьшились носогубные складки, овал лица стал более четким, и, конечно, от следов солнечного ожога на лбу осталась только пара еле заметных веснушек, которые можно скорректировать дополнительной процедурой BBL.

При желании, процедуру лазером HALO можно повторить через 1,5 месяца, но даже одна процедура дает видимый результат.

Гибридный фракционный лазер - это новое поколение фракционных лазеров. Предлагаем вашему вниманию исследование двух известных американских врачей - Джейсона ПОЗНЕРА (Jason Pozner), MD, FACS и Криса В. РОББА (Chris W. Robb), MD, PhD, в котором подробно описана технология и механизм действия гибридного фракционного лазера, а также проведено сравнение новой технологии с уже существующими методами шлифовки.

ВВЕДЕНИЕ

СО2-лазеры начали использоваться для шлифовки кожи в середине 1990-х и за короткий промежуток времени изменили мировоззрение в эстетической медицине.

Первые лазеры работали в режиме постоянного излучения, имели ограниченные возможности контроля процесса шлифовки, обеспечивали не самые впечатляющие результаты в сравнении с современными лазерами для шлифовки кожи,а также давали большое количество побочных эффектов.

После постоянных СО2-лазеров появились импульсные СО2- и эрбиевые Er:YAG-лазеры, оснащенные сканерами, которые предлагали более высокий уровень контроля и давали лучшие результаты со значительным снижением восстановительного пери- ода и побочных эффектов.

Дальнейшее развитие лазерных технологий в направлении уменьшения реабилитационного периода и количества побочных эффектов привело к появлению фракционных лазерных технологий. Абляционные фракционные лазеры (рис. 1) удаляют небольшие столбики тканей эпидермиса и дермы, которые затем восстанавливаются новыми клетками. Неабляционные фракционные лазеры (рис. 2) создают микроскопические зоны термического повреждения тканей, которые затем ремоделируются, но при этом во время процедуры не происходит удаления тканей, как при воздействии абляционного лазера. Главным плюсом фракционных неабляционных лазеров стало сокращение периода реабилитации до минимума, а главным минусом - необходимость большего количества процедур для достижения необходимого результата по сравнению с абляционными лазерами.

В последнее десятилетие пациентам предлагались оба варианта фракционного омоложения. Пациент мог выбрать абляционное фракционное омоложение (несколько процедур с длительным реабилитационным периодом) или неабляционное фракционное омоложение (больше процедур, но с коротким реабилитационным периодом). Однако технический прогресс не стоит на месте и новые разработки позволяют достигать лучших результатов при минимальном реабилитационном периоде и небольшом количестве процедур. Одной из таких разработок является гибридный фракционный лазер (HaloTM), который объединил в себе лучшие возможности абляционных и неабляционных фракционных лазеров. Теперь пациент может получить результаты, сравнимые с абляционными процедурами, и с восстановительным периодом, как у неабляционных лазеров.

ГИБРИДНЫЙ ФРАКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР

Каждый пациент индивидуален, начиная от типа кожи и заканчивая образом жизни, а также ожидаемыми сроками восстановительного периода. Гибридные фракционные лазеры предлагают настраиваемые параметры процедуры для достижения максимальных результатов при коротком реабилитационном периоде. Они производят абляцию, а следом - коагуляцию микроскопической термической зоны (МТЗ) (рис. 3).

В гибридной фракционной лазерной системе Halo используются две длины волн:

2 940 нм - обеспечивает чистую абляцию от 0 до 100 микрон вглубь эпидермиса;

1 470 нм - проводит коагуляцию от 100 до 700 микрон вглубь эпидермиса и дермы.

Это дает Halo беспрецедентную возможность отдельно воздействовать на эпидермис и дерму в одной точке. Такое независимое двунаправленное воздействие обеспечивает несколько очень интересных эффектов. Фракционный метод, будь он абляционный или неабляционный, позволяет эпидермису восстанавливаться быстрее, поскольку дерма остается интактной и базальные кератиноциты могут быстрее мигрировать вдоль фракционных канальцев. Когда глубина абляции составляет менее 100 микрон, то эпидермис регенерирует в течение 24 часов. Удаленные участки эпидермиса регенерируют быстро, в то время как коагулированная дерма регенерирует более медленно, в течение семи дней.

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ

Добавление технологии абляции настраиваемой глубины в неабляционную процедуру дает различные эффекты, которые будут отличаться в зависимости от глубины воздействия:

Применение малой глубины абляции (до 20 микрон) приводит к быстрой очистке термальной зоны от микроскопических остатков некротизированных клеток;

Более глубокая абляция (до 100 ми- крон) позволяет получить синергетический ответ заживления. Клинически достигаются результаты абляционной процедуры при реабилитационном периоде, сравнимом с неабляционными процедурами (рис. 4).

Во время неабляционной процедуры микроскопические термические зоны (МТЗ) нагреваются до определенной температуры, вызывая некроз эпидермиса и денатурацию коллагена дермы. В первые 24 часа слой базальных клеток регенерирует вдоль микроскопических термических зон под некротизированным эпидермисом и затем пролиферирует вверх, вытесняя некротизированные клетки. Эти некротизированные ткани становятся маленькими «пакетами мусора», которые оказались в ловушке под роговым слоем, и для их удаления коже требуется 2-7 дней.

Если же мы дополняем неабляционное воздействие абляцией глубиной 20 микрон с последующей коагуляцией, это позволяет некротизированным клеткам быстрее очистить канальцы. Таким образом, удаляя роговой слой, мы создаем идеальные условия для удаления некротизированных клеток в день их формирования, что на 1-2 дня ускоряет заживление.

Ткани после абляции дают более мощный ответ репарации по сравнению с коагулированными тканями. Этот ответ может быть усилен путем увеличения уровня абляции. Например, увеличение уровня абляции до 100 микрон удаляет определенное количество тканей, которые иначе бы оставались у поверхности кожи, поэтому их удаление снижает формирование некротизированных клеток и ограничивает побочные эффекты. К тому же усиленный репарационный ответ в аблированных тканях обеспечит синергетический эффект в комбинации с коагуляцией тканей путем активации фактора транскрипции Activator Protein 1 (AP-1), приводящий к повышению активности Matrix Metalloproteinase (MMPs), что запускает ремоделирование дермы. Комбинация воспалительного ответа абляционного воздействия с денатурацией коллагена приводит к более выраженным результатам, наблюдаемым при воздействии гибридного фракционного лазера.

ТЕХНОЛОГИЯ

Помимо сочетания неабляционной и абляционной технологий, в гибридном фракционном лазере применяется еще несколько новшеств, которые повышают удобство работы и безопасность, среди них:

. настраиваемая глубина воздействия;

. динамическая оптимизация температуры;

. интеллектуальная система дозирования энергии.

Гибридные фракционные лазеры (рис. 5) позволяют варьировать настройки. Специалисты, не имеющие опыта работы с абляционными лазерами, а также те, кто отдает предпочтение более простым лазерным методикам, могут полностью отключить режим абляции. Обе - абляционная и неабляционная - длины волн могут использоваться в одном проходе лазера с множеством различных настроек глубины воздействия и плотности покрытия (рис. 6).

Регулируемая глубина воздействия

Регулируемая глубина воздействия при длине волны 1 470 нм идеальна для неабляционного фракционного омоложения, поскольку глубина коагуляции может настраиваться от 100 микрон (толщина эпидермиса) до 700 (толщина дермы). Большая часть фотоповреждений приходится на поверхностную дерму, на глубину от 200 до 400 микрон, поэтому при глубине воздействия от 300 до 400 микрон на длине волны 1 470 нм достигаются лучшие результаты.

Предшествующие длины волн (например, 1 550 нм) также обеспечивают хорошие результаты, но проникают слишком глубоко, вызывая дополнительную боль и дискомфорт. С появлением лазеров в диапазоне 1 927 нм процедура стала более комфортной, но они имели ограничение по глубине проникновения до 100 микрон, что оказалось недостаточным для достижения выраженных результатов в дерме. Таким образом, длина волны 1 470 нм оптимально вписывается между этими двумя длинами волн, позволяя сделать процедуры более комфортными и эффективными.

Динамическая оптимизация температуры

Технология DTO (динамической оптимизации температуры) обеспечивает настраиваемые параметры, равномерные от начала до конца процедуры (рис. 7). При неабляционном фракционном омоложении температура кожи повышается прямо пропорционально увеличению глубины воздействия. При этом большинство неабляционных лазеров не могут контролировать температуру кожи, и при увеличении температуры МТЗ до 70 °С и выше образуется некроз. Также при увеличении температуры кожи во время процедуры глубина воздействия становится больше, чем предполагалось. Если же переохладить кожу воздушным потоком при помощи Zimmer, можно не достичь результатов.

В свою очередь, технология DTO контролирует температуру кожи перед каждым импульсом и регулирует его энергию, следя, чтобы глубина проникновения импульса в кожу соответствовала глубине, отображаемой на мониторе, что обеспечивает равномерность и безопасность процедуры.

Система дозирования энергии

Традиционные протоколы процедур неабляционного фракционного омоложения базируются на понятии «проход», что делает процедуру «неоднородной», так как сложно визуально определить, где был сделан предыдущий проход или какое количество проходов выполнено. Фракционные гибридные лазеры учитывают количество энергии, переданной тканям в данной зоне, и корректируют энергию следующих импульсов, чтобы обеспечить равномерность и эффективность воздействия на ткани. Перед процедурой лазер измеряет площадь воздействия и, по мере того как врач перемещает манипулу по участку кожи, равномерно отмеряет необходимое количество энергии. А добавление абляции еще больше упрощает процесс проведения процедуры, поскольку обработанные участки легко визуализируются даже при очень поверхностном, в диапазоне 20 микрон воздействии (рис. 8).

КЛИНИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Гибридный фракционный лазер до своего выхода на рынок прошел многолетние клинические испытания, которые показали, что данная технология обеспечивает лучшие показатели текстуры кожи и выравнивания дисхромии, чем ожидалось пациентами. При этом улучшение текстуры кожи наблюдалась после 1-2 процедур, в то время как на других неабляционных лазерах для достижения этого же эффекта требовалось 5-6 процедур. Что же касается пигментной патологии, то при использовании традиционных неабляционных лазеров так и не уда- лось достичь результатов, сравнимых с гибридным фракционным лазером. Также были получены существенные непрогнозируемые улучшения - уменьшение количества и размера пор (рис. 9-11).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Клинические исследования эффективности гибридного фракционного лазера при коррекции эстетических дефектов кожи лица и шеи демонстрируют, что данная технология обеспечивает прогнозируемые и воспроизводимые другими врачами результаты, которые существенно улучшают внешний вид при залегающих дермально патологиях кожи, при этом практически без восстановительного периода и побочных эффектов. Пациенты, ранее проходившие поверхностные абляционные лазерные процедуры, отдают большее предпочтение реабилитации после фракционного гибридного лазера: нет необходимости в анестезии, менее выражена болезненность после процедуры, короткий период шелушения кожи, наносить макияж можно уже через день. Гибридные фракционные лазеры устанавливают новые стандарты лазерных шлифовок для обеспечения безопасных, эффективных и длительно сохраняющихся результатов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Laubach H. J., Tannous Z., Anderson R. R., Manstein D. Skin responses to fractional photothermolysis // Lasers Surg Med. - 2006; 38:142-9.

2. Cohen J. L., Ross E. V. Combined fractional ablative and nonablative laser resurfacing treatment: a split-face comparative study // J Drugs Dermatol. - 2013 Feb; 12(2):175-8.

3. Orringer J. S., Rittié L., Hamilton T., Karimipour D. J., Voorhees J. J., Fisher G. J. Intraepidermal erbium:YAG laser resurfacing: impact on the dermal matrix // J Am Acad Dermatol. - 2011 Jan; 64(1):119-28. doi: 10.1016/j. jaad.2010.02.058.

4. Paithankar D. Y., Clifford J. M., Saleh B. A., Ross E. V., Hardaway C. A., Barnette D. Subsurface skin renewal by treatment with a 1450-nm laser in combination with dynamic cooling // J Biomed Opt. - 2003 Jul;8(3):545-51. 5. Laubach H., Chan H. H., Rius F., Anderson R. R., Manstein D. Effects of skin temperature on lesion size in fractional photothermolysis // Lasers Surg Med. - 2007 Jan; 39(1):14-8.

Благодарим за помощь в подготовке статья наших коллег с Украины

18 сентября текущего года компания Intel совместно с Калифорнийским университетом (University of California, Santa Barbara) продемонстрировала первый в мире гибридный кремниевый лазер с электрической накачкой, который объединяет в себе возможности излучения и распространения света по кремниевому волноводу, а также использует преимущества низкой стоимости кремниевого производства. Создание гибридного кремниевого лазера - это очередной шаг на пути к получению кремниевых чипов, содержащих десятки и даже сотни дешевых лазеров, которые в будущем составят основу компьютерной электроники.

История кремниевой фотоники

В научно-исследовательской работе корпорации Intel одним из главных направлений является кремниевая фотоника. Очередным прорывом компании в этой области стало создание первого в мире гибридного кремниевого лазера с электрической накачкой.

Теперь фактически открыт путь для создания оптических усилителей, лазеров и преобразователей длины волны света с использованием хорошо отработанной технологии производства кремниевых микросхем. Постепенно «силиконизация» фотоники становится реальностью и в будущем даст возможность создавать недорогие высокопроизводительные оптические цепи, позволяющие осуществлять обмен данными как внутри, так и снаружи ПК.

Оптические системы связи имеют определенные преимущества по сравнению с традиционными кабельными системами, главным из которых является их огромная пропускная способность. К примеру, используемые сегодня оптические волокна в системах связи могут одновременно передавать до 128 различных потоков данных. Теоретический предел скорости передачи данных по оптоволокну оценивается в 100 трлн бит в секунду. Для того чтобы представить эту громадную цифру, приведем простое сравнение: такой пропускной способности вполне достаточно, чтобы обеспечить передачу телефонных переговоров одновременно всех жителей планеты. Поэтому вполне понятно, что оптические системы связи привлекают к себе пристальное внимание всех научно-исследовательских лабораторий.

Для передачи информации с использованием светового излучения необходимо иметь несколько обязательных компонентов: источники излучения (лазеры), модуляторы световых волн, посредством которых в световую волну закладывается информация, детекторы и оптоволокно для передачи данных.

С помощью нескольких лазеров, излучающих волны различной длины, и модуляторов можно посредством одного оптоволокна передавать одновременно множество потоков данных. На приемной стороне для обработки информации используются оптический демультиплексор, выделяющий из пришедшего сигнала несущие с различной длиной волны, и оптические детекторы, позволяющие преобразовать оптические сигналы в электрические. Структурная схема оптической системы связи показана на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема оптической системы связи

Исследования в области оптических систем связи и оптических цепей начались еще в 1970-х годах - тогда оптические цепи представлялись как некий оптический процессор или супероптический чип, в котором воедино интегрировались и передающее устройство, и модулятор, и усилитель, и детектор, и все необходимые электронные компоненты. Однако практической реализации этой идеи мешало то обстоятельство, что компоненты оптических цепей изготавливались из разных материалов, поэтому интегрировать в единую платформу (чип) на основе кремния все необходимые компоненты было невозможно. Несмотря на триумф кремния в области электроники, его применение в оптике казалось весьма сомнительным.

Изучение возможности использования кремния для оптических цепей ведется на протяжении уже многих лет - со второй половины 1980-х годов. Однако особого прогресса за это время достигнуто не было. По сравнению с другими материалами попытки применения кремния для построения оптических цепей не приносили ожидаемых результатов.

Дело в том, что из-за особенностей структуры запрещенной зоны кристаллической решетки кремния рекомбинация зарядов в нем приводит в основном к тепловыделению, а не к излучению фотонов, что не позволяет применять его для создания полупроводниковых лазеров, являющихся источниками когерентного излучения. В то же время в таких полупроводниках, как арсенид галлия или фосфид индия, энергия рекомбинации высвобождается главным образом в виде инфракрасных фотонов, следовательно, эти материалы могут служить источниками фотонов и использоваться для создания лазеров.

Другая причина, препятствующая применению кремния в качестве материала для создания оптических цепей, заключается в том, что кремний не обладает линейным электрооптическим эффектом Поккельса, на основе которого построены традиционные быстрые оптические модуляторы. Эффект Поккельса заключается в изменении коэффициента преломления света в кристалле под воздействием приложенного электрического поля. Именно за счет этого эффекта можно осуществлять модуляцию света, поскольку изменение коэффициента преломления вещества соответствующим образом приводит к изменению фазы проходящего излучения.

Эффект Поккельса проявляется только у пьезоэлектриков и за счет малой инертности теоретически позволяет осуществлять модуляцию света вплоть до частоты 10 ТГц. Кроме того, вследствие линейной зависимости между показателем преломления и напряженностью электрического поля нелинейные искажения при модуляции света относительно невелики.

Другие оптические модуляторы основаны на таких эффектах, как электропоглощение (electro-absorption) или электропреломление (electro-refrection) света под воздействием приложенного электрического поля, однако и эти эффекты в кремнии выражены слабо.

Модуляция света в кремнии может быть получена на основе термоэффекта. То есть при изменении температуры кремния меняются его коэффициент преломления и коэффициент поглощения света. Тем не менее из-за наличия гистерезиса такие модуляторы довольно инертны и не позволяют получать скорость модуляции выше нескольких килогерц.

Другой способ модуляции излучения на основе кремниевых модуляторов основан на эффекте поглощения света на свободных носителях (дырках или электронах). Этот способ модуляции также не позволяет получить высоких скоростей, поскольку связан с физическим движением зарядов внутри кремниевого модулятора, что само по себе является инерт-ным процессом. В то же время стоит отметить, что кремниевые модуляторы на основе описанного эффекта теоретически могут поддерживать скорость модуляции вплоть до 1 ГГц, однако на практике пока реализованы модуляторы лишь со скоростью до 20 МГц.

При всех сложностях использования кремния в качестве материала для оптических цепей в последнее время в этом направлении наметились существенные сдвиги. Как выяснилось, легирование кремния эрбием (Er) изменяет структуру запрещенной зоны таким образом, что рекомбинация зарядов сопровождается излучением фотонов, то есть появляется возможность использовать кремний для получения полупроводниковых лазеров. Первый коммерческий лазер на основе легированного кремния был создан компанией ST Micro-elect-ronics. Перспективным также является применение полупроводниковых перестраиваемых лазеров, продемонстрированных компанией Intel еще в 2002 году. Такие лазеры используют в качестве резонатора интерферометр Фабри-Перо и излучают на нескольких частотах (многомодовый режим). Для выделения монохроматического излучения служат специальные внешние фильтры на основе дифракционных решеток (дисперсионные фильтры) - рис. 2.

Рис. 2. Перестраиваемые лазеры с фильтрами
на основе дисперсионных решеток

Получаемая система лазера с внешним дисперсионным резонатором позволяет перестраивать длину волны излучения. Традиционно для получения требуемой длины волны используется прецизионная настройка фильтров относительно резонатора.

В корпорации Intel смогли создать перестраиваемый лазер, в котором вообще отсутствуют подвижные части. Он состоит из недорогого многомодового лазера с решеткой, внедренной внутрь волновода. Изменяя температуру решетки, можно настраиваться на определенную длину волны, то есть осуществлять переключение между отдельными модами лазера.

Кремниевые оптические модуляторы

В феврале 2004 года компания Intel сделала очередной прорыв в области кремниевой фотоники, продемонстрировав первый в мире кремниевый оптический фазовый модулятор на частоте 1 ГГц.

Этот модулятор основан на эффекте рассеивания света на свободных носителях заряда и по своей структуре во многом напоминает CMOS-транзистор на основе технологии SOI (кремний на изоляторе). Структура оптического фазового модулятора показана на рис. 3.

Рис. 3. Структурная схема оптического кремниевого фазового модулятора

На подложке кристаллического кремния со слоем изолятора (диоксида кремния) располагается слой кристаллического кремния n -типа. Далее следует слой диоксида кремния, в центре которого располагается слой поликристаллического кремния p -типа, который выполняет функцию волновода. Этот слой отделен от кристаллического кремния n -типа тончайшим слоем изолятора (диэлектрик затвора), толщина которого составляет всего 120 ангстрем. Для того чтобы минимизировать рассеивание света за счет контакта с металлом, металлические контакты отделены от слоя оксида кремния тонким слоем поликристаллического кремния с обеих сторон от волновода.

Когда к управляющему электроду прилагается положительное напряжение, по обеим сторонам диэлектрика затвора индуцируется заряд, причем со стороны волновода (поликристаллический кремний p -типа) это дырки, а со стороны кремния n -типа - свободные электроны.

В присутствии свободных зарядов в кремнии изменяется коэффициент преломления кремния. Изменение коэффициента преломления вызывает, в свою очередь, фазовый сдвиг проходящей световой волны.

Рассмотренный выше модулятор позволяет производить именно фазовую модуляцию опорного сигнала. Для того чтобы превратить фазовую модуляцию в амплитудную (сигнал, модулированный по фазе, трудно детектировать в отсутствие опорного сигнала), в оптическом модуляторе дополнительно используется интерферометр Маха-Зендера (MZI), имеющий два плеча, в каждом из которых интегрирован фазовый оптический модулятор (рис. 4).

Рис. 4. Структурная схема оптического модулятора

Применение фазовых оптических модуляторов в обоих плечах интерферометра позволяет обеспечить равенство оптических длин плечей интерферометров.

Опорная световая волна, распространяющаяся по оптоволокну, разделяется с помощью Y-разветвителя на две когерентные волны, каждая из которых распространяется по одному из плечей интерферометра. Если в точке соединения плечей интерферометра обе волны синфазны, то в результате сложения этих волн получится та же волна (потерями в данном случае пренебрегаем), что и до интерферометра (конструктивная интерференция). Если же волны складываются в противофазе (деструктивная интерференция), то результирующий сигнал будет иметь нулевую амплитуду.

Такой подход позволяет осуществлять амплитудную модуляцию несущего сигнала - прикладывая напряжение к одному из фазовых модуляторов, фазу волны в одном из плечей интерферометра меняют на n или не меняют вовсе, обеспечивая тем самым условие для деструктивной или конструктивной интерференции. Таким образом, прикладывая напряжение к фазовому модулятору с частотой f , можно осуществлять амплитудную модуляцию сигнала с той же самой частотой f .

Как уже отмечалось, кремниевый оптический модулятор компании Intel, продемонстрированный в феврале 2004 года, был способен модулировать излучение на скорости 1 ГГц. Впоследствии, в апреле 2005 года, компания Intel продемонстрировала модулятор, функционирующий уже на частоте 10 ГГц.

Кремниевый лазер непрерывного действия на эффекте Рамана

В феврале 2005 года компания Intel объявила об очередном технологическом прорыве - создании кремниевого лазера непрерывного действия на эффекте Рамана.

Эффект Рамана используется уже достаточно давно и находит широкое применение для создания усилителей света и лазеров на основе оптического волокна.

Принцип действия подобных устройств за-ключается в следующем. Лазерное излучение (излучение накачки) с длиной волны заводится в оптическое волокно (рис. 5). В оптическом волокне фотоны поглощаются атомами кристаллической решетки, которые в результате начинают «раскачиваться» (образуются колебательные фононы), а кроме того, образуются фотоны с меньшей энергией. То есть поглощение каждого фотона с длиной волны l=1,55 mm приводит к образованию фонона и фотона с длиной волны l=1,63 mm .

Рис. 5. Принцип действия усилителя света за счет эффекта Рамана

Теперь представим, что существует также модулированное излучение, которое заводится в то же самое волокно, что и излучение накачки, и приводит к индуцированному излучению фотонов. В результате излучение накачки в таком волокне постепенно преобразуется в сигнальное, модулированное, усиленное излучение, то есть достигается эффект оптического усиления (рис. 6).

Рис. 6. Использование эффекта Рамана для усиления
модулированного излучения в оптическом волокне

Проблема, однако, заключается в том, что для подобного преобразования пучка накачки в сигнальное излучение и соответственно усиления сигнального излучения требуется, чтобы и сигнальное излучение, и излучение накачки прошли по оптоволокну несколько километров. Безусловно, схемы усиления на основе многокилометрового оптоволокна нельзя назвать простыми и дешевыми, вследствие чего применение их существенно ограничено.

В отличие от стекла, которое составляет основу оптоволокна, эффект Рамана в кремнии выражен в 10 тыс. раз сильнее, и для достижения того же результата, что и в оптоволокне, достаточно, чтобы излучение накачки и сигнальное излучение распространялись вместе всего на расстояние в несколько сантиметров. Таким образом, использование эффекта Рамана в кремнии позволяет создавать миниатюрные и дешевые усилители света или оптические лазеры.

Процесс создания кремниевого оптического усилителя, или лазера на эффекте Рамана, начинается с создания оптического кремниевого волновода. Этот технологический процесс ничем не отличается от процесса создания традиционных CMOS-микросхем с применением кремниевых подложек, что, конечно же, является огромным преимуществом, поскольку значительно удешевляет сам процесс производства.

Излучение, заводимое в такой кремниевый волновод, проходит всего несколько сантиметров, после чего (вследствие эффекта Рамана) полностью преобразуется в сигнальное излучение с большей длиной волны.

В ходе экспериментов выяснилось, что мощность излучения накачки целесообразно увеличивать только до определенного предела, поскольку дальнейшее увеличение мощности приводит не к усилению сигнального излучения, а, наоборот, к его ослаблению. Причиной этого эффекта является так называемое двухфотонное поглощение, смысл которого заключается в следующем. Кремний - оптически прозрачное вещество для инфракрасного излучения, поскольку энергия фотонов инфракрасного излучения меньше ширины запрещенной зоны кремния и ее не хватает для перевода атомов кремния в возбужденное состояние с высвобождением электрона. Однако если плотность фотонов велика, то может возникнуть ситуация, когда одновременно два фотона сталкиваются с атомом кремния. В этом случае их суммарной энергии достаточно для перевода атома с высвобождением электрона, то есть атом переходит в возбужденное состояние с поглощением одновременно двух фотонов. Такой процесс называется двухфотонным поглощением.

Свободные электроны, образующиеся в результате двухфотонного поглощения, в свою очередь, поглощают как излучение накачки, так и сигнальное излучение, что приводит к сильному ослаблению эффекта оптического усиления. Соответственно чем выше мощность излучения накачки, тем сильнее проявляется эффект двухфотонного поглощения и поглощения излучения на свободных электронах. Негативное последствие двухфотонного поглощения света длительное время не позволяло создать кремниевый лазер непрерывного действия.

В кремниевом лазере, созданном в лаборатории Intel, впервые удалось избежать эффекта двухфотонного поглощения излучения, точнее не самого явления двухфотонного поглощения, а его негативного последствия - поглощения излучения на образующихся свободных электронах. Кремниевый лазер представляет собой так называемую PIN-структуру (P-type - Intrinsic - N-type) (рис. 7). В такой структуре кремниевый волновод встраивается внутрь полупроводниковой структуры с P- и N-областью. Такая структура подобна схеме планарного транзистора со стоком и истоком, а вместо затвора интегрируется кремниевый волновод. Сам кремниевый волновод образуется как прямоугольная в поперечном сечении область кремния (коэффициент преломления 3,6), окруженная оболочкой из оксида кремния (коэффициент преломления 1,5). Благодаря такой разнице в коэффициентах преломления кристаллического кремния и оксида кремния удается сформировать оптический волновод и избежать потерь излучения за счет поперченного распространения.

Рис. 7. PIN-cтруктура кремниевого лазера непрерывного действия

Используя такую волновую структуру и лазер накачки мощностью в доли ватта, удается создать излучение в волноводе с плотностью порядка 25 MВт/см 2 , что даже больше плотности излучения, которую можно получить с помощью мощных полупроводниковых лазеров. Рамановское усиление при такой плотности излучения не слишком велико (порядка нескольких децибел на сантиметр), однако этой плотности вполне достаточно для реализации лазера.

Для того чтобы устранить негативное последствие поглощения излучения на свободных электронах, образующихся в волноводе в результате двухфотонного поглощения, кремниевый волновод размещается между двумя затворами. Если между этими затворами создать разность потенциалов, то под воздействием электрического поля свободные электроны и дырки будут «вытягиваться» из кремниевого волновода, устраняя тем самым негативные последствия двухфотонного поглощения.

Для того чтобы на базе данной PIN-структуры сформировать лазер, необходимо в торцы волновода добавить два зеркала, одно из которых должно быть полупрозрачным (рис. 8).

Рис. 8. Схема кремниевого лазера непрерывного действия

Гибридный кремниевый лазер

Кремниевый лазер непрерывного действия на основе эффекта Рамана в основе своей предполагает наличие внешнего источника излучения, которое используется в качестве излучения накачки. В этом смысле данный лазер не решает одну из главных задач кремниевой фотоники - возможности интегрировать все конструктивные блоки (источники излучения, фильтры, модуляторы, демодуляторы, волноводы и т.д.) в единый кремниевый чип.

Более того, использование внешних источников оптического излучения (расположенных вне чипа или даже на его поверхности) требует очень высокой точности юстировки лазера относительно кремниевого волновода, поскольку разъюстировка в несколько микрон может привести к неработоспособности всего уст-ройства (рис. 9). Требование прецизионной юстировки не позволяет вывести данный класс устройств на массовый рынок и делает их достаточно дорогими. Поэтому выравнивание кремниевого лазера относительно кремниевого волновода является одной из важнейших задач кремниевой фотоники.

Рис. 9. При использовании внешних лазеров требуется прецизионная юстировка лазера
и волновода

Данная задача может быть решена в случае, если лазер и волновод создаются в одном кристалле в рамках одного технологического процесса. Именно поэтому создание гибридного кремниевого лазера можно рассматривать как выход кремниевой фотоники на новой уровень.

Принцип действия такого гибридного лазера довольно прост и основан на излучающих свойствах фосфида индия (InP) и способности кремния проводить свет.

Структура гибридного лазера показана на рис. 10. Фосфид индия, выполняющий функцию активного вещества полупроводникового лазера, расположен непо-средственно над кремниевым волноводом и отделен от него тончайшим слоем диэлектрика (его толщина составляет всего 25 атомных слоев) - оксида кремния, который является «прозрачным» для генерируемого излучения. При приложении напряжения между электродами возникает поток электронов по направлению от отрицательных электродов к положительному. В результате через кристаллическую структуру фосфида индия проходит электрический ток. При прохождении электрического тока через фосфид индия в результате процесса рекомбинации дырок и электронов возникают фотоны, то есть излучение. Это излучение непосредственно попадает в кремниевый волновод.

Рис. 10. Структура гибридного кремниевого лазера

Описанная структура кремниевого лазера не требует дополнительной юстировки лазера относительно кремниевого волновода, поскольку их взаимное расположение друг относительно друга реализуется и контролируется непосредственно в ходе формирования монолитной структуры гибридного лазера.

Процесс производства такого гибридного лазера разбит на несколько основных этапов. Первоначально в «бутерброде», состоящем из слоя кремния, слоя изолятора (оксид кремния) и еще одного слоя кремния, путем травления формируется волноводная структура (рис. 11), причем данный технологический этап производства не отличается от тех процессов, которые используются в ходе производства микросхем.

Рис. 11. Формирование волноводной структуры в кремнии

Далее, на поверхности волновода необходимо сформировать кристаллическую структуру фосфида индия. Вместо того чтобы использовать технологически сложный процесс выращивания кристаллической структуры фосфида индия на уже сформированной структуре волновода, подложку из фосфида индия вместе со слоем полупроводника n -типа формируют отдельно, что значительно проще и дешевле. Задача заключается в том, чтобы соединить фосфид индия со структурой волновода.

Для этого и структуру кремниевых волноводов, и подложку фосфида индия подвергают процессу окисления в низкотемпературной кислородной плазме. В результате такого окисления на поверхности обоих материалов создается пленка оксида толщиной всего 25 атомных слоев (рис. 12).

Рис. 12. Подложка фосфида индия
с сформированным слоем оксида

При нагревании и прижимании друг к другу двух материалов слой оксида выполняет функции прозрачного клея, обеспечивая их сплавление в единый кристалл (рис. 13).

Рис. 13. «Склеивание» структуры кремниевых волноводов
с подложкой фосфида индия

Именно из-за того, что кремниевый лазер описанной конструкции состоит из двух склеенных друг с другом материалов, его и называют гибридным. После процесса склеивания путем травления удаляют лишнюю часть фосфида индия и формируют металлические контакты.

Технологический процесс производства гибридных кремниевых лазеров позволяет размещать на одной микросхеме десятки и даже сотни лазеров (рис. 14).

Рис. 14. Схема чипа, содержащего четыре
гибридных кремниевых лазера

Первый чип, продемонстрированный компанией Intel совместно с Калифорнийским университетом, содержал в себе семь гибридных кремниевых лазеров (рис. 15).

Рис. 15. Излучение семи гибридных кремниевых лазеров,
выполненных на одном чипе

Эти гибридные лазеры функционируют на длине волны 1577 нм при пороговом токе 65 мA с мощностью излучения до 1,8 мВт.

В настоящее время гибридный кремниевый лазер работоспособен при температуре менее 40 °С, однако в будущем рабочую температуру планируется повысить до 70 °С, а значение порогового тока уменьшить до 20 мА.

Будущее кремниевой фотоники

Создание гибридного кремниевого лазера может иметь далеко идущие последствия для кремниевой фотоники и послужить отправной точкой для наступления эры высокопроизводительных вычислений.

В недалеком будущем в чип будут интегрироваться десятки кремниевых лазеров, модуляторов и мультиплексор, что позволит создавать оптические каналы связи с терабитной пропускной способностью (рис. 16).

Рис. 16. Микросхема оптического канала связи,
содержащая в себе десятки кремниевых лазеров,
фильтры, модуляторы и мультиплексор

«Благодаря этой разработке мы сможем создавать недорогие оптические шины данных с терабитной пропускной способностью для компьютеров будущего. Тем самым мы сможем приблизить наступление новой эры высокопроизводительных вычислений, - отметил Марио Паниччиа (Mario Paniccia), директор лаборатории Photonics Technology Lab в корпорации Intel. - Несмотря на то что до начала коммерческого использования этой технологии еще очень далеко, мы уверены, что на одной кремниевой микросхеме можно будет разместить десятки и даже сотни гибридных кремниевых лазеров, а также других компонентов на базе кремниевой фотоники».