第二章　声光电的基本原理

电磁辐射（electromagnetic radiation）是指能量以电磁波的形式在空间传播的物理现象。电磁辐射具有波粒二相性。波的特性表现为电场和磁场的快速交替形成电磁波，具有波长（ λ）和频率（ f）。在固定的介质中，电磁辐射波的波长长，则频率低；相反，波长短，则频率高。长波长/低频率的电磁波携带的能量较短波长/高频率的能量低。电磁辐射的粒子特性表现为它所携带的能量是以光子的形式进行传导的，不是连续模式，这一特性是激光产生的重要因素。

爱因斯坦在1917年提出了一套全新的理论：在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子（photon）的激发（ hν= E ₂- E ₁），会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。

激光是一种电磁辐射波，是受激释放并放大的光，具体而言，能够产生激光的物质被激发后发生粒子数反转，通过谐振器的放大所释放出来的光就是激光（laser）。因此为了理解激光产生原理，首先需要明白几个概念，即受激释放、粒子数反转和光学谐振腔。

组成物质的原子外周包绕着不同能级（轨道）的电子，而处于高能级的电子总是趋向于跃迁至低能级以保持稳态，在基态时，电子常处于最低能量水平。当一个处于静态的电子受到某个波长的光子激发后，吸收能量便跃迁至高能级轨道，此时电子不稳定，会自发地恢复到低能级轨道而恢复基态，同时释放出光子形式的能量，称为自发释放（图2-1）。

如果处于高能级上的电子受到某种光子的激发后，当从高能级跃迁到低能级（回复到基态轨道）时，将会释放出比自发释放更多的光子（具体而言，是自发释放的2倍），这一释放过程称为受激释放（stimulated emission of radiation）（图2-2、图2-3）。

在构成物质的微观系统中，原子外层轨道中的电子大多数处于静态，即处于相对稳定的低能级轨道，而激光产生的前提条件是需要足够量的由低能级跃迁至相对高能级的电子，这样可以增加受激释放，进而获得更多被释放的光子。

当大部分电子不再处于基态时的轨道，而是处于激发态，这一过程称为粒子数反转（population inversion）。

要实现粒子数反转，需要两个条件：①激光工作物质（laser material，或称工作介质、增益介质、增益媒质），是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质；这是激光器的核心，只有能实现能级跃迁的物质才能作为激光器的工作物质，其内的电子可以发生受激释放而产生光子，充当这些介质的可以是固体（晶体、玻璃，如红宝石）、液体、半导体（如掺铝的砷化镓、硫化铬、硫化锌等）或者气体（原子气体、离子气体、分子气体，如氦氖气体）等媒质；对激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性；激光工作物质的性质决定了所产生激光的波长。在激光的临床应用中，对激光波长的选择十分重要，它决定了激光作用于皮肤的深度；皮肤组织呈现层状结构（表皮、真皮和皮下组织），而且吸收激光的靶物质位于皮肤的不同层，所以激光波长决定了激光的能量能否传送至靶组织。②激励能源（stimulate energy source），它的作用是给激光工作物质以能量，即将电子由低能级激发到高能级的外界能量。

包括激光生成装置（激光工作物质、激励装置、谐振腔）、激光输出装置（如手臂、光纤等）。

除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大过损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作物质两个部分。

激励是工作物质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。激光工作物质具有亚稳能级，使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。

常见的激励方式和激励装置有以下四种：①光学激励（光泵），是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转，整个激励装置，通常是由气体放电光源（如氙灯、氪灯）和聚光器组成，这种激励方式也称作灯泵浦；②气体放电激励，是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转，整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成；③化学激励，是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转，通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施；④核能激励，是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转。

激光器中常见的组成部分还有谐振腔（resonant cavity），也称光学谐振腔（optical resonator），谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性；可以缩短工作物质的长度，可以通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模）。

光学谐振腔通常由两块与工作物质轴线垂直的平面或凹球面反射镜构成（图2-4）。谐振腔将不沿谐振腔轴线运动的光子逸出腔外，而沿轴线运动的光子则在腔内经两反射镜的反射不断往返运行，与受激电子不断产生受激辐射，使得沿轴线运行的光子不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束，这就是激光。为把激光引出腔外，可把一面反射镜做成部分透射的，透射部分成为可利用的激光，反射部分留在腔内继续增殖光子。

谐振腔的作用：①提供光学反馈能力，使受激辐射光子在腔内多次往返以形成相干的持续振荡，使激光工作物质的受激辐射正反馈进行；②对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以确保输出激光具有一定的方向性和单色性。

最简单的光学谐振腔由激光工作物质+反射镜片构成。谐振腔损耗越小，腔内光子寿命越长；腔内激光工作物质使谐振腔净损耗减小，光子寿命变长。

由上可知，激光的产生需要3个要素：激光工作物质、激励能源（如闪光灯、电流或激光）及光学谐振腔。首先光泵发射出光子，激发工作物质内部电子，实现粒子数反转后释放的大量光子，经过光学谐振腔的正反馈放大和一致化后，形成激光。

根据不同的使用要求，采取一些专门的技术提高输出激光的光束质量和单项技术指标，比较广泛应用的单元技术有共振腔设计与选模、倍频、调谐、Q开关、锁模、稳频和放大技术等。

由激光的产生原理，可以发现激光具有以下特性。

激光工作物质发生粒子数反转后受激释放出光子，这就决定了激光的波长，使得激光的波长是单一的，具有单一颜色。组织中不同的物质均可吸收特定波长的激光能量，进而产生相应的效应。激光的单色性使得选择性光热作用成为可能。

激光的产生要经过谐振腔的统一化，使得激光的光子振动频率、方向和传播方向等方面一致，即激光的光波具有时间和空间上的高度统一性。

激光在传播方向上，是平行沿某一直线传播的，很少发生弥散，这源于激光光波的相干性。

激光的亮度与阳光之间的比值是百万级的，能量极高，这是由激光的单色性和相干性决定的。

电磁波是能量的一个基本形式，根据普朗克定律：波长较长的光子所携带的能量要比较短波长光子的能量低。电磁波谱从长波长、低光子能量的一端开始，依次包括无线电波（radio waves）、微波（micro waves）、红外线（infrared radiation）、可见光（visible light）、紫外线（ultraviolet radiation）、X线（X-rays）等。

能量（energy）的单位是焦耳（Joule，J）。单位面积的能量大小称为能量密度（fluence），能量密度=（功率×时间）/面积，能量密度的单位为J/cm ²。能量释放的速度称为功率（power），单位为瓦特（简称瓦，Watt，W），1瓦特就是1焦每秒（即1W=1J/s）;功率密度单位为W/cm ²。功率决定了整个能量释放的时间，从数秒到纳秒（ns，1ns=10 ^-9s）。通常脉宽时间长于1s的激光照射，其能量用瓦来描述；而短于1s的激光照射，能量用焦来描述。

脉宽（pulse duration，激光脉冲照射时间）通常是指功率从功率1/2的位置到最大功率、再回到功率1/2的位置所用时间，即所谓半值幅。脉冲延迟（pulse delay）也称脉冲间隔，即两个脉冲之间的间隔时间。

激光的能量密度、照射时间（pulse width，对脉冲激光来说称为脉冲宽度）、光斑大小、波长等因素与疗效相关，也与并发症有关。当光子的能量密度释放超过了正常皮肤所能承受的极限的时候，皮肤就会被灼伤产生并发症。

弱激光或光动力学治疗过程中，功率更重要，因为单位时间上所接受的总焦耳数往往与疗效的关系更密切。

激光器的种类很多，可以根据激光工作物质（增益介质）、激励方式、运转方式（能量释放方式）、输出波长范围等进行分类。临床上常常根据产生激光的工作物质、激光释放能量的方式以及是否发生表皮剥脱分类。

1. 根据产生激光的工作物质物态的不同分类　可分为以下几大类：

（1）固体激光器：其工作物质为固体（晶体和玻璃），这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的。根据填充质的名称命名，主材料为晶体或玻璃。晶体：①金属氧化物，如氧化铝（Al ₂O ₃）、氧化钇（Y ₂O ₃）、钇铝石榴石（Y ₃Al ₅O ₁₂）（YAG）；②铝酸盐、磷酸盐、硅酸盐等晶体，如铝酸钇（YAlO ₃）（YAP）、氟磷酸钙［Ca（PO ₄） ₃F］等；③氟化物晶体，如氟化钙（CaF ₂）、氟化钡（BaF）。玻璃：硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐玻璃（有高的机械强度、高的导热特性）。掺杂材料有稀土元素（Nd ³⁺，Er ³⁺，Ho ³⁺，Sm ²⁺，Er ²⁺）、过渡金属（Cr ³⁺，Ni ³⁺）。皮肤科常用的有694nm红宝石激光、755nm翠绿宝石激光、Nd：YAG激光等。

（2）气体激光器：所采用的工作物质是气体。根据气体中真正产生受激发射作用之工作物质性质的不同，分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等。原子气体激光器：工作物质为未电离的气体原子，如氦氖激光器；分子气体激光器：工作物质为未电离的气体分子，如CO ₂激光器、氮分子激光器。离子气体激光器：如氩离子激光器和氦镉离子激光器。皮肤科常用的有氦氖激光、CO ₂激光、308nm准分子激光等。

（3）液体激光器：这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，也称染料激光器，激光工作物质是某些有机染料溶解在乙醇、甲醇或水等液体中形成的溶液，染料激光器多采用光泵浦，主要有激光泵浦和闪光灯泵浦两种形式；另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液，其中金属离子（如Nd）起工作物质作用，而无机化合物液体（如SeOCl ₂）则起基质的作用；皮肤科常用的有595nm/585nm染料激光等。

（4）半导体激光器：半导体激光（semiconductor laser，也称半导体激光二极管，简称激光二极管，laser diode，LD）以一定的半导体材料做为激光工作物质而产生受激发射作用，属于固态激光；工作物质包括半导体材料如砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、碲锡铅（PbSnTe）等，按照PN结材料是否相同，分为同质结、单异质结、双异质结和量子阱激光二极管，且以后者多见；其原理是通过一定的激励方式（电注入、光泵或高能电子束注入），激励源（如电流）激发半导体物质，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子产生受激辐射并实现粒子数反转，通过光学谐振腔的解理面或抛光平面反射、放大，从而产生光的受激发射。如810nm半导体激光。

（5）光纤激光器：光纤激光器（fiber laser）使用掺稀土元素玻璃光纤作为工作物质（如调Q光纤激光器与MOPA光纤激光器），主要由泵浦源、工作物质（掺杂光纤）、腔镜、隔离器、合束器等部件构成。泵浦源由一个或多个大功率激光二极管阵列构成，其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作为工作物质的掺稀土元素光纤，泵浦波长上的光子被掺杂光纤工作物质吸收，形成粒子数反转，受激发射的光子经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。与传统的固体及气体激光器相比，光纤激光器具有激光光束质量好、能量密度高、电光转换效率高、散热性能好、结构紧凑、免维护、柔性传输、可加工材料范围广等优良特点，被誉为“第三代激光器”。光纤激光器电光转换效率可达30%～35%，是传统固体、气体激光器效率的数倍。

掺稀土元素光纤激光器出现于20世纪60年代，但由于早期光纤材料的损耗很大，因此，80年代以前其进展缓慢。进入80年代以后，由于光纤材料特别是掺稀土元素光纤材料和新的激光泵浦技术的发展，光纤激光技术研究受到世界各国的普遍重视，目前已成为激光技术领域一个十分活跃的前沿研究方向。目前开发的光纤激光器主要采用掺稀土元素的光纤作为工作物质，比较成熟的掺杂光纤中掺入的稀土离子有Er ³⁺、Nd ³⁺等。掺杂光纤作为光纤激光器工作物质的研究始于20世纪60年代；70年代光纤制备技术以及光纤激光器的泵浦与谐振腔结构等研究取得了较大进展；80年代掺铒光纤的突破使光纤激光器更具有实用性；90年代高功率光纤激光器、超短脉冲光纤激光器和窄线宽可调谐光纤激光器成为研究的热点。

光纤激光器的最大优点是小型化、封闭式及无水冷。自90年代初，光纤激光器利用半导体激光器泵浦，具有小巧、结构简单、无需水冷和可集成化的特点。

（6）自由电子激光器：这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，利用电子运动的动能转换为激光辐射，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射，原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域。

（7）化学激光器：利用化学反应建立粒子数反转如氟化氢（HF）、氟化氘（DF）激光器，主要用于军事领域。

2. 根据激光释放能量的方式分类　临床上可分为连续激光器、半连续激光器、脉冲激光器、超短脉冲激光器等。大功率激光器通常都是脉冲式输出。

（1）连续激光器（continuous laser）：其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出，可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行，如连续CO ₂激光器、氩离子激光器、氪离子激光器等。

（2）半连续激光器（quasi continuous laser）：介于连续激光、脉冲激光之间的一种能量释放的方式。

（3）脉冲激光器（pulsed laser）：其工作物质的激励和相应的激光发射是以每隔一定时间断续进行的。每个脉冲持续的时间（脉冲宽度）和脉冲间隔时间一般都是可以调控的。在相同的脉冲能量下，脉宽越短，峰值功率越强。脉冲激光又分为单脉冲、多脉冲方式。

（4）可调谐激光器：这是专门指采用一定的开关技术以获得较高输出功率的脉冲激光器，其工作原理是在工作物质的粒子数反转状态形成后并不使其产生激光振荡（开关处于关闭状态），待反转粒子数积累到足够多的程度后，突然瞬时打开开关，从而可在较短的时间内（例如10 ^-10s）形成十分强的激光振荡和高功率脉冲激光输出，如Q开关（Q-switch，QS）激光。

调Q技术（Q modulation technology）的出现和发展是激光发展历史上的一个重要突破。它是为压缩激光器输出脉宽和提高脉冲峰值功率、借助快速腔内光开关即Q开关而采取的一种特殊技术（图2-5），将连续或者脉冲激光能量压缩到时间宽度极窄的脉冲中发射，从而使得光源的峰值功率提高几个数量级的一种技术。Q值是衡量电感器件的主要参数，Q值越高，其耗损越小、功率越高。采用调Q技术很容易得到峰值功率高于兆瓦、脉冲宽度为几十纳秒的激光脉冲。常用的调Q方式有：主动调Q，即谐振腔的损耗是由外部驱动控制的，如电光调Q、声光调Q和转镜调Q等；还有一种是被动调Q，即谐振腔损耗取决于谐振腔内的激光光强，如饱和吸收调Q等。使用一种类似的“快门（shutter）”技术，使得共振腔的光集中起来，在瞬间释放，能将脉宽压缩万倍，发出极强的光。调Q技术能将脉冲时间宽度压缩到纳秒（ns）级。

激光谐振腔发出的基模辐射场，通常情形下其横截面的振幅分布遵守高斯函数，故称高斯光束（Gaussian beam），也称高斯分布（Gaussian distribution），激光治疗时可见光斑不均匀，影响治疗效果且易出现并发症。如果使用光束整形器、透镜等进行调制，可以将高斯光束变为平顶光束（top-hat beam，flat-topped beam，flat top beam，也称正态分布，normal distribution），激光治疗时可见光斑均匀，如1 064nm Nd：YAG激光，不同厂家设备光斑均匀一致程度有差异。

（5）超短脉冲激光器（ultrashort pulse laser）：或称超快激光器（ultrafast laser）、锁模激光器，是基于锁模技术发展而来（如皮秒激光、飞秒激光），是指激光的脉冲被压缩到很短、单次出光时间很短很快，其工作特点是共振腔内不同纵向模式之间有确定的相位关系，因此可获得一系列在时间上来看是等间隔的激光超短脉冲（脉宽10 ^-12s）序列，若进一步采用特殊的快速光开关技术，还可以从上述脉冲序列中选择出单一的超短激光脉冲；借助锁模和放大、压缩［啁啾脉冲放大（chirped pulse amplification，CPA）］技术，超快发射，经历并实现了皮秒（ps，1ps=10 ^-12s）、飞秒（fs，1fs=10 ^-15s）和阿秒（as，1as=10 ^-18s）的发展过程。当采用太瓦（10 ¹²W）的激光激发时，可实现亚阿秒（10 ^-19s）的超短脉冲输出。理论上已经证明，如果用拍瓦（10 ¹⁵W）的激光激发时，能够产生仄秒（zeptosecond，10 ^-21s）和亚仄秒（subzeptosecond，10 ^-22s）的激光脉冲。

锁模（mode lock）也称为锁相，目的是为获得窄脉宽、高峰值功率的超短脉冲激光，是一种用于产生极短时间激光脉冲的光学技术，该技术的理论基础是在激光共振腔中的不同模式间引入固定的相位关系，这样产生的激光被称为锁相激光或锁模激光。这些模式之间的干涉会使激光产生一系列的脉冲。根据激光的性质，这些脉冲可能会有极短的持续时间，甚至可以达到飞秒量级。

自从1965年人们首次利用被动锁模技术在红宝石激光器上直接产生皮秒级超短激光脉冲以来，超短脉冲技术的发展异常迅速。进入70年代，各种锁模理论和方法（如主动锁模、被动锁模、同步泵浦锁模、附加脉冲锁模等）趋于成熟，皮秒脉冲被初步应用于物理和化学领域。80年代以碰撞锁模染料激光器为代表，脉宽达到飞秒量级。CPA技术的运用能将脉冲宽度压缩到20fs乃至6fs。90年代飞秒激光工作物质有了新突破，以掺钛蓝宝石固体为典型代表（可以达到6fs）。超短脉冲激光器经历了从染料到固体飞秒激光器的发展，开辟了科学和工业应用的新时代。目前飞秒光纤激光器的成本由于半导体泵浦激光器的成本降低而得到有效控制。部分皮秒激光器的激光生成装置由种子激光器、选脉冲单元和放大器等构成。飞秒激光器主要由振荡器、展宽器、放大器和压缩器四部分组成。

目前皮肤科、美容治疗的脉冲宽度已经达到皮秒级别。通过降低激光照射时间来缩短脉宽，增强疗效的同时减少副作用的发生；皮秒激光（picosecond laser）具有超短脉宽、高峰值能量的特点（图2-6、图2-7），不同于调Q纳秒级别激光的光热效应、光声效应，皮秒激光主要是利用光声效应对黑色素进行爆破，粉碎后的黑素碎片体积比用调Q纳秒级激光爆破的颗粒更小，更利于吞噬细胞的代谢，因而祛黑效果优于调Q纳秒级激光。

（6）稳频激光器：利用稳频技术，使输出频率稳定在某一数值上的激光器，共有12种波长的稳频激光器，如778nm稳频激光器可以用于量子测量。

3. 根据输出激光波长范围之不同，可将各类激光器区分为以下几类（图2-8）：

（1）远红外激光器：输出波长范围处于25～1 000μm之间，如某些分子气体激光器以及自由电子激光器。

（2）中红外激光器：输出激光波长处于中红外区（2.5～25μm）的激光器，代表者为CO ₂分子气体激光器（10.6μm）。

（3）近红外激光器：输出激光波长处于近红外区（0.76～2.5μm）的激光器，代表者为掺钕固体激光器（1.06μm）等。

（4）可见光激光器：输出激光波长处于可见光谱区（0.4～0.76μm）的一类激光器，代表者为红宝石激光器（694.3nm）、氦氖激光器（632.8nm）、氩离子激光器、氪离子激光器以及一些可调谐染料激光器等。

（5）近紫外激光器：输出激光波长范围处于近紫外光谱区（200～400nm），代表者为308nm准分子激光器等。

（6）真空紫外激光器：输出激光波长范围处于紫外光谱区。

（7）X射线激光器：输出波长处于X射线谱区的激光器，也称自由电子激光器。

（8）毫米波激光器：输出波长处于毫米光谱的激光器。

4. 根据是否发生表皮剥脱，可分为剥脱性激光和非剥脱性激光。

（1）剥脱性激光（ablative laser）：以CO ₂激光（1 064nm）和铒激光（Er：YAG、2 940nm）为代表。这类激光波长会被组织中的水强烈吸收，可在皮肤浅层组织中产生大量的热，导致表皮以及真皮的浅层即乳头层的组织气化，产生组织剥脱的效应。由于其热量可传导至真皮，起到对真皮层胶原加热的目的。对于皮肤松弛、皱纹及瘢痕都有很好的治疗作用，可以有效地用于面部皮肤光老化的治疗，并可改善各类浅表瘢痕。与Er：YAG激光的微剥脱效果相比，CO ₂激光因为拥有更强的穿透力，剥脱效果更强，同时可以将更多的热量传递至真皮，抗老化效果更显著。但由于这类激光具有剥脱明显、穿透较深，所以仍有不良反应发生，包括一过性红斑、水肿、脱屑、结痂、痤疮样发疹、色素沉着以及迟发型的色素脱失等，并有1周以上的停工期。因此，要严格掌握治疗的适应证。此外，术前要做好与患者的沟通，因为其远期（6个月以上）效果，要明显优于近期效果（15d内），不要盲目追求短期效果。剥脱性激光治疗有时需要局部浅表麻醉的配合，一些复杂的病例甚至需要神经阻滞麻醉。

20世纪80年代开始将连续CO ₂激光用于人体皮肤重建术（skin resurfacing）并取得一定的治疗效果，但是有一定的副作用与并发症，特别是亚洲人容易导致色素沉着、瘢痕。2004年根据局灶性光热作用原理出现了剥脱性点阵激光（ablative fractional laser），用于皮肤重建治疗并取得一定的治疗效果，副作用与并发症相对较少。

（2）非剥脱性激光（non-ablative laser）：非剥脱性能量设备包括非剥脱性点阵激光（non-ablative fractional laser）、可见光激光（倍频QS 532nm Nd：YAG激光、调制532nm KTP激光、染料激光）、可见光非激光光源（IPL、LED）、980nm的半导体激光、红外激光器（Q开关与毫秒级1 064nm Nd：YAG激光、1 320nm Nd：YAG激光、1 450nm半导体激光二极管、1 540nm铒玻璃激光）、射频（RF）和超声波等光电设备，可以用于皮肤重建术等治疗。

波长为1 320～1 600nm激光的共同特点是穿透比较深，通过对真皮加热达到治疗目的，但不产生表皮气化，由于其不破坏皮肤的屏障功能，因此，危险因素及不良反应较剥脱性激光都有明显下降，然而根据观察，其治疗效果不及剥脱性治疗效果好。但因其不良反应小、恢复时间短，而受到越来越多患者的青睐。

非剥脱性激光美容治疗是以逆转表皮色素产生、血管扩张以及真皮基质成分的结构性损伤为目的。通常会将不同的非剥脱性激光美容治疗技术应用于一个病损的同一疗程，或者序贯治疗同一病损。这类激光包括红宝石激光、翠绿宝石激光、脉冲染料激光等。

不管剥脱性激光还是非剥脱性激光，均可通过光热效应产生组织损伤，进而启动组织修复来达到治疗目的，为了增强激光对真皮组织的刺激同时尽可能减少损伤带来的副作用，有人提出将一个激光光斑均匀地分成相同直径大小的小光斑，在小光斑上作用的能量密度很高，可以穿透表皮，甚至到达真皮层，产生不伴有周围组织损伤的微热损伤区，从而在保证疗效的前提下，降低治疗后的副作用，即局灶性光热作用原理，其代表性能量设备即点阵模式的各种激光（详见本章第五节）。

强脉冲光（intense pulsed light，IPL）是一种非激光的可见光和近红外光，是由单脉冲或多脉冲的非相干的高能量复合光（非相干光，incoherent light）构成的。它是由手具（hand piece）中的强光源（如氙灯）产生和发出（图2-9、图2-10），波长范围在400～1 200nm之间，具有电磁辐射的波粒二相性，即具有一定的波长和频率，能量是以光子形式进行传导。

根据治疗目的和患者皮肤状况，IPL的波长范围及输出模式是可以人为调控的。具体而言，采用不同的滤光片（filter），或称截止滤镜（cut-off filter），过滤掉短波长的光波，从而获得不同波长区间范围的强光，如选用515nm的滤光片，输出波长即为515～1 200nm，选用640nm滤光片，输出波长为640～1 200nm。临床常用的滤光片是根据治疗目的而设计的，表2-1为不同滤光片的治疗波长和应用范围。在输出模式方面，可选用不同的治疗参数，包括能量密度、脉冲方式（单脉冲、双脉冲、三脉冲等）、脉冲宽度以及脉冲延迟。

强脉冲光的发展经历了多次更新完善，1990年美国著名的皮肤科教授Goldman博士与Eckhouse博士共同研究开发，并于1994年由ESC-Sharplan公司（现为Lumenis公司）推向市场的第一代产品Photoderm VL（钟型尖波，能量分布不均匀），1995年美国国家食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准用于治疗血管性病变。在其十多年的开发和改进过程中，分别推出了Vasculight（第二代光子机，1998）、Quantum（第三代光子机，2000）和Lumenis One（第四代光子机，2003）；第二代IPL产品功能更强，并具有高峰值功率和短脉冲的特点，因而能够有效地作用于色素性病变，此外还增加了滤光片和多个治疗头，并于1998年在系统中引入了Nd：YAG 激光用于治疗深部血管病变和脱毛；第三代IPL产品设计更为简捷，并增加了冷却系统，提高了治疗速度；IPL Quantum SR和VaseuLight功能更强，操作更容易。目前其IPL已发展到了第五代（M22王者之心，2011）、第六代（M22王者之冠，2014）、AOPT（advanced optimal pulse technology，高级OPT，2017）。AOPT增加了2组新的滤光片，治疗血管性疾病的530～650nm（作用于表浅毛细血管）、900～1 200nm（作用于深部血管）滤光片及治疗痤疮的400～600nm、800～1 200nm滤光片，均为双波谱同时发射。

先前的IPL系统的脉冲光波为楔形波，能量不均衡，有峰值和谷值；为了提高疗效，增加能量后的峰值能量有可能会对局部皮损造成损伤，而新型第四代IPL采用了优化脉冲技术（optimal pulse technology，OPT），使得脉冲能量控制均一，波形顶端平，没有能量峰值和能量衰减，避免了先前IPL系统脉冲始发时的峰值能量引起皮肤过热而受损伤和脉冲结束时能量不足的无效治疗，故其治疗作用更温和、安全且有效，如图2-11。

同样是OPT技术，由于电容放电的过程直接引发或影响系统的出光，因而电源（电容、相关控制模块）决定了光脉冲的优劣，宽频强脉冲光（broad bandwidth intense pulse light，BBL）由于优异的电源系统，其脉宽可以达到500～1 000ms（200～300ms脉宽用于420nm滤光片治疗痤疮，1 000ms脉宽的ST滤光片用于紧肤治疗）；采用高档激光电源的BBL治疗头，能输出理想的方波能量，治疗更安全，并且最多可有10个子脉冲（图2-12），大大延长了发光的脉宽，使治疗更有效。

自从Bitter博士在1988年提出并首先应用到皮肤光损伤及光老化治疗，光子嫩肤（photon rejuvenation）的概念和无停工期（no down-time）的特点用于抗老化的治疗风靡全球，IPL也成为大多数激光美容诊所和医疗中心的核心技术和必备产品之一，其参与研发的BBL也因卓越的性能、疗效而深受欢迎。

新一代的光子设备增强了对光子能量的控制能力，改变了光子脉冲发射的形态，使治疗变得随心所欲，安全性增加，同时也拓展了临床适应证。OPT技术、能量均化技术（equally distributed fluence，EDF）、优化光谱技术就是一种控制光子的发生、发射过程的技术，保证光子能量的发射完全在控制之中，既能达到很好的治疗效果，又避免了不必要的副作用。

一些新开发的产品也开始具备了均匀脉冲、多脉冲模式、便利的滤光片、同步冷却、高能量输出等特点，如M22、辉煌360、DPL、BBL等。

IPL是宽光谱的复合光，波长范围可被皮肤内多种色基吸收，临床应用范围广泛，但治疗针对性差，比如面部毛细血管扩张，可以采用脉冲染料激光和强脉冲光治疗。脉冲染料激光治疗效果迅速，但是疼痛明显，术后水疱发生率高，因其光斑小，治疗后易出现色素不均匀。对于强脉冲光，在光学治疗窗（540～1 200nm）,血红蛋白有542nm和577nm两个吸收峰，黑色素在整个可见光波段都有光吸收，而且处于最表面的黑色素是会首当其冲的吸收光能，类似一个屏障。因此，考虑表皮层中的黑色素对光的吸收，宽谱强脉冲光治疗不能使用较高的能量，否则会引起表皮的损伤，这一点使得治疗起效相对偏慢。针对这一问题，窄谱强脉冲光（narrow-spectrum intense pulsed light）结合了激光和强脉冲光的优势，使强脉冲光治疗光谱更加精准的同时，治疗能量更集中，故也称为染料脉冲光（dye pulsed light，DPL），或称精准光或准激光技术。这种技术能滤过两端无效的光谱，获得我们最想要的治疗光谱波段，该波段处于血红蛋白吸收峰附近，对血管针对性好，同时该技术还能将两端的光谱能量转到有效治疗光谱，使得目标波段获得最高的能量输出。如此一来，窄谱光具备了类似于激光的精准性，使得其疗效大大提高。同时，由于无效能量的降低，治疗能量的集中，应用DPL治疗时，总能量就不再像传统IPL的那么高，这使得安全性得以提高。

强脉冲光的作用原理同激光一样，遵循选择性光热作用原理，黑素吸收250～1 200nm波长的区间光，随波长增加，吸收减少，而氧合血红蛋白的吸收峰分别在418nm、542nm、577nm，另外波长较长的光能够透入到皮肤深层。强脉冲光波长区间可以被黑素和血红蛋白选择性吸收，靶组织被破坏。因此可以去除色素斑、使毛细血管闭塞和脱毛。

由于800nm以后（主要是980nm以后）的波长被水吸收、产热，IPL还可以促进胶原（collagen）的合成和重排，一方面强脉冲光的热效应能够刺激纤维细胞转化为成纤维细胞（fibroblast），促进成纤维细胞分泌Ⅰ型胶原；另一方面，热能能够明显缩短Ⅰ型胶原，减少皮肤皱纹。Negishi等对治疗后患者皮肤行免疫组化研究发现，强脉冲光不仅增加Ⅰ型胶原合成（collagen formation），而且也增加Ⅲ型胶原合成。强脉冲光作用于皮肤组织产生光热作用和光化学作用，使皮肤的胶原纤维和弹力纤维重新排列、胶原重塑（collagen remodeling），并恢复弹性，从而达到消除或减轻皱纹、缩小毛孔的嫩肤效果。

强脉冲光由于波长宽，所以适应证广泛，但总的来说可分为四大类：皮肤血管疾病（包括毛细血管扩张、鲜红斑痣、血管瘤等）、皮肤色素疾病（包括部分雀斑、黄褐斑等）、多毛（脱毛治疗）、皮肤老化与光老化（面部年轻化治疗、改善肤质、细小皱纹等）。

强脉冲光最主要应用于改善皮肤老化与光老化。IPL宽光谱和可调的输出模式，决定了其输出能量可被皮肤组织内的不同靶目标（包括黑色素、血红蛋白和水等）按照不同比例吸收，达到不同的治疗目的。与激光相比，强脉冲光的治疗范围广泛，但选择性不强，疗效不如激光。表2-2为强脉冲光与激光的比较。

射频（radiofrequency，RF）也称为射频电流，是一种高频交流变化电磁波的简称，其频率为100kHz～30GHz。射频治疗的原理是通过电阻将电能转化为热能后发挥生物学效应的。人体组织是一个导电体（电阻），当射频电流通过人体组织后，组织对射频电波的阻力，使组织内的水分子瞬间产生快速振荡，从而在电极之间产生一种急剧的沿电力线方向的来回移动或振动。因各种离子的大小、质量、电荷和移动速度均不尽相同，在振动过程中互相摩擦或与周围的介质摩擦，产生热能作用于靶组织，从而达到治疗目的。

当射频电流接触皮肤时，由于热传导的作用，电极头附近的高热量被传导到组织深层，血液的流动也会带走电极头外表的热量。因此，电极头接触的表皮温度不会很高，而皮肤内部温度却会因能量的积累逐渐上升，同时一部分能量因热传导向更深层组织扩散，最终达到平衡。射频产生的热量可达真皮及深层组织，这被称之为“选择性电热作用”，当温度达到55～65℃时，胶原纤维发生收缩和增生，达到紧肤除皱的目的。

Therma-Cool TC仪是FDA 2002年批准使用的单极射频（monopolar radiofrequency）治疗仪，但是治疗时疼痛感明显。双极射频（bipolar radiofrequency）治疗仪，如阿璐玛，治疗安全性和精确度更高，这是一种低频率（486kHz）、低辐射源、可控的治疗设备，非常适合治疗面部的皱纹，尤其是眶周皱纹，由于采用了负压FACES（可控吸入式电热刺激）技术，治疗是在封闭和特定的靶区进行，没有能量的浪费，故治疗能量也很低，因此不会引起疼痛。

目前市场射频设备有深蓝射频治疗仪，频率40.68MHz，该设备同时包括单极射频手具、双极射频手具、眼周治疗手具、共振单极手具，针对面部6个不同区域进行治疗，也适用于身体大面积如腹部、大腿、臀部等部位治疗，治疗后达到皮下胶原增生、重塑，减脂作用可以达到塑形效果。

射频的治疗作用主要是通过感应电作用、电解作用以及热效应等对组织产生的生物学效应。根据射频的生物热效应原理，射频作用于生物体后可导致血管扩张，血液和淋巴液循环加快，毛细血管和细胞膜通透性增加。细胞内酶活性提高，新陈代谢加速。另外，射频能降低感觉神经的兴奋性，降低肌肉和纤维结缔组织的张力，具有解痉止痛效果。

对皮肤组织而言，还可以促进胶原纤维的收缩和再生，使真皮层厚度增加，达到减轻皱纹和紧致皮肤的功效。有学者曾在电镜下观察射频治疗后皮肤的组织学及超微结构，发现射频治疗后，即刻发生真皮层中部胶原纤维体积的增大及胶原纤维隔消失，使得部分胶原纤维相互融合，从而引起胶原纤维的收缩。导致这种改变的原理是当能量破坏分子中的氢键时，改变了胶原分子中的三螺旋结构。另外，组织热损伤可以启动创伤愈合应答，即激发成纤维细胞释放细胞因子和生长因子促进胶原蛋白和弹性蛋白形成，12周后真皮浅层排列规整的弹性蛋白和胶原纤维取代了原先的弹性组织。

因为射频的作用原理不同于先前讲述的激光和IPL，所以其特点也不同于激光和强光，具体特点如下。

射频电流作用于皮肤后，在真皮层及深层将电能转化为热能，并且产生一种反向的温度梯度，使真皮层的温度高于表皮，故在产生紧肤除皱效应的同时防止了表皮层的热损伤。当射频作用于皮肤时，感觉应是皮下温度更热，并且是同步的，无需特别使用冷凝胶。

相比激光和IPL，射频的治疗是非侵入性的。透射电镜观察发现，射频对组织的热损伤深度仅15μm，而且根据其选择性热作用原理，其对表皮作用微乎其微。故应用射频治疗时，无需表面麻醉，并且恢复期相对较短。

因为射频作用皮肤后，可即刻引起胶原纤维的收缩，故治疗结束后即有提拉紧致效果。射频激发的后续胶原纤维和弹性纤维的再生一般发生在治疗后的几个月中（2～6个月）或者更长时间。治疗4个月后的组织标本显示，表皮和真皮乳头层增厚，并且有皮脂腺的收缩。临床观察射频治疗后皮肤饱满紧致效果可持续3～6个月。

射频设备的种类可根据射频电极来划分，目前美容嫩肤领域主要使用单极射频、准单极射频、双极射频、多极射频和点阵射频等，微等离子束（micro-plasma）也属于射频领域。

单极射频有一个放置在皮肤上的活性电极和一个接地电极，大部分设备由射频发射器、手持式治疗头和一个冷却系统三个主要部分组成。发射器可以建立一个不断变化的电场，频率最高可达6×10 ⁶次/s。手持式治疗头包含电极和保护表皮用的冷却装置。治疗头上的传感器可测量从治疗部位传送过来的温度和压力。该电极能在电容性耦合过程中使能量分散并均匀地穿过皮肤表面，加热的深度可达到皮下10～15mm。传统的单极设备会将真皮加热到65～75℃，该温度可致胶原蛋白变性。其次，冷却装置用于保护表皮，保持表皮温度在35～45℃。单极射频主要优点是穿透性好，主要缺点也是高穿透性会产生疼痛感。经过改进后，目前新型单极射频效果好、副作用减轻，还可以用于眶周皱纹治疗。

双极射频（bipolar radiofrequency）设备具有短距离分开、覆盖在预期治疗区域内的两个活性电极。电流在两个电极之间流动，穿透深度大约是两个电极之间距离的一半，这种结构主要限制其穿透深度。双极射频设备穿透能力弱于单极射频，但提供可控性强的能量分布和较少的疼痛感。

其代表性设备包括阿璐玛、深蓝射频治疗仪等。前者为一种低频率（486kHz）、低辐射源、可控的治疗设备，治疗安全性和精确度更高，非常适合治疗面部的皱纹，尤其是眶周皱纹，由于治疗是在封闭和特定的靶区进行，能量损失少，不需要高能量治疗，治疗时疼痛感不明显。

与多级射频 Tripollar三极射频采用三个电极，三个电极互为发射与接收极，工作频率为1MHz，能更好地刺激胶原增生、重塑，具有治疗皮肤松弛、脂肪消融的作用。

Freeze（肤瑞泽）多极射频治疗系统，通过多个电极同时作用在一个平面上（双极、多回路），同时均匀分散每个电极聚集的能量，能量在皮肤中呈3D立体渗透，聚集式的热量使治疗更精确、更集中、更可控、加热层次更深，可同时加热真皮层和皮下脂肪层，紧肤、除皱的同时又具有消脂、塑形的作用。能量穿透深，但热量均匀分布。能覆盖较大的治疗区域，治疗区域的温度高度一致，疼痛相对较轻，治疗过程安全舒适。多极射频能量造成真皮中的轻微热损伤，从而刺激机体的自然修复反应，可立即导致胶原纤维收缩，从而产生即时拉紧皮肤的效果，射频能量中的热刺激能促进胶原纤维和弹性纤维的合成，促进脂肪分解、消脂塑型同时进行。同时，强力磁脉冲技术刺激成纤维细胞，促进血管再生，帮助合成新的胶原纤维，从而达到紧肤、去皱、减脂、减围作用。

聚焦射频通过射频（频率40.68MHz）对极性水分子的作用加热靶组织，其在交变电场作用下高速旋转，相互摩擦，产生热量，从而达到真皮胶原、皮下加热及加速脂肪代谢、消融的作用，引起胶原蛋白的即刻收缩以及后续的胶原新生。利用相位移动、波相压缩可以达到三个档位对应的聚焦点深度［1档：皮下4.5mm对应深度为筋膜层，也称表浅肌肉腱膜系统（superficial muscular aponeurotic system，SMAS）；2档：皮下3.0mm对应深度为真皮深层至中层；3档：皮下1.5mm对应深度为真皮中层至浅层］。对于下颌轮廓模糊（收紧腮腺区域SMAS、收紧下颌骨韧带及咬肌皮韧带）、双下巴、口角纹及口角脂肪膨出、多种原因导致的鼻唇沟加深、眼袋、鱼尾纹、额纹、川字纹等有较好的改善作用。

其代表性设备有热拉提（ThermoLift）。

目前有侵入式和非侵入式两种设计，其治疗头包含平行排列的微针阵列或双极排列的电极阵列。电流在每对正负电极或微针之间流动，所以每对都会形成一个双极射频电流的闭合电路，在皮肤上形成矩阵式的微小加热区域，在治疗区域内的加热模式是非连续的。该技术有疼痛少、不良反应轻、无后遗症、停工时间短等优点。

其代表性设备有eMatrix点阵射频、黄金微针点阵射频（BodyTite），后者为双极点阵射频，结合微针微创及射频功能，当探头里的微针深入皮肤时，在微针尖端释放100万Hz射频电流，加热真皮深层的胶原蛋白，促进胶原蛋白变性，产生新的胶原，去皱、紧致皮肤的同时，又不会加热表皮。如果用于腋臭治疗，能有效破坏大汗腺、小汗腺，进而有效治疗腋臭及腋下多汗症。

也称闪耀离子束或离子束（plasma），我国港澳地区称之为“电浆”，由Ziv Karni博士发明，是一种新型的点阵射频技术，主要通过多点单极射频探针激发皮肤间隙中的氮气形成微等离子状态，产生非常微小的等离子火花，释放出的能量导致表皮的轻微剥脱并灼烧出像束式的可透达真皮浅层的微孔，达到相应的治疗作用。单极射频可以有效加热真皮层，进一步促进真皮胶原增生、重塑。微等离子束的靶组织主要是皮肤胶原组织，特殊染色和超微结构显示其对皮肤组织的损伤修复作用要明显强于其他激光设备所产生的效应，是通过深层次加热刺激胶原蛋白再生，使新生胶原蛋白数量增多。

微等离子束利用非色基依赖的射频原理，热量直接作用于胶原组织，因此色素沉着的风险较低。由等离子体产生的热效应可以刺激更深的皮肤组织，热变性刺激成纤维细胞，使真皮上层再生，并在1～3个月呈现渐进性改善，胶原蛋白再生将持续增加。此外，经微等离子束治疗后皮肤的即刻反应较其他点阵激光更强，红斑和肿胀明显，甚至出现局部点状出血和渗血，患者自觉疼痛和烧灼感强烈，并可持续较长时间，术后4h仍感觉疼痛明显。

目前主要应用于萎缩性瘢痕、非增生性瘢痕及痤疮萎缩性瘢痕等治疗。

也称E光技术，其设备把RF与IPL/激光结合，利用两者之间优势互补，能减少各自能量（降低副作用与并发症）而达到很好的治疗目的。

超声波是不能引起正常人听觉反应的、频率高于20 000Hz的机械振动波。超声波也是一种能量的传播形式，具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中声能的特点。

超声波的作用机制主要是热效应、机械效应和空化效应。超声波的热效应主要是通过机体组织吸收声能后，将其转化为热能，产生局部组织的热效应。超声波作用于机体后，可使组织内分子获得巨大加速度而剧烈运动，相互摩擦，而且能使组织细胞产生容积和运动的变化，同时引起较强的细胞质运动，从而促进细胞内容物的移动，这种作用可引起细胞功能的改变，引起生物体的许多反应：可以改善血液和淋巴循环，增强细胞膜的弥散过程，从而改善新陈代谢，提高组织再生能力，这就是超声波的机械作用。超声波空化作用是指存在于液体中的微气核空化泡在声波的作用下振动，并迅速膨胀，当能量达到某个阈值时，空化气泡急剧崩溃闭合，此时产生能量极大的冲击波，损伤靶组织。

超声美容利用超声波的热效应、机械效应和空化效应，可以改善微循环，刺激成纤维细胞产生新的胶原纤维，使皮肤饱满光滑，皱纹减少。机械波深入皮下，作用于脂肪细胞，可增强细胞膜的通透性，使脂肪细胞内容物，如甘油三酯、甘油酸，异化成H ₂O、CO ₂、三磷酸腺苷（ATP），并随循环系统排出体外，从而达到局部减肥作用。

高强度聚焦超声（high-intensity focused ultrasound，HIFU），是利用聚焦于生物组织中的高强度超声产生生物效应。此前多用于治疗前列腺增生，肝脏、乳腺和肾脏肿瘤；直到2009年，被FDA批准用于眉部提升治疗，随后HIFU被逐渐用于改善其他区域皮肤组织的松弛。HIFU可以将声波能量传递至真皮深层及更深的筋膜层，引起该处组织内分子的振动，进而将声能转化为热能。转化后的热能可使真皮深层和筋膜层的温度达到65～70℃，造成该区域的微小凝固性坏死和胶原纤维的变性，从而启动组织的修复重建。经过随后数月热损伤区域的组织修复和重建，皮肤松弛将得到有效改善。用于皮肤美容的HIFU采用低能量（0.15～1.2J）、高频率（4～10MHz）、短脉冲。从理论上来讲，相比激光、射频，HIFU的作用深度更深，改善皮肤松弛的效果应该更好，但有研究表明，在改善下面部和颈部松弛方面，HIFU的无效率也可达20%以上。

HIFU可无创透过表皮，直达皮下10～20mm处，瞬间裂解破碎脂肪细胞，最终实现脂肪细胞数量的永久减少，以此达到塑形、瘦身效果。

其代表性设备有Ulthera，可以用于面部年轻化等治疗，达到面部提升、减少皱纹、刺激胶原增生、重塑的目的。

电磁辐射波谱范围广泛，如按波长的长短来排列各种光线，我们可以得到一系列波长从长到短的光谱，其中包括紫外线、可见光和红外线三部分（图2-13）。红蓝黄光均属于电磁辐射中的可见光，因其波长不一，产生的效应也不一样。一般来说，波长越长，穿透力越强，能量越小。

蓝光的波长范围大概在410～490nm之间，其穿透组织能力较弱，皮肤科主要利用蓝光对痤疮丙酸杆菌的杀伤力治疗痤疮。痤疮丙酸杆菌的代谢产物为内源性卟啉，主要为粪卟啉，聚集于细胞膜。粪卟啉Ⅲ类似色基，其吸收峰值为320nm和415nm，当被该波段的光照射后激活为高能量不稳定卟啉，再与三态氧结合形成不稳定的单态氧，后者与细胞膜上的化合物结合后损伤细胞膜从而导致痤疮丙酸杆菌死亡。最近研究发现，蓝光还可通过影响痤疮丙酸杆菌的跨膜离子流入和改变细胞内pH来杀灭细菌。近年来，新型蓝光设备在波长和能量方面进行了调整，可发射出高能量和窄谱的蓝色可见光，从而在保证总剂量的前提下增强疗效，同时减少紫外线照射不良反应的发生。

红光的波长范围大概在600～760nm之间，其激活粪卟啉Ⅲ的作用较蓝光弱，但可有效激活原卟啉Ⅸ，且能更深地穿透组织，故可以杀灭毛囊皮脂腺深处的痤疮丙酸杆菌。另一方面，红光对组织的穿透性好，具有热效应，可增加细胞的新陈代谢，促进细胞合成，使成纤维细胞数目增加，增加胶原的形成，故可以改善皮肤质地、减少瘢痕形成；同时，红光亦有抗炎特性，可以影响巨噬细胞或其他细胞释放细胞因子，增加白细胞的吞噬作用，具有消炎、镇痛、提高机体免疫功能等作用。皮肤科临床常联合蓝光和红光治疗痤疮，效果显著。另外，由于红光有抗炎和组织修复能力，临床上也用来治疗面部皮炎。

黄光的波长范围大概在570～590nm之间，人体线粒体吸收黄光能量后产生共振，发生高效率光化学生物反应——酶促反应，使线粒体过氧化氨酶、超氧化歧化酶等多种酶活性得到激发，从而促进细胞新陈代谢，加厚和重组真皮结构、减少皮肤黑色素形成和提高皮肤免疫力。临床上，多采用高能量窄谱黄光（590nm）治疗面部皮炎（如糖皮质激素依赖性皮炎）。

涵盖此光谱的能量设备包括LED（light emitting diode，发光二极管）、激光、部分IPL光谱（包括DPL）等。

LED主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂所组成。LED采用电场发光，具有寿命长、光效高、低辐射与低功耗特点。LED的核心是一个半导体晶片，整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，另一端是N型半导体，它们之间形成一个“PN结”。当电流通过导线作用于晶片时，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，进入对方区域的一部分少数载流子（少子）与多数载流子（多子）复合而发光。PN结材料决定了光的波长，由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同波长的光（即不同颜色的光），也即间隙的大小决定了光子的频率（光的色彩），光子的能量与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，橘色光、红色光携带的能量最少。

1962年，GE、Monsanto、IBM的联合实验室开发出了发红光的磷砷化镓（GaAsP）半导体化合物；1968年，LED研发取得了突破性进展，利用氮掺杂工艺使GaAsP器件效率达到了11m/W（流明/瓦），并且能够发出红光、橙光和黄色光；20世纪70年代以后相继开发了GaP绿色芯片、AlInGaP技术等，随着人们对半导体发光材料研究的不断深入，LED制造工艺的不断进步和新材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发和应用，各种颜色的超高亮度LED取得了突破性进展，其发光效率提高了近1000倍，色度方面也实现了可见光波段的所有颜色。美容治疗常用LED红蓝光、LED黄光等能量设备。

近红外光谱（near infrared spectroscopy）是指波长介于可见光与中红外区之间的电磁波，美国材料试验学会规定其波长范围为780～2 526nm。相比可见光，近红外光波长长，故具有较深的穿透力，可达到真皮深层。依据选择性光热作用原理，近红外光谱包含水的吸收峰，故可在皮肤真皮深层将光能转化为热能，引起胶原纤维的收缩和增生。皮肤科临床上主要利用其对皮肤组织穿透力强和处于水的吸收峰的特点，进行面部年轻化的治疗，如改善皱纹、提拉紧致等。

宽谱红外光设备（broad spectrum infrared light equipment）利用钨光产生类似于IPL、但是波长更长（900～1 800nm）的宽谱红外光，该波段水分子的强吸收峰为1 400～1 500nm，为了增加光的穿透深度，使用滤光片降低该波段的能量输出，如Titan波长范围为1 100～1 800nm，经过滤光片处理后，主要集中在1 300nm；ST波长范围为900～1 600nm，经过滤光片处理后，波峰位于1 300nm；作用原理主要为选择性光热作用，利用其对皮肤组织穿透力强和处于水的吸收峰的特点，引起胶原纤维的收缩、增生和重塑。