CN102657556A - 1320nm和660nm激光双波长医用手术器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种1320nm和660nm激光双波长医用手术器，特点是，它包括全反镜、声光Q开关、由氪泵浦灯和YAG晶体组成的聚光、谐振腔体、双色镜、倍频器、耦合镜、透镜和光导纤维；全反镜镀有高选择性介质膜，膜层对1320nm激光高反，对1064nm激光低反，抑制1064nm激光的振荡，实现1320nm激光振荡，输出1320nm激光，通过倍频器后变为660nm红激光，两波段激光耦合入同一光纤，用于手术治疗。1320nm波段和其二次谐波660nm振荡，以实现两个波长的输出，通过光纤的传输，能有效地将光源导入到治疗部位。1320nm波段激光组织吸收效果好，热损伤少，能进行精细手术治疗，其二次谐波660nm红色激光是治疗早期恶性肿瘤的理想新光源。
Description
技术领域
本发明涉及一种1320nm和660nm激光双波长医用手术器，属于激光生物医学技术领域。
背景技术
1960年世界上第一台红宝石激光器研制成功，次年红宝石激光视网膜凝固机在眼科获得首次应用。上世纪70年代，激光技术与医学科学相结合形成边缘学科——激光医学，不仅为研究生命科学和疾病的发生，发展开辟了新的途径，而且为临床诊治疾病提供了崭新的手段，同时也带动了医用激光行业的飞速发展。激光技术已逐渐发展成为临床医学的关键技术，并解决了医学中的许多难题。新型双波长Nd:YAG激光医疗器（1320nm，660nm）目前众多激光器中，在医学领域最能发挥作用的仍是以Nd:YAG为基质材料的固体激光器，Nd:YAG激光常温下具有三条发光谱线，波长分别为914nm，1064nm和1320nm，对应的谱线强度与总荧光强度分别为25%，60%和14%。目前使用最多的波长是1064nm谱线，功率水平为100W，国内外均已进入成熟的临床应用，然而不足之处是组织切割效率低，光热转换效率低，凝固、止血效果差。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有1.06μm激光波长医用手术器的缺
点，提供一种1320nm和660nm激光双波长医用手术器。
本发明的技术方案是，一种1320nm和660nm激光双波长医用手术器，其特点是光路结构从左到右依此连接有全反镜、声光Q开关、由氪泵浦灯和YAG晶体组成的聚光、谐振腔体、双色镜、倍频器、耦合镜 、透镜和光导纤维；所述全反镜镀有高选择性介质膜，膜层对1320nm激光高反，对1064nm激光低反，抑制1064nm光的振荡，实现1320nm激光振荡，输出1320nm激光，1320nm激光通过倍频器二倍频后，1320nm激光变为660nm红激光，1320nm激光和660nm红激光经耦合镜耦合入同一光纤，实现激光双波长医用手术治疗。
所述设置的声光Q开关、激光得到声光Q开关调制输出高峰值功率的基频脉冲。
所述倍频器选用KTP晶体。
本发明的有益效果是：由于1320nm波段Nd:YAG激光和其二次谐波660nm振荡，以实现两个波长的输出，并使之达到高功率和高稳定性输出，通过光纤的传输，能有效地将光源导入到治疗部位。1320nm波段激光组织吸收效果好，热损伤少，能进行精细手术治疗，其二次谐波660nm红色激光是利用激光动力治疗早期恶性肿瘤的理想最新光源。本发明集两个波长于一体，具有结构紧凑，功能齐全，使用方便的特点。
附图说明
图1为1320nm和660nm激光双波长医用手术器光路结构示意图。
具体实施方式
本发明结合附图作进一步说明。
由图1所示，一种1320nm和660nm激光双波长医用手术器，其特点是光路结构从左到右依此连接有全反镜1、声光Q开关2、由氪泵浦灯3和YAG晶体4组成的聚光腔10、双色镜5、倍频器6、耦合镜7 、透镜8和光导纤维9；所述全反镜1镀有高选择性介质膜，膜层对1320nm激光高反，对1064nm激光低反，抑制1064nm激光的振荡，实现1320nm激光振荡，输出1320nm激光，1320nm激光通过倍频器6二倍频后，1320nm激光变为660nm红激光，1320nm激光和660nm红激光经耦合镜7耦合经透镜8聚焦入同一光导纤维9，实现激光双波长医用手术治疗。
实现1320nm激光输出的方法及膜片参数的确定：
实现1320nm激光振荡输出必须采取措施使1320nm起振阈值低于1064nm，让1320nm波在谐振腔中最先振荡，然后通过粒子数竞争，抑制1064nm振荡形成。在该实验研究中，我们采用腔镜镀高选择性介质膜，膜层对1320nm高反，对1064nm低反，同时将腔内其它光学元件镀1320nm增透膜，尽可能降低1320nm的损耗，通过理论推导及计算，当全反镜对1064nm的反射率低于10.8%，对1320nm高于95%时，1320nm波长的起振阈值低于1064nm波长，激光器将实现1320nm波长的振荡输出。在连续运转条件下，1320nm Nd:YAG激光的输出镜的透过率T一般应小于10%。
实验中参数设计与采用:
1320nm波段实施
Nd:YAG晶体：Φ6×110nm(端面镀1320nm增透膜)
泵浦氪灯：Φ9.5×100 4000W
全反镜：R1=99.5% 1.32μm
耦合镜：T=5% 1320nm
2. 660nm红光波段的技术关键
KTP晶体是一种性能优异的非线性晶体，适用于低功率密度的Nd:YAG激光，价格适中，因而是首选倍频器。
由于聚光、谐振腔内有比腔外具有更高的激光功率密度，腔内倍频可获得更高的谐波功率输出，将采用氪灯连续泵浦方式，为提高基频功率密度，获得高的谐波功率输出，在谐振腔中***Q开关即对基频进行调制以获得高峰值功率的基频脉冲，提高倍频效率，具体实施中将采用声光调Q，KTP晶体二类相位匹配，晶体长度6mm。
用全反镜，声光Q开关不合上，只插KTP晶体调整谐振腔，可实现微弱红光输出，证明***输出的基波是1320nm，加入声光Q开关调制后，红光显著增强，此时再加入双色镜，即可实现红光的单向输出。
KTP晶体与声光Q开关的性能对实验结果有很大影响，首先，KTP的实际相位匹配角为经验值，取θ=60.8o, θ=0o。其次，声光Q开关采用普通石英加镀1320nm增透膜的方式，但石英对1320nm 存
在一个高的吸收带，基频损耗大，输出功率小。通过重新计算KTP晶体相位匹配角，选用具有低氢氧根的对红外波段具有90%以上透过率的优良石英玻璃材料Heraeμs INFRASIL301做声光Q开关，以降低基波损耗并使脉宽压缩更有效，继续进行研究，最后取得突破，将660nm红光功率达到5W,以达到光动力治疗的要求。
Claims (3)
1.一种1320nm和660nm激光双波长医用手术器，其特征在于，所述1320nm和660nm激光双波长医用手术器的光路结构从左到右依此连接有全反镜、声光Q开关、由氪泵浦灯和YAG晶体组成的聚光、谐振腔体、双色镜、倍频器、耦合镜 、透镜和光导纤维；所述全反镜镀有高选择性介质膜，膜层对1320nm激光高反，对1064nm激光低反，抑制1064nm激光的振荡，实现1320nm激光振荡，输出1320nm激光，1320nm激光通过倍频器二倍频后，1320nm激光变为660nm红激光，1320nm激光和660nm红激光经耦合镜耦合入同一光纤，实现1320nm和660nm激光双波长医用手术治疗。
2.根据权利要求1所述的1320nm和660nm激光双波长医用手术器，其特征在于，所述设置的声光Q开关、激光得到声光Q开关调制输出高峰值功率的基频脉冲。
3.根据权利要求1所述的1320nm和660nm激光双波长医用手术器，其特征在于，所述倍频器选用KTP晶体。
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Application publication date: 20120912 |