CN105233424A - 一种可见波段多功能激光医疗机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可见波段多功能激光医疗机，包括机体，所述机体内依次设置有泵浦源、全反镜片、自拉曼激光晶体、Q开关、中间镜片、非线性光学晶体、输出镜片、耦合透镜和光纤，所述全反镜片与输出镜片组成了基频光和各阶斯托斯光的振荡腔，所述泵浦源、全反镜片、自拉曼激光晶体、Q开关、中间镜片、非线性光学晶体、输出镜片和耦合透镜的轴向中心线重合，通过控制非线性光学晶体的温度，实现输出与非线性光学晶体温度对应的激光波长。上述技术方案，结构设计合理、结构简单、工作稳定、操作方便且可以大大降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种可见波段多功能激光医疗机。
背景技术
随着激光技术应用的突飞猛进，以激光器为基础的激光产业迅速发展，尤其在医疗方面的应用逐渐广泛。不同波长的激光有着不同的医疗应用价值，因此，对于输出不同波长的激光医疗机要求也越来越高。其中可见波段激光，可用于鲜红斑痣和眼科的激光治疗、激光微创手术、激光美容和清洗等领域。目前，国内激光医疗机已得到迅速发展，特别是多波长激光医疗机可满足不同的医疗需求，得到了特别的关注。大多数多波长医疗机的波长主要集中在近红外波段或近红外波长的激光与其倍频可见波段激光组成的双波长激光医疗机。施沃兹公司通过金绿宝石、Nd:YAG、Er:YAG和Ho:YAG等四种激光器组合输出多波长激光(见文献:中国激光医学杂志第6卷(1997)第2期，第97页)，但其体积相对较大，使用起来不方便。对于可见波段的多波长激光获得较为复杂,所需的光学元件也较多，使得成本非常高，***不稳定。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构设计合理、结构简单、工作稳定、操作方便且可以大大降低成本的可见波段多功能激光医疗机。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种可见波段多功能激光医疗机，包括机体，所述机体内依次设置有泵浦源、全反镜片、自拉曼激光晶体、Q开关、中间镜片、非线性光学晶体、输出镜片、耦合透镜和光纤，所述全反镜片与输出镜片组成了基频光和各阶斯托斯光的振荡腔，所述泵浦源、全反镜片、自拉曼激光晶体、Q开关、中间镜片、非线性光学晶体、输出镜片和耦合透镜的轴向中心线重合，通过控制非线性光学晶体的温度，实现输出与非线性光学晶体温度对应的激光波长。
通过采用上述技术方案，在泵浦源作用下，自拉曼激光晶体在全反镜片和输出镜片组成的腔内形成1.06微米波段的基频光，并不断地振荡加强；当基频光强度达到自拉曼激光晶体的拉曼转换阈值时，部分1.06微米波段的基频光通过一次拉曼频移产生1.18微米波段的一阶斯托克斯光，同时在全反镜片和输出镜片组成的腔内振荡加强；当1.18微米波段的一阶斯托克斯光的强度达到自拉曼激光晶体的拉曼转换阈值时，部分1.18微米波段的一阶斯托克斯光再次通过拉曼频移产生1.31微米波段的二阶斯托克斯光，也在全反镜片和输出镜片组成的腔内振荡加强。所以在全反镜片和输出镜片组成的腔内可同时存在着1.06微米波段的基频光、1.18微米波段的一阶斯托克斯光和1.31微米波段的二阶斯托克斯光。Q开关主要用来实现调Q脉冲激光运转，提高腔内基频光和一、二阶斯托克斯光的峰值功率。振荡腔内各个波长的激光通过温度可控的非线性光学晶体实现不同波长之间的和频或各自的倍频，实现各波长向可见波段激光的转换，中间镜片用来反射反方向传输的可见波段激光，最终可见波段激光都由输出镜片输出。其中通过改变非线性光学晶体的控制温度，可实现0.56、0.59和0.62微米波段不同的可见波段激光输出。输出镜片输出可见波段激光通过透镜耦合到光纤里，再通过光纤输出实现医疗应用。
本发明进一步设置为：所述全反镜片上镀有从1.06微米到1.32微米波段激光的高反膜；中间镜片上镀有从1.06微米到1.32微米波段激光的增透膜和从0.56微米到0.62微米波段激光的高反膜；输出镜片上镀有从1.06微米到1.32微米波段激光的高反膜和从0.56微米到0.62微米波段激光的高透膜。通过本设置，结构设置更加合理，工作更加可靠。
本发明还进一步设置为：所述泵浦源为输出波长为808纳米或者880纳米的半导体激光器。通过本设置，泵浦源结构简单，工作稳定。
本发明还进一步设置为：所述自拉曼激光晶体是钕离子掺杂的具有拉曼效应的激光晶体。通过本设置，自拉曼激光晶体结构简单，成本低。
本发明还进一步设置为：所述非线性光学晶体底部设置有温控器，非线性光学晶体通过温控器实现温度控制。通过本设置，非线性光学晶体温度控制方便。
本发明还进一步设置为：所述Q开关是对1.06微米到1.32微米波段高透过率的声光Q开关。通过本设置，操作更加方便。
本发明的优点是：与现有技术相比，本发明结构设置更加合理,在泵浦源作用下，自拉曼激光晶体在全反镜片和输出镜片组成的腔内形成1.06微米波段的基频光，并不断地振荡加强；当基频光强度达到自拉曼激光晶体的拉曼转换阈值时，部分1.06微米波段的基频光通过一次拉曼频移产生1.18微米波段的一阶斯托克斯光，同时在全反镜片和输出镜片组成的腔内振荡加强；当1.18微米波段的一阶斯托克斯光的强度达到自拉曼激光晶体的拉曼转换阈值时，部分1.18微米波段的一阶斯托克斯光再次通过拉曼频移产生1.31微米波段的二阶斯托克斯光，也在全反镜片和输出镜片组成的腔内振荡加强。所以在全反镜片和输出镜片组成的腔内可同时存在着1.06微米波段的基频光、1.18微米波段的一阶斯托克斯光和1.31微米波段的二阶斯托克斯光。Q开关主要用来实现调Q脉冲激光运转，提高腔内基频光和一、二阶斯托克斯光的峰值功率。振荡腔内各个波长的激光通过温度可控的非线性光学晶体实现不同波长之间的和频或各自的倍频，实现各波长向可见波段激光的转换，中间镜片用来反射反方向传输的可见波段激光，最终可见波段激光都由输出镜片输出。其中通过改变非线性光学晶体的控制温度，可实现0.56、0.59和0.62微米波段不同的可见波段激光输出。输出镜片输出可见波段激光通过透镜耦合到光纤里，再通过光纤输出实现医疗应用。结构设计合理、所需的光学元件较少，可以大大降低成本，***稳定性好，操作方便。
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明公开的一种可见波段多功能激光医疗机，包括机体，所述机体内依次设置有泵浦源1、全反镜片2、自拉曼激光晶体3、Q开关4、中间镜片5、非线性光学晶体6、输出镜片8、耦合透镜9和光纤10，所述全反镜片2与输出镜片8组成了基频光和各阶斯托斯光的振荡腔，通过控制非线性光学晶体的温度，实现输出与非线性光学晶体温度对应的激光波长。本实施例，通过控制非线性光学晶体的温度，可以实现输出0.56微米、0.59微米或0.62微米的激光波长。
作为优选的，所述泵浦源1、全反镜片2、自拉曼激光晶体3、Q开关4、中间镜片5、非线性光学晶体6、输出镜片8、耦合透镜9和光纤10依次从左往右水平设置，且泵浦源1、全反镜片2、自拉曼激光晶体3、Q开关4、中间镜片5、非线性光学晶体6、输出镜片8和耦合透镜9的轴向中心线重合。
所述全反镜片2上镀有从1.06微米到1.32微米波段激光的高反膜；中间镜片5上镀有从1.06微米到1.32微米波段激光的增透膜和从0.56微米到0.62微米波段激光的高反膜；输出镜片8上镀有从1.06微米到1.32微米波段激光的高反膜和从0.56微米到0.62微米波段激光的高透膜。
所述泵浦源1为输出波长为808纳米或者880纳米的半导体激光器。
所述自拉曼激光晶体3是钕离子掺杂的具有拉曼效应的激光晶体，如Nd:YVO4,、Nd:GdVO4、Nd:LuVO4。
所述非线性光学晶体6底部设置有温控器7，非线性光学晶体6通过温控器7实现温度控制。作为优选的，所述非线性光学晶体6放置在温控器7上端面上。
所述Q开关4是对1.06微米到1.32微米波段高透过率的声光Q开关。
实际应用时，半导体激光器，即泵浦源输出波长为808纳米；全反镜片2镀有从有1.06微米到1.32微米波长激光的高反膜；所述自拉曼激光晶体3采用Nd:YVO4晶体；Q开关4是选择对1.06微米到1.32微米波段高透过率的声光Q开关；非线性光学晶体6采用LBO晶体；中间镜片5镀有1.06微米到1.32微米波段激光的增透膜，同时镀有对0.56微米到0.62微米波段激光的高反膜；输出镜片8镀有1.06微米到1.32微米波段激光的高反膜，同时镀对0.56微米到0.62微米波段激光的高透膜；通过耦合透镜9把输出的可见波段激光耦合到光纤10输出激光。
采用半导体激光器，即泵浦源输出808纳米激光泵浦自拉曼激光晶体3，产生1.06微米波段的基频光，基频光在全反镜片2和输出镜片8组成的腔内不断振荡并加强，当基频光强度达到自拉曼激光晶体的拉曼转换阈值时，部分1.06微米波段的激光通过拉曼频移产生1.18微米波段的一阶斯托克斯光，1.18微米波段的一阶斯托克斯光在全反镜片2和输出镜片8组成的腔内不断振荡并加强，当1.18微米波段的一阶斯托克斯光的强度达到自拉曼激光晶体的拉曼转换阈值时，部分1.18微米波段一阶斯托克斯光再次频移产生1.31微米的二阶斯托克斯光。基频光以及各阶斯托克斯光在全反镜片2和输出镜片8组成的腔内同时谐振。通过温控器7控制非线性光学晶体6的温度，其中温控器7的调节温度范围为0摄氏度到90摄氏度，当非线性光学晶体6温度控制为89摄氏度时，满足1.06微米波段的基频光和1.18微米的一阶斯托克斯光和频的非临界相位匹配温度，输出可见波段激光为0.56微米波段的绿色激光；当非线性光学晶体6温度控制为41摄氏度时，满足1.18微米波段的一阶斯托克斯光倍频的非临界相位匹配温度，输出可见波段激光为0.59微米波段的黄色激光；当非线性光学晶体温度控制为9摄氏度时，满足1.18微米波段的一阶斯托克斯光和1.31微米波段的二阶斯托克斯光和频的非临界相位匹配温度，输出可见波段激光为0.62微米波段的红色激光。针对不同的医疗应用，只需要设置温控器7的温度，就可以输出0.56微米波段的绿色激光、0.59微米波段的黄色激光或0.62微米波段的红色激光。由于各种激光同光路，可以通过同一块耦合透镜9把输出的激光耦合到光纤10里，再输出开展应用。
本发明还可以把自拉曼激光晶体3换作Nd:GdVO4晶体和Nd:LuVO4晶体，半导体激光器泵浦源1改成波长为880nm的，最终可获得类似的效果。非线性光学晶体6采用按相位匹配角度θ＝90°,切割的LBO晶体。
本实用相对现有的医疗机具有着明显的优势，首先可以控制三种可见波段波长的输出，根据医疗方面的具体应用选择不同波长的输出:0.56微米波段的绿光激光，在治疗高间接胆红素血症、新生儿黄疸症等领域具有重要疗效；0.59微米的黄光激光在治疗鲜红斑痣、黄褐斑等领域具有重要疗效，另外在眼科治疗眼底黄斑疾病的重要光源；0.62微米的红光在激光医学上对组织的穿透能力强，可以达到组织深处。另外在光动力学疗法上，针对目前国际上开发的新一代治癌用高效光敏剂，需要采用对应的红色激光作为癌症治疗中的激发光源。有些医疗领域需要不同的激光的联合治疗，比如黄光与红光联合治疗视网膜血管病致黄斑水肿具有更好的疗效(见文献中国实用眼科杂志第21卷(2003)第1期，第28页)。其次，本发明中仅采用了一根自拉曼激光晶体和一根非线性光学晶体的组合来实现，节约成本，而且结构简单紧凑，易于操作，所需的光学元件较少，可以大大降低成本，***稳定性好。
上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种可见波段多功能激光医疗机，包括机体，其特征在于：所述机体内依次设置有泵浦源(1)、全反镜片(2)、自拉曼激光晶体(3)、Q开关(4)、中间镜片(5)、非线性光学晶体(6)、输出镜片(8)、耦合透镜(9)和光纤(10)，所述全反镜片(2)与输出镜片(8)组成了基频光和各阶斯托斯光的振荡腔，所述泵浦源(1)、全反镜片(2)、自拉曼激光晶体(3)、Q开关(4)、中间镜片(5)、非线性光学晶体(6)、输出镜片(8)和耦合透镜(9)的轴向中心线重合，通过控制非线性光学晶体(6)的温度，实现输出与非线性光学晶体温度对应的激光波长。
2.根据权利要求1所述的一种可见波段多功能激光医疗机，其特征在于：所述全反镜片(2)上镀有从1.06微米到1.32微米波段激光的高反膜；中间镜片(5)上镀有从1.06微米到1.32微米波段激光的增透膜和从0.56微米到0.62微米波段激光的高反膜；输出镜片(8)上镀有从1.06微米到1.32微米波段激光的高反膜和从0.56微米到0.62微米波段激光的高透膜。
3.根据权利要求2所述的一种可见波段多功能激光医疗机，其特征在于：所述泵浦源(1)为输出波长为808纳米或者880纳米的半导体激光器。
4.根据权利要求3所述的一种可见波段多功能激光医疗机，其特征在于：所述自拉曼激光晶体(3)是钕离子掺杂的具有拉曼效应的激光晶体。
5.根据权利要求4所述的一种可见波段多功能激光医疗机，其特征在于：所述非线性光学晶体(6)底部设置有温控器(7)，非线性光学晶体(6)通过温控器(7)实现温度控制。
6.根据权利要求5所述的一种可见波段多功能激光医疗机，其特征在于：所述Q开关(4)是对1.06微米到1.32微米波段高透过率的声光Q开关。
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