CN109975921A - 红外传能光纤及其制造方法以及红外激光医疗传输*** - Google Patents

红外传能光纤及其制造方法以及红外激光医疗传输*** Download PDF

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Abstract

本发明的一个方面公开了一种红外传能光纤，包括：金属管；反射层，反射层被形成在金属管的内壁上，以用于反射在红外传能光纤内传播的光；和折射层，折射层被形成在反射层的内表面上，折射层用于折射在红外传能光纤内传播的激光并保护反射层。本发明公开的红外传能光纤具有良好的柔韧性，并且造价更低，具有高性价比。

Description

红外传能光纤及其制造方法以及红外激光医疗传输***
技术领域
本发明涉及光纤领域，更具体地，涉及一种红外传能光纤及其制造方法以及使用该红外传能光纤的红外激光医疗传输***。
背景技术
在现有中红外光传能光纤都是基于石英空心毛细管镀膜，如空心石英管内表面用物理气相沉积(PVD)或是化学气相沉积(CVD)镀银、镀碘化银、镀二氧化锗等。但是，由于现有光纤的的柔韧性不足且造价高，造成许多将光线作为一次性耗材使用的领域中的费用非常之高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的一个方面公开了一种红外传能光纤，包括：
金属管；
反射层，反射层被形成在金属管的内壁上，以用于反射在红外传能光纤内传播的光；和
折射层，折射层被形成在反射层的内表面上，折射层用于折射在红外传能光纤内传播的激光并保护反射层。
在一个实施例中，金属管由金属铜制成。
在一个实施例中，金属管为T1铜管。
在一个实施例中，反射层由金属银、金或氧化锗制成。
在一个实施例中，反射层的厚度在20μm-40μm之间。
在一个实施例中，折射层由氟化钡制成。
在一个实施例中，折射层的厚度在10μm-20μm之间。
在一个实施例中，红外传能光纤的内径在0.8mm-2.0mm之间。
本发明的另一个方面公开了一种红外激光医疗传输***，该红外激光医疗传输***包括：
连接头，所述连接头的一端与激光发生器相连接；
第一光纤，所述第一光纤与所述连接头的另一端连接以从激光发生器接收激光；和
第二光纤，所述第二光纤的一端与所述第一光纤连接、另一端为激光出射端，
其中，所述第二光纤包括：
金属管；
反射层，所述反射层被形成在所述金属管的内壁上，以用于反射在所述红外传能光纤内传播的光；和
折射层，所述折射层被形成在所述反射层的内表面上，所述折射层用于折射在所述红外传能光纤内传播的激光并保护所述反射层。
在一个实施例中，红外激光医疗传输***还包括压环，所述压环压紧在所述连接头上，以固定所述连接头与所述第一光纤的连接。
在一个实施例中，第二光纤通过光纤耦合头与所述第一光纤连接。
在一个实施例中，该红外激光医疗传输***还包括顶丝，所述顶丝能够与所述光纤耦合头配合，以紧固所述第二光纤与所述光纤耦合头的连接。
在一个实施例中，金属管由金属铜制成。
在一个实施例中，金属管为T1铜管。
在一个实施例中，反射层由金属银、金或氧化锗制成。
在一个实施例中，反射层的厚度在20μm-40μm之间。
在一个实施例中，折射层由氟化钡制成。
在一个实施例中，折射层的厚度在10μm-20μm之间。
在一个实施例中，红外传能光纤的内径在0.8mm-2.0mm之间。
本发明的另一个方面公开了一种制作上述红外传能光纤的方法，该方法包括以下步骤：
步骤A：对金属管做内壁抛光处理；
步骤B：在金属管的内壁上沉积反射层；和
步骤C：在反射层的内表面上沉积折射层。
在一个实施例中，在步骤A中，经过抛光处理之后，金属管的内壁的粗糙度Ra不大于0.05。
在一个实施例中，在步骤A之后、步骤B之前，将经过抛光处理的金属管在纯水中清洗。
在一个实施例中，在步骤B中，使用化学液相沉积在金属管的内壁上沉积反射层。
在一个实施例中，在步骤C中，使用CVD真空管式炉在反射层的内表面上沉积折射层。
本发明公开的红外传能光纤具有柔性好不易折断的优点，并且造价较低，具有更广泛的应用空间；使用该红外传能光纤的红外激光医疗传输***的结构简单，并且可以为激光治疗节省大量费用。
附图说明
图1为根据本发明的一个示例性实施例的红外传能光纤的截面图；和
图2为使用图1所示的红外传能光纤的红外激光医疗传输***的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明提出的红外传能光纤及其制作方法做进一步说明。
本发明的一个方面提出了一种红外传能光纤。参照图1，本发明提出的红外传能光纤包括金属管1、反射层2和折射层3，其中反射层2和折射层3依次设置在金属管1的内壁上。
金属管1作为红外传能光纤的最外层，相对于传统的使用石英管制造的红外传能光纤，具有较高的柔性，不易折断，并且造价低的优点。在一个实施例中，选用T1铜管作为制作红外传能光纤的金属管1，T1铜管具有较好的加工性能和稳定性，并且造价低，可以降低光纤的生产成本，尤其是作为医疗器械的耗材具有高性价比。
反射层2被形成在金属管1的内壁上，以用于对红外传能光纤内传播的激光起到反射作用。在一个实施例中，反射层2由金属银制成，即，反射层2为单质银原子面心立方结构。在金属管1的内壁上镀金属银的技术难度较低，并且金属银的价格较低，因此作为制作反射层2的优选材料。但是，本领域技术人员应当理解的是，还可以使用其他材料形成反射层2，例如，金属金、氧化锗等。优选地，反射层2的厚度在20μm-40μm之间。
折射层3被形成在反射层2的内表面上，可以对反射层2起到保护作用，并且不会吸收激光，因此可以较好地保持其内传输的激光的能量。在一个实施例中，折射层3由氟化钡材料制成，即，折射层3为氟化钡立方晶体，优选地，折射层3的厚度在10μm-20μm之间。
在一个实施例中，红外传能光纤的内径，即，红外传能光纤的空气层4的直径在0.8mm-2.0mm之间。由于光纤的空气层4的直径越小，激光在光纤内壁上的反射次数越多，能量损失越大，因此本发明综合考虑激光的功率密度、能量损耗等因素将光纤的空气层4的直径设置在0.8mm-2.0mm之间，可以满足医疗器械领域中的激光治疗的激光能量要求。
经过实验证明，本发明公开的红外传能光纤能够传输的光谱范围在1800nm-12000nm之间，成品1mm内径每米传输效率在85％以上，传输能量高于传统石英空芯光纤，并且可以在700℃以上的高温环境下工作，因此可以满足多种激光传输工作。
本发明的另一个方面提出了一种制作上述红外传能光纤的方法，该方法包括以下步骤。
对T1铜管的内壁做抛光处理，是铜管内表面的粗糙度Ra在0.05以下，以便于镀膜。将抛光之后的铜管在纯水中清洗，然后放入沉积槽中进行化学液相沉积，以形成反射层2。在铜管内壁形成反射层2之后，将铜管在此放入CVD真空管式炉中进行CVD沉积氟化钡膜，以形成折射层3。
本发明的另一个方面提出了一种使用上述红外传能光纤的红外激光医疗传输***，下面参照附图对该红外激光医疗传输***做详细说明。
如图2所示，本发明公开的红外激光医疗传输***包括连接头5、第一光纤7和第二光纤8，其中第一光纤7的一端连接到激光发生器(图中未示出)、另一端连接到第二光纤8。
第一光纤7通过连接头5连接到激光发生器，以引导激光发生器发射的激光。第二光纤8的一端与第一光纤7连接、另一端为激光出射端，用于疾病治疗。本领域技术人员可以理解的是，第一光纤7和第二光纤8均可为本发明公开的红外传能光纤，也可以仅将第二光纤8设置为本发明公开的红外传能光纤。这样，第二光纤8作为进入人体进行治疗的一次性耗材，并且如上文所述第二光纤8的造价显著低于现有光纤，从而使该红外激光医疗传输***的造价明显减小，可以大幅降低用户的治疗费用。
继续参照图2，本发明的一个实施例中，该红外激光医疗传输***还包括压环6。压环6压紧在连接头5上，可以对第一光纤7起到固定作用。
优选地，第二光纤8通过光纤耦合头9与第一光纤7连接。进一步地，该红外激光医疗传输***还包括顶丝10，顶丝10可以与光纤耦合头9配合，以紧固第二光纤8与光纤耦合头9的连接。
由上述说明可知，本发明公开的红外传能光纤及其制造方法中，通过使用金属材料替代玻璃制作光纤的最外层，可以增加光纤的柔韧性，降低了光纤的造价，并且可以该红外传能光纤的光谱传输范围在1800nm-12000nm之间，成品1mm内径每米传输效率在85％以上，传输能量高于传统石英空芯光纤，并且可以在700℃以上的高温环境下工作，因此可以满足多种激光传输工作。因此，使用该红外传能光纤的红外激光医疗传输***中，由该红外传能光纤作为一次性耗材执行进入人体部分的激光传输工作，可以在保证治疗过程安全可靠的情况下大幅降低医疗费用。

Claims (24)

1.一种红外传能光纤，包括：
金属管；
反射层，所述反射层被形成在所述金属管的内壁上，以用于反射在所述红外传能光纤内传播的光；和
折射层，所述折射层被形成在所述反射层的内表面上，所述折射层用于折射在所述红外传能光纤内传播的激光并保护所述反射层。
2.根据权利要求1所述的红外传能光纤，其中，所述金属管由金属铜制成。
3.根据权利要求2所述的红外传能光纤，其中，所述金属管为T1铜管。
4.根据权利要求1所述的红外传能光纤，其中，所述反射层由金属银、金或氧化锗制成。
5.根据权利要求1所述的红外传能光纤，其中，所述反射层的厚度在20μm-40μm之间。
6.根据权利要求1所述的红外传能光纤，其中，所述折射层由氟化钡制成。
7.根据权利要求1所述的红外传能光纤，其中，所述折射层的厚度在10μm-20μm之间。
8.根据权利要求1所述的红外传能光纤，其中，所述红外传能光纤的内径在0.8mm-2.0mm之间。
9.一种红外激光医疗传输***，包括：
连接头，所述连接头的一端与激光发生器相连接；
第一光纤，所述第一光纤与所述连接头的另一端连接以从激光发生器接收激光；和
第二光纤，所述第二光纤的一端与所述第一光纤连接、另一端为激光出射端，
其中，所述第二光纤包括：
金属管；
反射层，所述反射层被形成在所述金属管的内壁上，以用于反射在所述红外传能光纤内传播的光；和
折射层，所述折射层被形成在所述反射层的内表面上，所述折射层用于折射在所述红外传能光纤内传播的激光并保护所述反射层。
10.根据权利要求9所述的红外激光医疗传输***，其中，所述红外激光医疗传输***还包括压环，所述压环压紧在所述连接头上，以固定所述连接头与所述第一光纤的连接。
11.根据权利要求9所述的红外激光医疗传输***，其中，所述第二光纤通过光纤耦合头与所述第一光纤连接。
12.根据权利要求11所述的红外激光医疗传输***，还包括：
顶丝，所述顶丝能够与所述光纤耦合头配合，以紧固所述第二光纤与所述光纤耦合头的连接。
13.根据权利要求9所述的红外激光医疗传输***，其中，所述金属管由金属铜制成。
14.根据权利要求13所述的红外激光医疗传输***，其中，所述金属管为T1铜管。
15.根据权利要求9所述的红外激光医疗传输***，其中，所述反射层由金属银、金或氧化锗制成。
16.根据权利要求9所述的红外激光医疗传输***，其中，所述反射层的厚度在20μm-40μm之间。
17.根据权利要求9所述的红外激光医疗传输***，其中，所述折射层由氟化钡制成。
18.根据权利要求9所述的红外激光医疗传输***，其中，所述折射层的厚度在10μm-20μm之间。
19.根据权利要求9所述的红外激光医疗传输***，其中，所述红外传能光纤的内径在0.8mm-2.0mm之间。
20.一种用于制作如权利要求1-8中任一项所述的红外传能光纤的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤A：对所述金属管做内壁抛光处理；
步骤B：在所述金属管的内壁上沉积所述反射层；和
步骤C：在所述反射层的内表面上沉积折射层。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，在所述步骤A中，经过所述抛光处理之后，所述金属管的内壁的粗糙度Ra不大于0.05。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，在所述步骤A之后、所述步骤B之前，将经过所述抛光处理的所述金属管在纯水中清洗。
23.根据权利要求20所述的方法，其中，在所述步骤B中，使用化学液相沉积法在所述金属管的内壁上沉积所述反射层。
24.根据权利要求20所述的方法，其中，在所述步骤C中，使用CVD真空管式炉在所述反射层的内表面上沉积所述折射层。
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