CN113381270A - 一种激光器及具有其的激光理疗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种激光器，包括多个激光光学路径、凸透镜和光纤；每个激光光学路径为从激光光源到凸透镜，包括一个或者多个光学元件；凸透镜将多个激光光学路径的光束耦合到光纤中；其中，每个激光光学路径的光束均不经过其他激光光学路径的光学元件。本发明实施例的激光器包括多个激光光学路径，每个激光光学路径的光束均不经过其他激光光学路径的光学元件，通过凸透镜将各个激光光学路径的光束耦合进光纤以照射目标区域，减少了光功率在传播路径中的衰减，激光光源的能量可以更多地输出到外部，使得在输出多波长激光的同时能够保证输出激光的峰值功率较大。

Description

一种激光器及具有其的激光理疗装置
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种激光器及具有其的激光理疗装置。
背景技术
研究表明，使用激光照射人体或者动物的皮肤，会形成生物效应进而起到治疗疾病的作用。不同的波长、不同的波长组合决定了激光在人体或者动物的组织内部穿透的深度和所起的作用。如使用650nm的激光照射能够缩短伤口愈合的时间，使用810nm和915nm的激光组合照射对血红蛋白具有更强的激活作用。而较大功率的激光可以在相同的时间内将较多的能量传送到所需深度，对于患者来说更大功率的激光即意味着更大的治疗剂量。
目前，大功率激光器多为单波长激光器。而能够同时输出两种以上波长的激光器，其输出激光的峰值功率普遍较小，都不超过10W。
发明内容
本发明实施例提供一种激光器及具有其的激光理疗装置，旨在解决现有技术中在输出多波长激光的同时无法保证输出激光的峰值功率较大的问题。
第一方面，提供一种激光器，包括多个激光光学路径、凸透镜和光纤；
每个激光光学路径为从激光光源到凸透镜，包括一个或者多个光学元件；
凸透镜将多个激光光学路径的光束耦合到光纤中；
其中，每个激光光学路径的光束均不经过其他激光光学路径的光学元件。
第二方面，提供一种激光理疗装置，包括壳体、探头和上述描述的激光器；
多个激光光学路径和凸透镜设置在壳体内；
光纤穿过壳体，入光口与凸透镜连接，出光口设置在探头内，通过探头使用多个激光光学路径的光束照射目标区域。
本发明实施例的激光器包括多个激光光学路径，每个激光光学路径的光束均不经过其他激光光学路径的光学元件，通过凸透镜将各个激光光学路径的光束耦合进光纤以照射目标区域，减少了光功率在传播路径中的衰减，激光光源的能量可以更多地输出到外部，使得在输出多波长激光的同时能够保证输出激光的峰值功率较大。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例一提供的激光器的示意图；
图2是本发明实施例二提供的激光器的俯视图；
图3是本发明实施例二提供的光斑的示意图；
图4是本发明实施例三提供的激光理疗装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
本发明实施例的激光器包括多个激光光学路径，每个激光光学路径的光束均不经过其他激光光学路径的光学元件，通过凸透镜将各个激光光学路径的光束耦合进光纤以照射目标区域，减少了光功率在传播路径中的衰减，激光光源的能量可以更多地输出到外部，使得在输出多波长激光的同时能够保证输出激光的峰值功率较大。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的激光器的示意图。如图1所示，该激光器包括多个激光光学路径11、12、13、14，凸透镜2和光纤3。激光光学路径11为从激光光源到凸透镜2，包括一个或者多个光学元件。光学元件可以为激光光源、光学镜片等。激光光学路径11的光束不经过其他激光光学路径的光学元件。其他的激光光学路径12、13、14与激光光学路径11类似，在此不再赘述。凸透镜2将激光光学路径11、12、13、14的光束耦合到光纤3中。光纤3的入光口31设置在包含凸透镜2的焦点的预设范围内，使得激光光学路径11、12、13、14的光束经过凸透镜2后尽量多地耦合到光纤3中。
在本发明实施例中，激光光学路径11、12、13、14的光束入射凸透镜2时其光束高度不同。优选地，激光光学路径11、12、13、14的激光光源相对凸透镜2的高度不同。四个激光光源发出的激光直接入射到凸透镜2或者仅经过一个激光光学路径中其他的光学元件作用后入射到凸透镜2，在此不做限定。入射凸透镜2时四束激光与凸透镜2的光轴21平行而又处于不同的高度。激光光学路径14的光束与凸透镜2的光轴21重合，沿光轴21入射。激光光学路径13、12、11的光束与光轴21平行，依次增加一定高度。当激光光学路径11、12、13、14的光束为不同波长的激光时，激光光学路径11、12、13、14的光束经过凸透镜2后聚焦在光轴21上不同的点。以其中一光束在光轴21上聚焦的点为凸透镜2的焦点，以该焦点为基准调整光纤3的入光口31在光轴21上的位置，即将入光口31设置在包含凸透镜2的焦点的预设范围内，使得激光光学路径11、12、13、14的光束经过凸透镜2后尽量多地耦合到光纤3中。
在本发明实施例中，激光器还包括多个驱动电路（图1中未示出），多个驱动电路分别控制多个激光光学路径的激光光源，控制激光光源的通断及输出的激光功率等参数，可获得不同波长组合、不同激光功率的光束。
本发明实施例的激光器包括多个激光光学路径，每个激光光学路径的光束均不经过其他激光光学路径的光学元件，多个激光光学路径的光束入射凸透镜时其光束高度不同，通过凸透镜将各个激光光学路径的光束耦合进光纤以照射目标区域，减少了光功率在传播路径中的衰减，激光光源的能量可以更多地输出到外部，使得在输出多波长激光的同时能够保证输出激光的峰值功率较大。
实施例二
本发明实施例提供的激光器包含了实施例一中描述的全部技术特征，与实施例一相同的各部件沿用与实施例一相同的标号。与实施例一的区别在于，激光器还包括反射镜41、42、43、44和柱透镜51、52、53、54。
图2是本发明实施例二提供的激光器的俯视图。如图1和图2所示，该激光器包括多个激光光学路径11、12、13、14，凸透镜2，光纤3，反射镜41、42、43、44和柱透镜51、52、53、54。每个激光光学路径包括柱透镜，柱透镜对对应激光光源发出的激光进行光束压缩。每个激光光学路径还包括反射镜，用于反射对应激光光源发出的激光。
在本发明实施例中，激光光学路径11、12、13、14的激光光源分别为半导体激光光源111、121、131、141。激光光学路径11的半导体激光光源111输出激光，输出激光的方向与凸透镜2的光轴21垂直，柱透镜51对激光进行光束压缩后，使用反射镜41将激光反射至凸透镜2，入射凸透镜2时光束与凸透镜2的光轴21平行，然后凸透镜2将光束耦合到光纤3中。其他的激光光学路径12、13、14与激光光学路径11类似。反射镜41、42、43、44沿光轴21依次设置，与凸透镜2的距离不同。在垂直光轴21的方向设置与反射镜41、42、43、44对应的半导体激光光源111、121、131、141和柱透镜51、52、53、54，形成四个完整的激光光学路径11、12、13、14。
在本发明实施例中，半导体激光光源111、121、131、141采用阶梯式的结构，相对凸透镜2的高度不同。相应地，反射镜41、42、43、44也采用阶梯式的结构，反射光束的部分在高度上错开，使得光束经反射镜后不经过前方的反射镜而入射到凸透镜2。各个激光光学路径的光束不经过其他激光光学路径的光学元件，降低了激光功率的损耗。
这样的阶梯式结构使得入射凸透镜2时四束激光与凸透镜2的光轴21平行而又处于不同的高度。激光光学路径14的光束与凸透镜2的光轴21重合，沿光轴21入射。激光光学路径13、12、11的光束与光轴21平行，依次增加一定高度。凸透镜2将激光光学路径11、12、13、14的光束耦合到光纤3中。光纤3的入光口31设置在包含凸透镜2的焦点的预设范围内，使得激光光学路径11、12、13、14的光束经过凸透镜2后尽量多地耦合到光纤3中，增加出光功率。
四束激光经过凸透镜2后进入入光口31时的入射角不同，通过出光口32照射目标区域时会在目标区域上形成不同形状的光斑。作为本发明的一个实施例，如图3所示，激光光学路径14的光束进入入光口31的入射角基本为0，在目标区域上形成较小的实心光斑，能量较为集中；激光光学路径12、13的光束进入入光口31的入射角居中，在目标区域上形成较大的实心光斑，相对激光光学路径14的情况，能量较为分散（激光光学路径12和13的实心光斑面积大小也应有差别）；激光光学路径11的光束进入入光口31的入射角最大，在目标区域上形成环状的空心光斑，能量分布在环形区域上，中心位置没有能量分布。
当激光光学路径11、12、13、14的光束为不同波长的激光时，激光光学路径11、12、13、14的光束经过凸透镜2后聚焦在光轴21上不同的点。以激光光学路径14的光束在光轴21上聚焦的点为凸透镜2的焦点，以该焦点为基准调整光纤3的入光口31在光轴21上的位置，使得激光光学路径11、12、13、14的光束经过凸透镜2后尽量多地耦合到光纤3中，增加出光功率。在本发明实施例中，激光光学路径14的光束进入光纤3最多，而且在目标区域形成较小的实心光斑，能量分布集中。在使用中可根据上述特点设置各激光光学路径的光束波长以满足不同的需要。如需要形成实心光斑，则使所需波长的激光尽可能贴近光轴21入射到入光口31，即处于激光光学路径14的位置；如需要形成环状的空心光斑，则使所需波长的激光远离光轴21，以较大的角度入射到入光口31，即处于激光光学路径11的位置，距离光轴21越远，入射到入光口31的角度越大，环状的半径也越大。
本发明实施例各激光光学路径为激光光源、柱透镜到反射镜，各激光光学路径的激光光源和反射镜采用阶梯式结构，使得每个激光光学路径的光束均不经过其他激光光学路径的光学元件，减少了光功率在传播路径中的衰减，激光光源的能量可以更多地输出到外部，输出激光的峰值功率较大，同时也为各激光光学路径的光学元件提供了较大的空间进行布局。
本发明实施例的激光器包括多个激光光学路径，每个激光光学路径的光束均不经过其他激光光学路径的光学元件，多个激光光学路径的光束入射凸透镜时其光束高度不同，通过凸透镜将各个激光光学路径的光束耦合进光纤以照射目标区域，减少了光功率在传播路径中的衰减，激光光源的能量可以更多地输出到外部，使得在输出多波长激光的同时能够保证输出激光的峰值功率较大。
实施例三
图4是本发明实施例三提供的激光理疗装置的结构示意图。如图4所示，该激光理疗装置包括壳体、探头和激光器。本发明实施例提供的激光器为实施例一或者实施例二描述的激光器，与实施例一和实施例二相同的各部件沿用与实施例一和实施例二相同的标号，包括在实施例一和实施例二中描述的全部特征，在此不再赘述。
在本发明实施例中，多个激光光学路径11、12、13、14和凸透镜2设置在壳体内，光纤3穿过壳体，其入光口31与凸透镜2连接，出光口32设置在探头内，通过探头使用一个或者多个激光光学路径11、12、13、14的光束照射目标区域。作为本发明的另一实施例，光纤3的出光口32连接到一耦合器（图中未示出），该耦合器再连接另一根光纤的入光口（图中未示出），而其出光口设置在探头内，通过耦合器连接两段光纤的结构，便于光纤的维护和清洁。优选地，该激光理疗装置还包括散热***，用于对激光器散热。
进行激光理疗时，不同的波长、不同的波长组合对人体或者动物的组织内部穿透的深度不同、所起的作用也不同，可将激光光学路径11、12、13、14的光束设置为不同波长的激光，如激光光学路径11的光束为980nm激光、激光光学路径12的光束为915nm激光、激光光学路径13的光束为808nm激光、激光光学路径14的光束为635nm激光。由于635nm激光较为常用，而激光光学路径14的光束沿光轴21入射凸透镜2，光纤3的入光口31设置在激光光学路径14的光束在光轴21上聚焦的点附近，使得635nm激光进入光纤3最多，并且在目标区域上形成较小的实心光斑，能量分布最为集中，有利于该波长激光的理疗效果。对于不常用的980nm激光，可设置在激光光学路径11上。
本发明实施例各激光光学路径为激光光源、柱透镜到反射镜，各激光光学路径的激光光源和反射镜采用阶梯式结构，使得每个激光光学路径的光束均不经过其他激光光学路径的光学元件，减少了光功率在传播路径中的衰减，激光光源的能量可以更多地输出到外部。由于光功率的传输损耗比较小，对激光光源的功率要求不会太高，节约了成本，同时对激光理疗装置的散热要求也不会太高，也即对激光理疗装置的结构设计的要求不会太高。本发明实施例的激光理疗装置包括多个激光光学路径，每个激光光学路径的光束均不经过其他激光光学路径的光学元件，多个激光光学路径的光束入射凸透镜时其光束高度不同，通过凸透镜将各个激光光学路径的光束耦合进光纤以照射目标区域，减少了光功率在传播路径中的衰减，激光光源的能量可以更多地输出到外部，使得在输出多波长激光的同时能够保证输出激光的峰值功率较大。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种激光器，其特征在于，包括多个激光光学路径、凸透镜和光纤；
每个激光光学路径为从激光光源到所述凸透镜，包括一个或者多个光学元件；
所述凸透镜将所述多个激光光学路径的光束耦合到所述光纤中；
其中，每个激光光学路径的光束均不经过其他激光光学路径的光学元件。
2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，入射所述凸透镜时所述多个激光光学路径的光束高度不同。
3.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，每个激光光学路径包括反射镜，用于反射对应激光光源发出的激光。
4.根据权利要求2或者3所述的激光器，其特征在于，所述多个激光光学路径的激光光源相对所述凸透镜的高度不同。
5.根据权利要求4所述的激光器，其特征在于，每个激光光学路径包括柱透镜，所述柱透镜对对应激光光源发出的激光进行光束压缩。
6.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，激光光源为半导体激光光源。
7.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，还包括多个驱动电路，所述多个驱动电路分别控制所述多个激光光学路径的激光光源。
8.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述光纤的入光口设置在包含所述凸透镜的焦点的预设范围内。
9.一种激光理疗装置，其特征在于，包括壳体、探头和如权利要求1-8任一项所述的激光器；
所述多个激光光学路径和所述凸透镜设置在所述壳体内；
所述光纤穿过所述壳体，所述光纤的入光口与所述凸透镜连接，所述光纤的出光口设置在所述探头内，通过所述探头使用所述多个激光光学路径的光束照射目标区域。
10.根据权利要求9所述的激光理疗装置，其特征在于，还包括散热***，用于对所述激光器散热。
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