CN103018824B - 一种复合石英玻璃光纤器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合石英玻璃光纤器件，包括：输入端相互独立且分别安装于两个副金属软管中的具有不同数值孔径的两石英玻璃光纤；用于将分离的该两石英玻璃光纤汇总于一主金属软管中的连接支架；位于该主金属软管的远离该连接支架的一端的操作手柄，该操作手柄的一端与该主金属软管相连而该操作手柄的另一端设有复合光纤束头；以及设置于该操作手柄的该另一端处且外设于该复合光纤束头的激光输出端的定位器；其中，在该复合光纤束头中复合该两石英玻璃光纤，并以其中数值孔径小的石英玻璃光纤输出的激光为光轴，数值孔径大的石英玻璃光纤平行紧靠于该数值孔径小的石英玻璃光纤，两种光纤输出的激光在该定位器的输出端处相交。

Description

一种复合石英玻璃光纤器件

技术领域

本发明属于激光医学领域，更具体地，涉及一种复合石英玻璃光纤器件。

背景技术

目前，激光针灸治疗已在临床治疗中得到了广泛应用，用以治疗的激光以He-Ne激光为主，其他还有如650nm半导体激光等单一波长激光。这些波长范围的激光能够穿入人体组织深处，替代传统针灸治疗中的毫针，因此俗称为“激光针”。

如《上海针灸杂志》（1999年12月、第18卷第6期）中发表的“光针灸”的作用与机理，《应用激光》（1999年12月、第19卷第6期)中发表的“激光针灸的物理基础”等文章都提及了激光针的作用机理。另外，在发明名称为“低强度半导体激光治疗仪”且专利号为“ZL200510011469.6”的专利文献1中公开了一种激光治疗仪，该治疗仪是便于携带的、适合家庭或个人应用的，利用650nm半导体激光点光源的低强度半导体激光照射治疗仪。

但是，这些激光源在临床治疗中存在着一个共同问题——无热效应，无法体现灸的作用，因此，患者在治疗时无明显感观的刺激，如热刺激等。而灸疗是针灸疗法的重要组成部分，在《医学入门》（明代）中指出：“药之不及，针之不到，必须灸之”。因此，利用红外激光对人体的热效应，可以实现激光灸的临床治疗，如810nm、980nm等半导体激光均是较理想的激光灸。

综上所述，要想用激光技术模拟传统针灸的治疗方法，必须在现有的激光针灸技术基础上发展激光针与激光灸功能复合于一体的复合激光针灸。但是激光针治疗需要尽可能小的激光光斑，以提高光能量密度，保证激光能穿透到达人体较深的穴位，起到类似针刺的作用。与激光针相比，激光灸需要有较大的激光光斑，保证人体能大面积地接受辐照激光能量后转换成热能。

虽然，目前有些激光治疗仪也能传输像810nm这类近红外激光，如发明名称为“多波长输出半导体激光治疗仪”且专利申请号为“200910068777.0”的专利文献2中公开了输出头为至少两种不同激光波长的单路输出头，所述单路输出头通过一组输出光纤分别与若干路光纤耦合器和若干路半导体激光芯片相连接。但是，由于激光针与激光灸的激光光斑尺寸在临床使用中存在差异，因此，目前这些激光治疗仪中采用一根石英玻璃光纤传输两种不同波长的激光方法，显然是无法满足复合激光针灸治疗的要求。

此外，在发明名称为“复合光纤器件及制造方法”且专利号为“ZL20051002961.8”的专利文献3中公开了一种用石英玻璃光纤和卤化银晶体光纤制成的复合光纤器件，实现了激光针与激光灸的双重治疗作用。这种复合光纤器件具有两种结构的复合光头。在其中一种结构的复合光头中以石英玻璃光纤为光轴，卤化银晶体光纤与石英玻璃光纤的光轴呈6 度夹角。但是，由于卤化银晶体光纤输出的激光光斑呈椭圆形，因此，导致作为激光灸的能量分布不均匀。在另外一种结构的复合光头中，卤化银晶体光纤作为光轴，而石英玻璃光纤以束的形式同心圆地分布在卤化银晶体光纤的周围，但是，以此构成的复合光头会使激光针的激光光斑变大，造成激光能量密度下降。因此，该复合光纤器件在实际应用中的临床效果受到了一定的影响。

发明内容

 鉴于如上所述，本发明所要解决的技术问题在于提供一种复合石英玻璃光纤器件，可传输两种不同波长且输出光斑直径不同的激光，并可改善临床激光针灸的治疗效果。

为了解决该技术问题，本发明提供一种复合石英玻璃光纤器件，包括：输入端相互独立且分别安装于两个副金属软管中的具有不同数值孔径的两石英玻璃光纤；用于将分离的所述两石英玻璃光纤汇总于一主金属软管中的连接支架；位于所述主金属软管的远离所述连接支架的一端的操作手柄，所述操作手柄的一端与所述主金属软管相连而所述操作手柄的另一端设有复合光纤头；以及设置于所述操作手柄的所述另一端处且外设于所述复合光纤头的激光输出端的定位器；其中，在所述复合光纤头中复合所述两石英玻璃光纤，并以其中数值孔径小的石英玻璃光纤输出的激光为光轴，数值孔径大的石英玻璃光纤平行紧靠于所述数值孔径小的石英玻璃光纤，两种光纤输出的激光在所述定位器的输出端处相交。

根据本发明，通过在复合光纤头中复合数值孔径小的石英玻璃光纤和数值孔径大的石英玻璃光纤，并以该数值孔径小的石英玻璃光纤输出的激光为光轴，数值孔径大的石英玻璃光纤平行紧靠于所述数值孔径小的石英玻璃光纤，借助光纤的数值孔径的差异（即导致不同的发散角），可实现两种不同波长且输出光斑直径不同的激光的同光路复合输出。由此构成的本发明的复合石英玻璃光纤器件可同步传输激光针光源和激光灸光源，其中激光针光源由数值孔径小的石英玻璃光纤传输；激光灸光源由数值孔径大的石英玻璃光纤传输，两束激光输出后在定位器的输出端同光组合，即激光针光源的光斑被激光灸光源的光斑所完全覆盖。从而，本发明可有效地适用无创痛复合半导体激光针灸治疗仪中复合半导体激光的传导，实现激光针与激光灸的双重治疗作用。

并且，本发明的复合石英玻璃光纤器件所产生的激光灸的能量分布均匀，导致辐照后的热能均匀；且产生的激光针的激光光斑较小，其激光能量密度较高，可有效地穿入人体组织深处。从而，采用本发明，可以得到良好的临床激光针灸的治疗效果。

进一步地，在本发明中，也可以，所述两石英玻璃光纤的输入端分别安装有光纤连接器。

根据本发明，通过在具有不同数值孔径的两石英玻璃光纤的输入端分别安装有光纤连接器，可分别输入不同波长的激光。

在本发明中，也可以，用于数值孔径小的石英玻璃光纤的光纤连接器为标准的FC连接器，而用于数值孔径大的石英玻璃光纤的光纤连接器为标准的SMA连接器。

根据本发明，数值孔径小的石英玻璃光纤采用标准的FC连接器而数值孔径大的石英玻璃光纤采用标准的SMA连接器可有利于不同波长的激光的输入。

在本发明中，也可以，所述定位器的长度为10～20mm。

根据本发明，定位器的长度为10～20mm是根据临床治疗的需要而进行调整的，通过调整定位器的长度可控制输出的激光光斑的尺寸的大小，有利于本发明的复合石英玻璃光纤器件在临床治疗中的应用。

在本发明中，也可以，所述数值孔径小的石英玻璃光纤是数值孔径为0.15～0.25、光纤直径为φ0.2mm～φ0.35mm以用于传输波长为400～700nm的激光的光纤。

根据本发明，石英玻璃光纤的数值孔径为0.15～0.25、光纤直径为φ0.2mm～φ0.35mm，用于传输波长为400～700nm的激光，有利于由该数值孔径小的石英玻璃光纤传输所需波长较小的激光针光源。

优选地，该石英玻璃光纤的数值孔径可以为0.16～0.24。

根据本发明，可以更有效地由该数值孔径小的石英玻璃光纤传输所需波长较小的激光针光源。

在本发明中，也可以，所述数值孔径大的石英玻璃光纤是数值孔径为0.36～0.39、光纤直径为φ0.2mm～φ0.5mm以用于传输波长为800～1600nm的激光的光纤。

根据本发明，石英玻璃光纤的数值孔径为0.36～0.39、光纤直径为φ0.2mm～φ0.5mm，用于传输波长为800～1600nm的激光，利用该石英玻璃光纤的数值孔径较高从而发散角较大的特性，有利于由该数值孔径大的石英玻璃光纤传输激光灸光源。

在本发明中，也可以，在用于所述数值孔径小的石英玻璃光纤的光纤连接器上连接有2×1石英玻璃光纤耦合器。

根据本发明，可以使数值孔径小的石英玻璃光纤拓展成具有两个输入端。由此本发明的复合石英玻璃光纤器件可以形成为具有三个输入端，从而可传输三种不同波长的激光。

在本发明中，也可以，所述连接支架为Y形支架，所述两个副金属软管通过螺纹连接连接至所述Y形支架的叉形端，所述主金属软管通过螺纹连接连接至所述Y形支架的另一端，并且所述主金属软管通过螺纹连接与所述操作手柄相连。

根据本发明，采用Y形支架作为连接支架，有利于将分离的数值孔径小的石英玻璃光纤和数值孔径大的石英玻璃光纤汇总于一主金属软管中，并且可以通过螺纹连接牢固地连接各金属软管与该Y形支架，也可以通过螺纹连接牢固地连接该主金属软管与操作手柄，从而有助于该复合石英玻璃光纤器件的可靠使用。

根据下述具体实施方式并参考附图，本发明的上述及其他目的、特征和优点将更加清晰。

附图说明

图1是示出根据本发明一实施形态的复合石英玻璃光纤器件的结构的示意图；

图2是图1所示的复合石英玻璃光纤器件中的复合光纤头中的复合激光的原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例详细描述本发明的复合石英玻璃光纤器件。

图1是示出根据本发明一实施形态的复合石英玻璃光纤器件的结构的示意图，而图2是图1所示的复合石英玻璃光纤器件中的复合光纤头9中的复合激光的原理示意图。如图1所示，本发明的复合石英玻璃光纤器件包括输入端相互独立且分别安装于两个副金属软管31和32中的具有不同数值孔径的两石英玻璃光纤，即、数值孔径小的石英玻璃光纤2和数值孔径大的石英玻璃光纤7。此外，还包括用于将分离的两石英玻璃光纤汇总于一主金属软管3中的连接支架5。在本实施形态中，该连接支架5可以是Y形支架。在位于主金属软管3的远离连接支架5的一端设有操作手柄8，该操作手柄8的一端与主金属软管3相连而该操作手柄8的另一端设有复合光纤头9。并且，还包括设置于该操作手柄8的上述另一端处且外设于该复合光纤头9的激光输出端的定位器10。其中，在复合光纤头9中复合两石英玻璃光纤，并以该数值孔径小的石英玻璃光纤2输出的激光为光轴，该数值孔径大的石英玻璃光纤7平行紧靠于该数值孔径小的石英玻璃光纤2，两种光纤输出的激光在定位器10的输出端处相交（参照图2）。

根据本发明，可实现两种不同波长且输出光斑直径不同的激光的同光路复合输出。由此构成的本发明的复合石英玻璃光纤器件可同步传输激光针光源和激光灸光源，其中激光针光源由数值孔径小的石英玻璃光纤2传输；激光灸光源由数值孔径大的石英玻璃光纤7传输，借助两种光纤的数值孔径的差异（即导致不同的发散角），两束激光输出后在定位器10的输出端同光组合，即激光针光源的光斑被激光灸光源的光斑所完全覆盖。从而，可实现激光针与激光灸的双重治疗作用。

并且，与现有技术中形成为椭圆形的激光灸的激光光斑或导致激光针的激光光斑变大的结构相比，本发明中由于由数值孔径小的石英玻璃光纤2传输激光针光源，而由数值孔径大的石英玻璃光纤7传输激光灸光源，因此本发明的复合石英玻璃光纤器件所产生的激光灸的能量分布均匀，导致辐照后的热能均匀；且产生的激光针的激光光斑较小，其激光能量密度较高，可有效地穿入人体组织深处。从而，采用本发明，可以有效地改善临床激光针灸的治疗效果。

此外，如图1所示，该数值孔径小的石英玻璃光纤2和数值孔径大的石英玻璃光纤7的输入端分别安装有光纤连接器，更具体地，用于数值孔径小的石英玻璃光纤2的光纤连接器为标准的FC连接器1，而用于数值孔径大的石英玻璃光纤7的光纤连接器为标准的SMA连接器6。以此，可以有利于在数值孔径小的石英玻璃光纤2和数值孔径大的石英玻璃光纤7的输入端分别输入不同波长的激光。

又，在本发明中，数值孔径小的石英玻璃光纤2是数值孔径为0.15～0.25，优选地为0.16～0.24、光纤直径为φ0.2mm～φ0.35mm以用于传输波长为400～700nm的激光的光纤。而数值孔径大的石英玻璃光纤7是数值孔径为0.36～0.39、光纤直径为φ0.2mm～φ0.5mm以用于传输波长为800～1600nm的激光的光纤。

根据光学原理，入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。一般将这个角度α的正弦值就称为光纤的数值孔径（NA = sinα）。而光纤的数值孔径的测量是通过光纤输出的光斑的远场分布来确定的。因此，光纤数值孔径大小代表了光纤输出光的发散角。

由此可知，数值孔径小的石英玻璃光纤2的数值孔径为0.15～0.25，优选地为0.16～0.24、光纤直径为φ0.2mm～φ0.35mm，用于传输波长为400～700nm的激光，有利于由该数值孔径小的石英玻璃光纤2传输所需波长较小的激光针光源，而数值孔径大的石英玻璃光纤7的数值孔径为0.36～0.39、光纤直径为φ0.2mm～φ0.5mm，用于传输波长为800～1600nm的激光，利用数值孔径大的石英玻璃光纤7中光纤的数值孔径较高从而发散角较大的特性，有利于由该数值孔径大的石英玻璃光纤7传输激光灸光源。从而，本发明可更有效地适用无创痛复合半导体激光针灸治疗仪中复合半导体激光的传导，实现激光针与激光灸的双重治疗作用。

又，在本发明中，定位器10的长度为10～20mm，其可根据临床治疗的需要而进行调整，可以使激光针光源的光斑有效地被激光灸光源的光斑所完全覆盖，有利于本发明的复合石英玻璃光纤器件在临床治疗中的应用。

此外，对于图1所示实施形态中的作为连接支架5的Y形支架，两个副金属软管31和32可通过螺纹连接连接至该Y形支架的叉形端，主金属软管3也可通过螺纹连接连接至Y形支架的另一端。并且，主金属软管3也可通过螺纹连接4与操作手柄8相连。由此，采用Y形支架作为连接支架5，有利于将分离的数值孔径小的石英玻璃光纤2和数值孔径大的石英玻璃光纤7汇总于一主金属软管3中，并且可以通过螺纹连接牢固地连接各金属软管与该Y形支架以及主金属软管3与操作手柄8，从而有助于该复合石英玻璃光纤器件的可靠使用。

以下详细说明本发明的复合石英玻璃光纤器件的不同实施例。

实施例1

如图1至图2所示，数值孔径小的石英玻璃光纤2的输入端上安装有光纤连接器l，副金属软管31的两端通过螺纹连接分别与数值孔径小的石英玻璃光纤2的光纤连接器1和Y形支架5相连。数值孔径大的石英玻璃光纤7的输入端上安装有光纤连接器6，副金属软管32的两端通过螺纹连接分别与数值孔径大的石英玻璃光纤7的光纤连接器6和Y形支架5相连。数值孔径小的石英玻璃光纤2和数值孔径大的石英玻璃光纤7经Y形支架5汇总后安放于主金属软管3中，主金属软管3的两端通过螺纹连接分别与Y形支架5和操作手柄8相连，数值孔径小的石英玻璃光纤2与数值孔径大的石英玻璃光纤7的输出端安装在复合光纤头9中，该数值孔径大的石英玻璃光纤7平行紧靠于该数值孔径小的石英玻璃光纤2，复合光纤头9与操作手柄8相连，定位器10固定在操作手柄8的前端。在本实施例1中，石英玻璃光纤2 的数值孔径为0.15～0.25，其发散角为α1；石英玻璃光纤7的数值孔径为0.36～0.39，其发散角为α2。复合光纤头9的复合激光的原理示意如图2所示，在复合光纤头9中的两种数值孔径不同的石英玻璃光纤输出激光后，由于光纤的输出激光发散的特性不同，使两束激光在定位器10的输出端处相交，在同光路复合的范围内，临床根据治疗需要定位器10的长度L在10～20mm范围内可调整，通过调整定位器的长度可控制输出的激光光斑的尺寸的大小。

实施例2

数值孔径小的石英玻璃光纤2与数值孔径大的石英玻璃光纤7构成的复合光纤头9中，两根光纤平行且紧贴，在本实施例2中，数值孔径小的石英玻璃光纤2的数值孔径为0.2，发散角α1＝22°，直径为φ0.2mm；数值孔径大的石英玻璃光纤7的数值孔径为0.36，发散角α2＝40°，直径为φ0.4mm。根据计算、检测及临床试验，在定位器10的长度L=18mm处，石英玻璃光纤7输出的光斑将完全覆盖石英玻璃光纤2的光斑，实现两种激光的复合。

实施例3

虽然未图示，但是也可以在例如实施例2的复合石英玻璃光纤器件中，在数值孔径小的石英玻璃光纤2的光纤连接器1上连接一个2×1石英玻璃光纤耦合器，使数值孔径小的石英玻璃光纤2拓展成具有两个输入端。由此本发明的复合石英玻璃光纤器件可以形成为具有三个输入端，从而可传输三种不同波长的激光。

在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在本发明中。

Claims (7)

1.一种复合石英玻璃光纤器件，其特征在于，包括：

输入端相互独立且分别安装于两个副金属软管中的具有不同数值孔径的两石英玻璃光纤；

用于将分离的所述两石英玻璃光纤汇总于一主金属软管中的连接支架；

位于所述主金属软管的远离所述连接支架的一端的操作手柄，所述操作手柄的一端与所述主金属软管相连而所述操作手柄的另一端设有复合光纤头；以及

设置于所述操作手柄的所述另一端处且外设于所述复合光纤头的激光输出端的定位器；

其中，在所述复合光纤头中复合所述两石英玻璃光纤，并以其中数值孔径小的石英玻璃光纤输出的激光为光轴，数值孔径大的石英玻璃光纤平行紧靠于所述数值孔径小的石英玻璃光纤，且所述数值孔径小的石英玻璃光纤用于传输激光针光源而所述数值孔径大的石英玻璃光纤用于传输激光灸光源，两种光纤输出的激光在所述定位器的输出端处相交；

所述数值孔径小的石英玻璃光纤是数值孔径为0.15～0.25、光纤直径为φ0.2mm～φ0.35mm以用于传输波长为400～700nm的激光的光纤；

所述数值孔径大的石英玻璃光纤是数值孔径为0.36～0.39、光纤直径为φ0.2mm～φ0.5mm以用于传输波长为800～1600nm的激光的光纤。

2.根据权利要求1所述的复合石英玻璃光纤器件，其特征在于，所述两石英玻璃光纤的输入端分别安装有光纤连接器。

3.根据权利要求2所述的复合石英玻璃光纤器件，其特征在于，用于数值孔径小的石英玻璃光纤的光纤连接器为标准的FC连接器，而用于数值孔径大的石英玻璃光纤的光纤连接器为标准的SMA连接器。

4.根据权利要求1所述的复合石英玻璃光纤器件，其特征在于，所述定位器的长度为10～20mm。

5.根据权利要求1所述的复合石英玻璃光纤器件，其特征在于，所述数值孔径小的石英玻璃光纤的数值孔径为0.16～0.24。

6.根据权利要求2或3所述的复合石英玻璃光纤器件，其特征在于，在用于所述数值孔径小的石英玻璃光纤的光纤连接器上连接有2×1石英玻璃光纤耦合器。

7.根据权利要求1所述的复合石英玻璃光纤器件，其特征在于，所述连接支架为Y形支架，所述两个副金属软管通过螺纹连接连接至所述Y形支架的叉形端，所述主金属软管通过螺纹连接连接至所述Y形支架的另一端，并且所述主金属软管通过螺纹连接与所述操作手柄相连。