CN105167847A - 一种多波长半导体激光手术系统 - Google Patents
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Abstract
一种多波长半导体激光手术系统，包括半导体激光光源，半导体激光光源与医用激光光纤连接，半导体激光光源与激光电源和控制系统电连接，激光电源和控制系统与激光冷却系统电连接，激光电源和控制系统与脚踏开关电连接，工作时，指示光源发出指示激光，激光通过整形、耦合后进入光纤；通过踩踏脚踏开关控制单管半导体激光器发出激光，激光通过整形、耦合后进入光纤，工作用激光和指示激光耦合为一束光，进入医用激光光纤中，踩下脚踏开关，输出激光，进行切割手术并同时进行止血，具有安全可靠、热损伤小、止血效果好、使用寿命长、稳定性好、便于携带和应用的特点。
Description
技术领域
本发明涉及利用高功率半导体激光治疗人体软组织的技术领域，特别涉及一种多波长半导体激光手术系统。
背景技术
目前，绿激光医疗设备已应用于临床实践中，例如将绿激光用于软组织气化切割的临床治疗已获得了大量的实践，并充分证明了其技术的安全有效性。相比于前代“金标准”、“经尿道前列腺切除术”TURP，该技术副作用小。绿激光血红蛋白吸收率和水吸收率相近，为10-3/cm，见附图1，然而蓝激光血红蛋白吸收率为103/cm，比绿激光约高1个量级。所以可以预期，蓝激光更容易做软组织切除手术，热影响区更小，止血效果也大大提高。目前，世界中仍然没有将蓝激光用于软组织切割手术的先例。
绿激光的获得采用光泵浦激光晶体获得1064nm红外激光，再用红外激光经过倍频晶体获得532nm倍频激光的方式获得。整个转换过程电光效率最高10％左右，大量的废热需要通过水冷的方式排出，内置水冷却装置的设计造成整个手术设备体积庞大，噪声极高。半导体激光相比于固体激光，电光转换效率高是其最大的优势。基于这一优势，可以使小功率手术系统去掉水冷，采用风冷的方式代替。进一步的，将小功率手术系统做到微型化、便携式、低噪声、长寿命成为可能性。
目前，To56封装的半导体蓝激光功率技术成熟，已经商用，输出功率达到1.6W，电光效率26.7％。预期寿命大于10000小时。将1.6W蓝光耦合进入105um光纤，其效率可达90％以上。将多个光纤耦合的半导体蓝激光通过光纤合束技术，得到10W或者30W的功率输出，其效率也在90％以上。通过计算，整机的电光效率可达20％以上。激光10W输出，电功耗50W，30W输出，电功耗150W，通过风冷即可满足散热要求，因此，蓝激光便携化是可行的。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多波长半导体激光手术系统，能够利用蓝激光被血红蛋白强烈吸收的特性，将蓝激光输出，传递照射到人体病变软组织，并进行切除；并利用激光良好的水吸收特性进行止血，具有安全可靠、热损伤小、止血效果好的特点。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种多波长半导体激光手术系统，包括半导体激光光源1，所述半导体激光光源1与医用激光光纤2连接，通过医用激光光纤2将所发出的激光输出，所述半导体激光光源1与激光电源和控制系统5电连接，所述激光电源和控制系统5控制半导体激光光源1，并为半导体激光光源1提供电源，所述激光电源和控制系统5与激光冷却系统3电连接，控制激光冷却系统3为半导体激光光源1进行冷却，所述激光电源和控制系统5与脚踏开关4电连接，所述脚踏开关4控制激光电源和控制系统5的工作状态。
所述半导体激光光源1包括多个单管耦合模块6，所述单管耦合模块6通过光纤9耦合输出；所述半导体激光光源1还包括单个指示光源7，所述指示光源7通过光纤9输出；所述光纤9通过光纤合束装置8进行耦合；所述光纤合束装置8将多个光纤9中的激光合束，耦合进入医用激光光纤2中，并通过医用激光光纤2输出。
所述单管耦合模块6包括两个偏振态垂直的单管半导体激光器10，所述单管半导体激光器10与整形透镜11连接，所述整形透镜11与偏振耦合棱镜12通过激光连接，所述偏振耦合棱镜12与耦合聚焦透镜13通过激光连接，所述耦合聚焦透镜13与光纤9通过激光连接，所述耦合聚焦透镜13和光纤9采用压紧固定或者粘胶固定的方式封装在耦合套管壳体15中，所述单管半导体激光器10发出的蓝激光，通过整形透镜11整形后输出，通过偏振耦合棱镜12将两条蓝激光偏振耦合为一束光后输出，通过耦合聚焦透镜13耦合进入光纤9，进行输出。
所述单管耦合模块6包括单个单管半导体激光器10，所述单管半导体激光器10与整形透镜11连接，所述整形透镜11与耦合聚焦透镜13通过激光连接，所述耦合聚焦透镜13与光纤9通过激光连接，所述耦合聚焦透镜13和光纤9采用压紧固定或者粘胶固定的方式封装在耦合套管壳体15中，所述单管半导体激光器10发出的蓝激光，通过整形透镜11整形后输出，通过耦合聚焦透镜13耦合进入光纤9，进行输出。
所述单管耦合模块6包括多个单管半导体激光器10，所述单管半导体激光器10与整形透镜11连接，所述整形透镜11与偏转镜14通过激光连接，所述偏转镜14与耦合聚焦透镜13通过激光连接，所述耦合聚焦透镜13与光纤9通过激光连接，所述耦合聚焦透镜13和光纤9采用压紧固定或者粘胶固定的方式封装在耦合套管壳体15中，所述单管半导体激光器10发出的蓝激光，通过整形透镜11整形后输出，通过偏转镜14将多条蓝激光汇聚成一束光后输出，通过耦合聚焦透镜13耦合进入光纤9，进行输出。
所述耦合聚焦透镜13包括一片镜片或者多镜片组成的透镜组，其镜片为球面或非球面镜片。
所述光纤合束装置8包括耦合透镜17，所述耦合透镜17安装在耦合透镜座16内，所述耦合透镜座16内还设置有光纤连接头18，所述光纤连接头18用于固定医用激光光纤2，
所述光纤合束装置8为(N+M+1*1)型结构，即N+M+1路输入，1路输出，其中，N路输入为440nm-460nm的蓝激光，M路输入为808nm、980nm和1470nm中的一种或组合的激光，1路输入为指示激光；所述光纤合束装置8的输入端位于光纤9的输出端后方，所述光纤9将单管耦合模块6中输出的激光和指示光源7中输出的指示激光输入光纤合束装置8中的耦合透镜17，经过耦合透镜17耦合为一束光，进入医用激光光纤2中，进行输出。
所述指示光源7能够发出用于定位工作位置指示激光，所述指示激光为红色635nm激光或绿色532nm激光。
所述医用激光光纤2前端的输出方式包括沿光纤轴线直出或者与光纤轴线成一定夹角侧出。
所述激光冷却系统3包括热沉19和TEC温控装置20，所述热沉19位于单管半导体激光器10下方，将单管半导体激光器10发出的热量通过热沉19传递出去，所述TEC温控装置20位于热沉19下方，将热沉19的热量吸收，并通过空气冷却的方式释放和排出。
本发明的工作原理为：
本发明利用蓝激光被血红蛋白强烈吸收的特性，将蓝激光输出，传递照射到人体病变软组织，并进行切除；并利用激光良好的水吸收特性进行止血。系统工作时，指示光源7开始工作发出指示激光，通过光纤9输出，经过光纤合束装置8耦合进入医用激光光纤2，为术者提示工作位置。根据术者的需要，通过踩踏和松开脚踏开关4向激光电源和控制系统5发出控制指令。激光电源和控制系统5接收指令后，控制单管半导体激光器10是否发出工作用的激光。单管半导体激光器10发出激光，通过整形透镜11整形后输出，通过偏振耦合棱镜12或偏转镜14将激光耦合为一束光后输出，通过耦合聚焦透镜13耦合进入光纤9，进行输出。N条载有切割用激光的光纤9、M条载有止血用激光的光纤9和1条载有指示激光的光纤9输入光纤合束装置8中的耦合透镜17，经过耦合透镜17耦合为一束光，进入医用激光光纤2中，进行输出。踩下脚踏开关4，单管半导体激光器10正常输出激光，用于切割的激光进行切割手术，同时用于止血的激光进行手术中的止血；松开脚踏开关，单管半导体激光器10停止输出激光，激光输出中断，手术暂停。
本发明的有益效果为：
本发明的目的在于提供一种多波长半导体激光手术系统，能够利用蓝激光被血红蛋白强烈吸收的特性，将蓝激光输出，传递照射到人体病变软组织，并进行切除，并利用激光良好的水吸收特性进行止血。本发明采用的单管半导体激光器寿命在1万小时以上，整机系统稳定可靠，生命周期长，且激光器体积小，方便携带，有利于实际应用。本发明具有安全可靠、热损伤小、止血效果好、使用寿命长、稳定性好、便于携带和应用的特点。
附图说明
图1是激光吸收谱线示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明的半导体激光光源1的结构示意图。
图4a是本发明的包含两个偏振态垂直的单管半导体激光器10的单管耦合模块6的结构示意图。
图4b是本发明的包含单个单管半导体激光器10的单管耦合模块6的结构示意图。
图4c是本发明的包含多个单管半导体激光器10的单管耦合模块6的结构示意图。
图5a是本发明的光纤合束装置8的结构示意图。
图5b是本发明的光纤合束装置8的结构示意图。
图6是本发明的激光冷却系统3的结构示意图。
图7是本发明的单管半导体激光器10发出的脉冲工作状态图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见附图，本发明为一种多波长半导体激光手术系统，包括半导体激光光源1，所述半导体激光光源1与医用激光光纤2连接，通过医用激光光纤2将所发出的激光输出，所述半导体激光光源1与激光电源和控制系统5电连接，所述激光电源和控制系统5控制半导体激光光源1，并为半导体激光光源1提供电源，所述激光电源和控制系统5与激光冷却系统3电连接，控制激光冷却系统3为半导体激光光源1进行冷却，所述激光电源和控制系统5与脚踏开关4电连接，所述脚踏开关4控制激光电源和控制系统5的工作状态。
所述半导体激光光源1包括多个单管耦合模块6，所述单管耦合模块6通过光纤9耦合输出；所述半导体激光光源1还包括单个指示光源7，所述指示光源7通过光纤9输出；所述光纤9通过光纤合束装置8进行耦合；所述光纤合束装置8将多个光纤9中的激光合束，耦合进入医用激光光纤2中，并通过医用激光光纤2输出。
所述单管耦合模块6包括两个偏振态垂直的单管半导体激光器10，所述单管半导体激光器10与整形透镜11连接，所述整形透镜11与偏振耦合棱镜12通过激光连接，所述偏振耦合棱镜12与耦合聚焦透镜13通过激光连接，所述耦合聚焦透镜13与光纤9通过激光连接，所述耦合聚焦透镜13和光纤9采用压紧固定或者粘胶固定的方式封装在耦合套管壳体15中，所述单管半导体激光器10发出的蓝激光，通过整形透镜11整形后输出，通过偏振耦合棱镜12将两条蓝激光偏振耦合为一束光后输出，通过耦合聚焦透镜13耦合进入光纤9，进行输出。
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所述耦合聚焦透镜13包括一片镜片或者多镜片组成的透镜组，其镜片为球面或非球面镜片。
所述光纤合束装置8包括耦合透镜17，所述耦合透镜17安装在耦合透镜座16内，所述耦合透镜座16内还设置有光纤连接头18，所述光纤连接头18用于固定医用激光光纤2，
所述光纤合束装置8为(N+M+1*1)型结构，即N+M+1路输入，1路输出，其中，N路输入为440nm-460nm的蓝激光，M路输入为808nm、980nm和1470nm中的一种或组合的激光，1路输入为指示激光；所述光纤合束装置8的输入端位于光纤9的输出端后方，所述光纤9将单管耦合模块6中输出的激光和指示光源7中输出的指示激光输入光纤合束装置8中的耦合透镜17，经过耦合透镜17耦合为一束光，进入医用激光光纤2中，进行输出。
所述指示光源7能够发出用于定位工作位置指示激光，所述指示激光为红色635nm激光或绿色532nm激光。
所述医用激光光纤2前端的输出方式包括沿光纤轴线直出或者与光纤轴线成一定夹角侧出。
所述激光冷却系统3包括热沉19和TEC温控装置20，所述热沉19位于单管半导体激光器10下方，将单管半导体激光器10发出的热量通过热沉19传递出去，所述TEC温控装置20位于热沉19下方，将热沉19的热量吸收，并通过空气冷却的方式释放和排出。
系统工作时，指示光源7开始工作发出指示激光，通过光纤9输出，经过光纤合束装置8耦合进入医用激光光纤2，为术者提示工作位置。根据术者的需要，通过踩踏和松开脚踏开关4向激光电源和控制系统5发出控制指令。激光电源和控制系统5接收指令后，控制单管半导体激光器10是否发出工作用的激光。单管半导体激光器10发出激光，通过整形透镜11整形后输出，通过偏振耦合棱镜12或偏转镜14将激光耦合为一束光后输出，通过耦合聚焦透镜13耦合进入光纤9，进行输出。N条载有切割用激光的光纤9、M条载有止血用激光的光纤9和1条载有指示激光的光纤9输入光纤合束装置8中的耦合透镜17，经过耦合透镜17耦合为一束光，进入医用激光光纤2中，进行输出。踩下脚踏开关4，单管半导体激光器10正常输出激光，用于切割的激光进行切割手术，同时用于止血的激光进行手术中的止血；松开脚踏开关，单管半导体激光器10停止输出激光，激光输出中断，手术暂停。
在图1中，蓝激光的血红蛋白吸收特性，比绿激光高一个数量级，达到103/cm；水吸收和绿激光相近，均为10-3/cm。利用蓝激光被血红蛋白强烈吸收的特性，传递照射到人体病变软组织，并进行切除。所述软组织可以是鼻腔，胃，泌尿，妇科，肛肠等相关部位软组织。
该激光能量由单管半导体激光器10产生，可以是连续(CW)方式，也可以是脉冲方式。在图7中显示了脉冲工作状态。脉冲的频率可调，占空比从1％--100％可调，激光功率从0.1W-30W可调。医用激光光纤2将半导体激光光源输出的激光能量传递至人体病变软组织，从光纤前端输出的方式可以是沿光纤轴线直出或者与光纤轴线成一定夹角侧出。例如医用激光光纤2芯径为200um，前端输出为直出光方式。
图2是本发明的结构示意图，由图中可看出，半导体激光光源1与医用激光光纤2连接，通过医用激光光纤2将所发出的激光输出，半导体激光光源1与激光电源和控制系统5电连接，激光电源和控制系统5控制半导体激光光源1，并为半导体激光光源1提供电源，激光电源和控制系统5与激光冷却系统3电连接，控制激光冷却系统3为半导体激光光源1进行冷却，激光电源和控制系统5与脚踏开关4电连接，脚踏开关4控制激光电源和控制系统5的工作状态。
激光电源和控制系统5，对所有单管半导体激光器10和指示激光7供电，并控制输出激光功率的大小，连续可调。提供人机操作界面，以触摸显示界面的方式进行控制和工作。触摸显示界面设置有止血和切割按钮，可针对止血输出的激光和切割输出的激光，进行功率、波长等方面的控制和调节。例如，可输入止血输出的激光为波长980nm的红外光，切割输出的激光为波长450nm的蓝激光，指示光为波长635nm的激光。控制脚踏开关4并检测系统工作状态。控制空气冷却系统3并实时监控热沉19的温度，一旦温度发生变化，通过对TEC温控装置20的自动控制保持半导体激光器恒温工作。通过TEC高精度的温度控制以达到激光高效稳定运行。优化的TEC温控装置20设计减小了激光手术系统的体积。
图3是本发明的半导体激光光源1的结构示意图。半导体激光光源1主要由单管耦合模块6，指示光源7和光纤合束装置8组成。N个单管耦合模块6均通过光纤9耦合输出，N个光纤9通过光纤合束装置8耦合进入一根医用激光光纤2中去，以获得更高能量的激光输出。同理，M个单管耦合模块6均通过光纤9耦合输出，M个光纤9通过光纤合束装置8耦合进入一根医用激光光纤2中去，以获得更高能量的激光输出。设每个单管耦合模块6输出的能量aW,激光输出总能量就是N*aW+M*aW。例如，每个单模耦合模块输出功率2W，采用15个蓝激光+10个980nm激光的组合束的方式，总输出蓝激光功率30W，980nm激光20W。
图3中还可看出，指示光源7通过光纤9耦合输出，再通过光纤合束装置8与N束激光一起耦合进入医用激光光纤2中，并被传递到人体病变软组织。指示光源7发出的激光可以是红色635nm激光，也可以是绿色532nm激光。工作时指示光源7持续工作，不受脚踏开关4的控制，用于不进行激光切割时帮助术者确定激光工作位置。例如，采用635nm红色指示光，激光功率5mW。
图4a-4c是本发明的单管耦合模块6的结构示意图。单管耦合模块6由单管半导体激光器10连续发射或者脉冲发射偏振激光。包含两个偏振态垂直的单管半导体激光器10的单管耦合模块6中，两个偏振态垂直的单管半导体激光器10发射激光，通过整形透镜11整形，通过偏振耦合棱镜12合为一束光，经过耦合聚焦透镜13耦合进入光纤9。包含单个单管半导体激光器10的单管耦合模块6中，单管半导体激光器10发射激光，经过整形透镜11整形后，通过耦合聚焦透镜13耦合进入光纤9。包含多个单管半导体激光器10的单管耦合模块6中，多个单管半导体激光器10发射激光，经过整形透镜11整形后，通过偏转镜14汇聚成一束空间光，经过耦合聚焦透镜13耦合进入光纤9。耦合聚焦透镜13可以是球面或非球面镜片，可以是一片镜片或者多镜片组成的透镜组，耦合聚焦透镜13与光纤9一起封装在耦合套管壳体15中，可以采用压紧固定或者粘胶固定。例如，采用双单管偏振耦合的方式，单管为To56封装形式，每个单管输出蓝激光1.6W，耦合光纤输出功率2W。
图5a-5b是本发明的光纤合束装置8的结构示意图。光纤合束装置8为(N+M+1)*1型结构，即N+M+1路输入，1路输出，其中，N路输入为440nm-460nm的蓝激光,用于切割软组织。M路输入为808nm、980nm和1470nm中的一种或组合的激光，利用其该波长的激光的良好的水吸收特性进行止血。发出该波长的激光的单管半导体激光器10，能够根据激光电源和控制系统5的控制切换发出的激光的波长，使术者能够根据具体情况控制和调节激光的波长。1路输入为635nm红色或者532nm绿色指示激光。将小功率的激光通过光纤合束器8合为一路大功率激光输出。获得的大功率激光可用于软组织切割。N路输入的激光为440nm-460nm的蓝激光，1路为635nm红色或者532nm绿色指示激光。1路输出激光光纤将激光能量传递到需要切除的病变组织，例如输尿管和肾盂组织表面。所述输入光纤为多模小芯径细光纤，一路输出光纤为多模光纤，芯径从200um-760um。例如，采用26*1型结构，15路2W的蓝激光输入，10路2W的980nm红外激光输入，1路635nm红激光输出，输入的光纤9采用105um芯径的光纤，输出的医用激光光纤2采用200um芯径的光纤。
参见图5a，光纤合束装置8的输入端位于光纤9的输出端后方，所述光纤9将单管耦合模块6中输出的激光和指示光源7中输出的指示激光输入光纤合束装置8中的耦合透镜17，经过耦合透镜17耦合为一束光，进入医用激光光纤2中，进行输出。参见图5b，光纤9的输出端连接光纤合束器21的输入端，光纤合束器21的输出端连接合束光纤22的输入端。光纤合束装置8的输入端位于合束光纤22的输出端后方，所述光纤9将单管耦合模块6中输出的激光和指示光源7中输出的指示激光输入光纤合束装置8中的耦合透镜17，经过耦合透镜17耦合为一束光，进入医用激光光纤2中，进行输出。
图6本发明的激光冷却系统3的结构示意图。激光冷却系统3包括热沉19和TEC温控装置20，将所有单管半导体激光器10固定在同一个热沉19上，热沉19的材料为紫铜、黄铜或其他导热性良好的材料。单管半导体激光器10发出的热量通过热沉19传递出去。热沉19下方为TEC温控装置20，可吸收热沉19的热量并通过空气冷却的方式排出系统，同时保证热沉19处于恒温状态。通过TEC高精度的温度控制以达到激光高效稳定运行。优化的TEC温控冷却系统设计减小了激光手术系统的体积。
图7为本发明的单管半导体激光器10发出的脉冲工作状态图。如图7所示，t0-t1为半导体激光光源1正常输出激光，此时脚踏开关4为踩下状态。t1-t2为手术暂停状态，此时脚踏开关4松开，激光输出中断。
图中，1为半导体激光光源，2为医用激光光纤，3为激光冷却系统，4为脚踏开关，5为激光电源和控制系统，6为单管耦合模块，7为指示光源，8为光纤合束装置，9为光纤，10为单管半导体激光器，11为整形透镜，12为偏振耦合棱镜，13为耦合聚焦透镜，14为偏转镜，15为耦合套管壳体，16为耦合透镜座，17为耦合透镜，18为光纤连接头，19为热沉，20为TEC温控装置，21为光纤合束器，22为合束光纤。
Claims (10)
1.一种多波长半导体激光手术系统，其特征在于：包括半导体激光光源(1)，所述半导体激光光源(1)与医用激光光纤(2)连接，通过医用激光光纤(2)将所发出的激光输出，所述半导体激光光源(1)与激光电源和控制系统(5)电连接，所述激光电源和控制系统(5)控制半导体激光光源(1)，并为半导体激光光源(1)提供电源，所述激光电源和控制系统(5)与激光冷却系统(3)电连接，控制激光冷却系统(3)为半导体激光光源(1)进行冷却，所述激光电源和控制系统(5)与脚踏开关(4)电连接，所述脚踏开关(4)控制激光电源和控制系统(5)的工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种多波长半导体激光手术系统，其特征在于：所述半导体激光光源(1)包括多个单管耦合模块(6)，所述单管耦合模块(6)通过光纤(9)耦合输出；所述半导体激光光源(1)还包括单个指示光源(7)，所述指示光源(7)通过光纤(9)输出；所述光纤(9)通过光纤合束装置(8)进行耦合；所述光纤合束装置(8)将多个光纤(9)中的激光合束，耦合进入医用激光光纤(2)中，并通过医用激光光纤(2)输出。
3.根据权利要求2所述的一种多波长半导体激光手术系统，其特征在于：所述单管耦合模块(6)包括两个偏振态垂直的单管半导体激光器(10)，所述单管半导体激光器(10)与整形透镜(11)连接，所述整形透镜(11)与偏振耦合棱镜(12)通过激光连接，所述偏振耦合棱镜(12)与耦合聚焦透镜(13)通过激光连接，所述耦合聚焦透镜(13)与光纤(9)通过激光连接，所述耦合聚焦透镜(13)和光纤(9)采用压紧固定或者粘胶固定的方式封装在耦合套管壳体(15)中，所述单管半导体激光器(10)发出的蓝激光，通过整形透镜(11)整形后输出，通过偏振耦合棱镜(12)将两条蓝激光偏振耦合为一束光后输出，通过耦合聚焦透镜(13)耦合进入光纤(9)，进行输出。
4.根据权利要求2所述的一种多波长半导体激光手术系统，其特征在于：所述单管耦合模块(6)包括单个单管半导体激光器(10)，所述单管半导体激光器(10)与整形透镜(11)连接，所述整形透镜(11)与耦合聚焦透镜(13)通过激光连接，所述耦合聚焦透镜(13)与光纤(9)通过激光连接，所述耦合聚焦透镜(13)和光纤(9)采用压紧固定或者粘胶固定的方式封装在耦合套管壳体(15)中，所述单管半导体激光器(10)发出的蓝激光，通过整形透镜(11)整形后输出，通过耦合聚焦透镜(13)耦合进入光纤(9)，进行输出。
5.根据权利要求2所述的一种多波长半导体激光手术系统，其特征在于：所述单管耦合模块(6)包括多个单管半导体激光器(10)，所述单管半导体激光器(10)与整形透镜(11)连接，所述整形透镜(11)与偏转镜(14)通过激光连接，所述偏转镜(14)与耦合聚焦透镜(13)通过激光连接，所述耦合聚焦透镜(13)与光纤(9)通过激光连接，所述耦合聚焦透镜(13)和光纤(9)采用压紧固定或者粘胶固定的方式封装在耦合套管壳体(15)中，所述单管半导体激光器(10)发出的蓝激光，通过整形透镜(11)整形后输出，通过偏转镜(14)将多条蓝激光汇聚成一束光后输出，通过耦合聚焦透镜(13)耦合进入光纤(9)，进行输出。
6.根据权利要求3或4或5所述的一种多波长半导体激光手术系统，其特征在于：所述耦合聚焦透镜(13)包括一片镜片或者多镜片组成的透镜组，其镜片为球面或非球面镜片。
7.根据权利要求1所述的一种多波长半导体激光手术系统，其特征在于：所述光纤合束装置(8)包括耦合透镜(17)，所述耦合透镜(17)安装在耦合透镜座(16)内，所述耦合透镜座(16)内还设置有光纤连接头(18)，所述光纤连接头(18)用于固定医用激光光纤(2)；
所述光纤合束装置(8)为(N+M+1)*1型结构，即N+M+1路输入，1路输出，其中，N路输入为440nm-460nm的蓝激光，M路输入为808nm、980nm和1470nm中的一种或组合的激光，1路输入为指示激光；所述光纤合束装置(8)的输入端位于光纤(9)的输出端后方，所述光纤(9)将单管耦合模块(6)中输出的激光和指示光源(7)中输出的指示激光输入光纤合束装置(8)中的耦合透镜(17)，经过耦合透镜(17)耦合为一束光，进入医用激光光纤(2)中，进行输出。
8.根据权利要求2和7所述的一种多波长半导体激光手术系统，其特征在于：所述指示光源(7)能够发出用于定位工作位置指示激光，所述指示激光为红色635nm激光或绿色532nm激光。
9.根据权利要求1所述的一种多波长半导体激光手术系统，其特征在于：所述医用激光光纤(2)前端的输出方式包括沿光纤轴线直出或者与光纤轴线成一定夹角侧出。
10.根据权利要求1所述的一种多波长半导体激光手术系统，其特征在于：所述激光冷却系统(3)包括热沉(19)和TEC温控装置(20)，所述热沉(19)位于单管半导体激光器(10)下方，将单管半导体激光器(10)发出的热量通过热沉(19)传递出去，所述TEC温控装置(20)位于热沉(19)下方，将热沉(19)的热量吸收，并通过空气冷却的方式释放和排出。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106621069A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-10 | 西安蓝极医疗电子科技有限公司 | 激光光源、激光光源控制主机和治疗男性勃起功能障碍的装置 |
| CN108814712A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-11-16 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种切割与止血并行手术的复合激光医疗装置及方法 |
| CN111129956A (zh) * | 2019-12-07 | 2020-05-08 | 武汉高跃科技有限责任公司 | 一种多芯片脉冲尾纤激光器组件 |
| CN113314936A (zh) * | 2021-05-22 | 2021-08-27 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种多波长激光手术刀 |
| CN115425514A (zh) * | 2022-11-04 | 2022-12-02 | 武汉亚格光电技术股份有限公司 | 一种同基板分传输共输出的激光器系统及治疗仪 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090185189A1 (en) * | 2008-01-17 | 2009-07-23 | Feldchtein Felix I | Optoelectronic probe system with all-optical coupling |
| CN101919733A (zh) * | 2010-09-07 | 2010-12-22 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 双波长大功率半导体激光综合治疗仪 |
| CN102090926A (zh) * | 2009-12-14 | 2011-06-15 | 武汉奇致激光技术有限公司 | 多功能激光治疗机 |
| CN205144725U (zh) * | 2015-09-11 | 2016-04-13 | 西安交通大学第一附属医院 | 一种多波长半导体激光手术装置 |
-
2015
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090185189A1 (en) * | 2008-01-17 | 2009-07-23 | Feldchtein Felix I | Optoelectronic probe system with all-optical coupling |
| CN102090926A (zh) * | 2009-12-14 | 2011-06-15 | 武汉奇致激光技术有限公司 | 多功能激光治疗机 |
| CN101919733A (zh) * | 2010-09-07 | 2010-12-22 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 双波长大功率半导体激光综合治疗仪 |
| CN205144725U (zh) * | 2015-09-11 | 2016-04-13 | 西安交通大学第一附属医院 | 一种多波长半导体激光手术装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 白晋涛，陈秀艳等: ""新型全固态多波长激光器的医学应用"", 《激光与光电子学进展》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106621069A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-10 | 西安蓝极医疗电子科技有限公司 | 激光光源、激光光源控制主机和治疗男性勃起功能障碍的装置 |
| CN108814712A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-11-16 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种切割与止血并行手术的复合激光医疗装置及方法 |
| CN111129956A (zh) * | 2019-12-07 | 2020-05-08 | 武汉高跃科技有限责任公司 | 一种多芯片脉冲尾纤激光器组件 |
| CN113314936A (zh) * | 2021-05-22 | 2021-08-27 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种多波长激光手术刀 |
| CN115425514A (zh) * | 2022-11-04 | 2022-12-02 | 武汉亚格光电技术股份有限公司 | 一种同基板分传输共输出的激光器系统及治疗仪 |
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