CN105310771A - 一种出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组及其应用，包括半导体激光器、激光器散热片、孔径光阑、准直透镜、镜筒、光斑匀化装置和玻璃窗口，所述半导体激光器设置在激光器散热片上，所述在半导体激光器射出激光束的方向上依次平行设置孔径光阑、准直透镜、光斑匀化装置和玻璃窗口，所述半导体激光器、激光器散热片、孔径光阑、准直透镜、光斑匀化装置和玻璃窗口均固定设置于镜筒内。本发明采用多种组合方式确保了激光束射出后后的光斑匀化效果更好，作用更明显，尤其提高了在医疗领域的使用效果。

Description

一种出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组及其应用

技术领域

本发明涉及一种出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组及其应用，属于半导体激光器应用技术领域。

背景技术

激光医疗是激光应用的一个重要领域，利用光来进行医学监测和治疗已经发展了多年，目前已经发展了多种基于激光器的医疗设备。

半导体激光器可用于去除皱纹，治疗静脉曲张，痤疮以及慢性皮肤疾病。脱毛主要使用810nm半导体激光器单管、bar条，也可以使用1064nm的调Q掺钕钇铝石榴石激光器。一般输出功率为40W左右，能量密度22J/cm2。

半导体激光器可用于微光治疗法，利用光化学变化代替发热，刺激和调节特定的细胞分子，通过影响代谢和细胞健康来达到治疗的效果。

半导体激光器在口腔中应用广泛，针对急性根尖炎、牙龈炎、牙本质过敏、急性冠周炎、口腔溃疡、颞颌关节功能紊乱等各种口腔疾病都有治疗作用。半导体激光器照射治疗对口腔科常见的急慢性疾病也有着较好的疗效，有效率可达86.25％，值得临床推广应用。

比较半导体激光器和He-Ne激光器治疗五官科疾病中，半导体激光治疗有效率明显高于He-Ne激光器的治疗有效率。半导体激光器与Er激光器，CO2激光器相比，对组织的穿透较深，可以引起深层组织的生物效应。用半导体激光器照射患病部位可以改善局部血液循环，增强新陈代谢，促进血管的再生和受损神经组织的恢复。632.8nm的He-Ne激光器与650-810nm的双波长半导体激光器在耳鼻喉疾病的治疗效果中进行对比，He-Ne激光器的有效率为91.4％，而半导体激光器的有效率为96％以上。

半导体激光器具有重量轻，体积小，光电转换效率高，寿命长，波长覆盖范围广的特点，非常适用于作为医疗设备的光源，随着半导体激光器技术的不断成熟，能够弥补其他激光器激光传输，操作不方便，效率低，散热困难等缺点，将成为激光医疗设备的重要组成部分。

中国专利CN200956493Y的专利文件“半导体激光器整形装置”提出了一种半导体激光器光束整形的方法，该技术方案是在支架上设置半导体激光器，在支架上半导体激光器射出激光束的方向上设置距离半导体激光器为0.05-2.5mm的一维梯度折射率透镜，来实现激光光束整形，但是该方案的缺点是无法实现激光器光斑的均匀出射。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组。

本发明还提供一种出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组的使用方法。

本发明的技术方案如下：

一种出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组，包括镜筒和固定设置于镜筒内的激光器散热片、半导体激光器、孔径光阑、准直透镜、光斑匀化装置和玻璃窗口，所述半导体激光器与激光器散热片固定连接，所述半导体激光器射出激光束的方向上依次平行设置孔径光阑、准直透镜、光斑匀化装置和玻璃窗口。

根据本发明，优选的，所述光斑匀化装置采用周期性排列的双面微透镜阵列或光学积分棒或光学匀化片。

进一步优选的，当半导体激光器医疗模组的发散角度在10°-40°时，所述光斑匀化装置采用双面微透镜阵列；当半导体激光器医疗模组的发散角度大于40°时，所述光斑匀化装置采用光学积分棒或光学匀化片。

根据本发明，优选的，所述半导体激光器的封装方式为外壳绝缘，采用绝缘热沉，为TO或C-mount封装方式。

根据本发明，优选的，所述半导体激光器的波长范围为635nm-1000nm。

根据本发明，优选的，所述准直透镜为对激光束具有准直作用的正负透镜组。

根据本发明，优选的，当半导体激光器通过双面微透镜阵列匀化后，半导体激光器射出的激光束形成的光斑为四边形或六边形；当半导体激光器通过光学积分棒或光学匀化片匀化后，半导体激光器射出的激光束形成的光斑为圆形；所述半导体激光器经过匀化后射出的激光束的发散角度为10°-75°。

此设计的好处在于，通过调整半导体激光器的驱动电流可以对半导体激光器的出光功率可根据不同应用进行调整出光后的光斑可以是多种形状，能够很好的适应不同的医疗要求。

一种出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组的使用方法，步骤如下，

打开半导体激光器医疗模组，半导体激光器射出的激光束经过孔径光阑后射在准直透镜上，激光束经过准直透镜后准直为平行的激光束，准直后的激光束进入到光斑匀化装置后射出到玻璃窗口，通过玻璃窗口的激光束射出不同发散角度的光束；当采用微透镜阵列来实现半导体激光器的光斑匀化时，通过更换不同参数的微透镜阵列来改变发散角度，当采用光学积分棒或匀化片时，通过调整光学积分棒或光学匀化片与激光器的距离来改变发散角度。

在实际应用过程中，激光束透过玻璃窗口后可以直接与皮肤接触，由于该半导体激光器医疗模组射出均匀的光斑，且光斑的形状可以为四边形、六边形或圆形，能够适应于不同的病变处。

本发明的有益效果在于：

1、本发明半导体激光器医疗模组采用了光斑匀化装置，可以出射均匀光斑，在照射、理疗的应用中可实现病变处的大面积治疗，提高治疗效率。

2、本发明半导体激光器医疗模组采用大功率半导体激光器，可代替传统的阵列式激光模组，其光斑能量分布更加均匀，不会出现阵列单元单颗损坏的情况，可靠性更高。

3、本发明半导体激光器医疗模组的光斑发散角可以根据要求进行设计，结合不同的工作距离可以实现不同光斑面积辐照。

4.本发明半导体激光器医疗模组设计构思巧妙，使用效果显著，作用明显，

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1、半导体激光器；2、激光器散热片；3、孔径光阑；4、准直透镜；5、镜筒；6、光斑匀化装置；7、玻璃窗口。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1所示，一种出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组，包括波长范围为635nm半导体激光器1、激光器散热片2、孔径光阑3、由正负透镜组构成的准直透镜4、镜筒5、光斑匀化装置6和玻璃窗口7，所述半导体激光器1设置在激光器散热片2上，所述在半导体激光器1射出激光束的方向上依次平行设置孔径光阑3、准直透镜4、光斑匀化装置5和玻璃窗口6，所述半导体激光器1、激光器散热片2、孔径光阑3、准直透镜4、光斑匀化装置6和玻璃窗口7均固定设置于镜筒5内。

其中，所述光斑匀化装置6采用周期性排列的双面微透镜阵列；所述半导体激光器的封装方式为外壳绝缘，采用绝缘热沉，为TO封装方式；半导体激光器射出激光束形成的光斑为四边形，发散角范围为10°。

实施例2：

一种出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组，结构如实施例1所述，其不同之处在于，所述半导体激光器的波长范围为1000nm，半导体激光器射出激光束形成的光斑为六边形，发散角范围为40°。

实施例3：

一种出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组，结构如实施例1所述，其不同之处在于，所述光斑匀化装置6采用光学积分棒，所述半导体激光器的封装方式为C-mount封装方式；半导体激光器射出激光束形成的光斑为圆形，发散角范围为75°。

实施例4：

一种出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组，结构如实施例1所述，其不同之处在于，所述光斑匀化装置6采用光学匀化片，半导体激光器射出后形成的光斑为圆形，发散角范围为75°。

实施例5：

一种如实施例4所述的出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组的使用方法，步骤如下，

打开半导体激光器医疗模组，半导体激光器1射出的激光束经过孔径光阑3后射在准直透镜4上，激光束经过准直透镜4后准直为平行的激光束，准直后的激光束进入到光斑匀化装置6后射出到玻璃窗口7，通过玻璃窗口7的激光束射出发散角度为40°的光束；光斑匀化装置6采用微透镜阵列来实现半导体激光器的光斑匀化，通过更换不同参数的微透镜阵列来改变发散角度。

Claims (8)

1.一种出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组，其特征在于，包括镜筒和固定设置于镜筒内的激光器散热片、半导体激光器、孔径光阑、准直透镜、光斑匀化装置和玻璃窗口，所述半导体激光器与激光器散热片固定连接，所述半导体激光器射出激光束的方向上依次平行设置孔径光阑、准直透镜、光斑匀化装置和玻璃窗口。

2.如权利要求1所述是出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组，其特征在于，所述光斑匀化装置采用周期性排列的双面微透镜阵列或光学积分棒或光学匀化片。

3.如权利要求2所述是出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组，其特征在于，当半导体激光器医疗模组的发散角度在10°-40°时，所述光斑匀化装置采用双面微透镜阵列；当半导体激光器医疗模组的发散角度大于40°时，所述光斑匀化装置采用光学积分棒或光学匀化片。

4.如权利要求1或2所述是出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组，其特征在于，所述半导体激光器的封装方式为外壳绝缘，采用绝缘热沉，为TO或C-mount封装方式。

5.如权利要求1所述是出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组，其特征在于，所述半导体激光器的波长范围为635nm-1000nm。

6.如权利要求1所述是出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组，其特征在于，所述准直透镜为对激光束具有准直作用的正负透镜组。

7.如权利要求1所述是出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组，其特征在于，当半导体激光器通过双面微透镜阵列匀化后，半导体激光器射出的激光束形成的光斑为四边形或六边形；当半导体激光器通过光学积分棒或光学匀化片匀化后，半导体激光器射出的激光束形成的光斑为圆形；所述半导体激光器经过匀化后射出的激光束的发散角度为10°-75°。

8.一种如权利要求1至7任一项所述的出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组的使用方法，步骤如下，

打开半导体激光器医疗模组，半导体激光器射出的激光束经过孔径光阑后射在准直透镜上，激光束经过准直透镜后准直为平行的激光束，准直后的激光束进入到光斑匀化装置后射出到玻璃窗口，通过玻璃窗口的激光束射出不同发散角度的光束；当采用微透镜阵列来实现半导体激光器的光斑匀化时，通过更换不同参数的微透镜阵列来改变发散角度，当采用光学积分棒或匀化片时，通过调整光学积分棒或光学匀化片与激光器的距离来改变发散角度。