CN107069405B - 一种掺钕钇铝石榴石双波长激光输出医疗器械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种掺钕钇铝石榴石双波长激光输出医疗器械。包括减速器电机、旋转臂、倍频晶体机构、滤光机构、吸收机构和底板；倍频晶体机构包括设于旋转臂上的倍频晶体；滤光机构包括45度滤光镜；倍频晶体和45度滤光镜在同轴水平光路上；吸收机构包括同轴的45度反射镜、吸收池和反射体；45度反射镜和反射体分别设于吸收池的两端。原1064纳米激光a通过倍频晶体形成双波长1064纳米和532纳米的混频激光b输出；经45度滤光镜，获得纯532纳米倍频激光c输出；倍频后剩余的1064纳米激光d通过45度反射镜进入吸收池，逐渐被完全衰减吸收，无任何激光反射回到原辐射的光路上。本发明成本低廉、光路调整快速方便，长期使用光路不产生任何偏移。

Description

一种掺钕钇铝石榴石双波长激光输出医疗器械

技术领域

本发明属于激光医疗器械技术领域，具体涉及调Q掺钕钇铝石榴石倍频双波长激光输出医疗器械。

背景技术

目前国内外市场调Q掺钕钇铝石榴石倍频双波长激光输出医疗器械，均为1064纳米波长和532纳米波长分别切换输出。各厂商采用的波长切换技术各不相同，都存在不同的缺陷，具体说明如下：

（一)、采用导轨平移运动方式切换激光输出波长。这种设计结构复杂，造价极其昂贵，加工精度要求高。长期频繁使用存在以下缺陷：1、长达数10年以上的使用，导轨材料的形变，会导致降低导轨精度，影响激光的倍频效率。2、导轨长期相互摩擦运动，会增加导轨配合间隙，从而降低导轨精度，影响激光的倍频效率。3、导轨的往复运动是靠螺旋与螺纹牙面旋合实现回转运动与直线运动转换的机械传动，这要求具有较高的传动精度才能保证导轨的运动精度。由于螺杆与螺母长期相互摩擦运动，造成螺杆与螺母间隙，同样也会降低导轨的运动精度影响激光的倍频效率。4、加工工艺及其复杂。导轨配合面的研磨、螺杆与螺母配合的研磨、螺杆与螺母之间间隙的调整、装配精度的调整，都需要花费大量的经费，导致造价极其昂贵。

(二)、采用固定倍频晶体旋转一对反射镜的运动方式，切换激光输出波长，存在以下缺陷：

1、这种结构采用了三个反射镜，一个滤光镜，一个调整架，构成了复杂的反射激光光路的结构。三个反射镜和一个滤光镜分别固定安装在设有四顶四拉的调整机构反射镜座上。三个反射镜和一个滤光镜与激光呈45度安装，当1号和4号反射镜旋转一定的角度避开了原1064纳米激光光路，使其直接输出。

2、原1064纳米激光通过1号反射镜呈90度反射后，辐射到2号反射镜上，经2号反射镜的反射，呈90度反射后，辐射到倍频晶体上，通过倍频晶体后产生了1064纳米532纳米混频激光，辐射到3号滤光镜上（3号滤光镜镀45度1064纳米增透532纳米全反射膜）。倍频后剩余1064纳米激光直接通过3号滤光镜辐射出去，532纳米激光呈90度反射后辐射到4号反射镜上，经4号反射镜反射，呈90度辐射出去。

3、这种设计结构制造工艺复杂，导致造价昂贵，长期使用会产生光路偏移。

4、这种光路的调整极其复杂，每一块镜片都要调整上下左右的俯仰角度，才能保证激光光路的要求。

由于倍频晶体的性质所决定，倍频效率都小于50%，所以原1064纳米激光通过倍频晶体后产生了1064纳米和532纳米两个波长的激光混合频率输出。通过滤光镜，过滤反射掉了倍频后剩余的1064纳米激光，获得了纯532纳米激光输出。那么过滤反射掉的1064纳米激光仍然有很强的辐射能量，怎么消除这些无用的辐射激光能量，对各厂商都是一个难题。

有的厂商直接将过滤反射掉的1064纳米激光辐射在光学平台上或导轨上，造成激光辐射在光学平台或导轨上产生飞溅的微小颗粒污染整个激光器，从而降低激光器的使用寿命。比如1064纳米激光在工业加工上，可直接对金属材料进行打孔，雕刻，切割。虽然倍频后剩余的1064纳米激光功率较小，但破坏能量可造成1微米～100微米的微小颗粒的产生，向四处飞溅污染激光器。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种掺钕钇铝石榴石双波长激光输出医疗器械。

一种掺钕钇铝石榴石双波长激光输出医疗器械包括减速器电机19、旋转臂1、倍频晶体机构、滤光机构、吸收机构、限位机构和底板15；

所述倍频晶体机构包括倍频晶体3；所述倍频晶体3设于旋转臂1一侧上部的安装孔内，旋转臂1另一侧通过转轴14设于底板15的一侧面上，转轴14穿过底板15连接着减速器电机19的输出端；

所述滤光机构包括滤光镜座6和45度滤光镜8，45度滤光镜8通过滤光镜座6设于旋转臂1上，倍频晶体3和45度滤光镜8在同一水平光路上；

所述吸收机构包括同轴的45度反射镜12、吸收池9和反射体10，所述45度反射镜12设于吸收池9的一端内，反射体10设于吸收池9的另一端内；吸收机构位于底板15的一侧；所述限位机构包括凸轮13和一对限位开关，所述凸轮13设于转轴14的下部，且位于一对限位开关之间，所述一对限位开关设于凸轮13两侧的底板15上；

当原1064纳米激光a通过倍频晶体3，形成双波长1064纳米和532纳米混频激光b输出；在45度滤光镜8作用下，过滤掉了倍频后剩余1064纳米激光d，获得纯532纳米倍频激光c输出；倍频后剩余1064纳米激光d被45度滤光镜8呈90度角反射，反射到45度反射镜12上，再经90度反射，辐射进入吸收池9一端设置的反射体10上，形成一种扩束环状大面积的伞形光，在吸收池9内，倍频后剩余1064纳米激光d逐渐被完全衰减吸收，无任何激光反射回到原辐射的光路上。

进一步限定的技术方案如下：

所述减速器电机19的型号为21K6RGN-C,6，工作电压为22O伏特、功率6瓦特、减速器电机输出每分钟6转。

所述凸轮13为半圆形凸轮；所述限位开关为铰链摆杆型限位开关，型号为RV-162-1C25。

所述倍频晶体3固定设于管状的固定座4内形成一个整体，固定座4通过螺钉固定设于旋转臂1一侧上部的安装孔内；固定座4的径向设有两个调节孔，用工具插入两个调节孔转动固定座4，实现调节固定座4的旋转方向，获得原1064纳米激光a与倍频晶体3的偏振方向匹配角。

所述滤光镜座6为板状，滤光镜座6的一端固定设于设于旋转臂1的一侧顶部，另一端为向下弯折45度的弯板，所述45度滤光镜8设于所述弯板上。

所述吸收池9为管状；吸收池9一端的内壁为光管，另一端的内壁为螺纹管，所述45度反射镜12胶合在反射镜座11的45度斜面上，反射镜座11设于的光管上，使45度反射镜12位于管口处，所述反射体10设于吸收池9的螺纹管内。

所述反射体10为圆锥体，反射体10的小直径端位于吸收池9内，大直径端位于吸收池9另一端的端口。

所述吸收池9的直径为16㎜、轴向长度大于35㎜，其中螺纹管的长度为25㎜；所述反射体10的小端直径小于0.05㎜、大端直径为10㎜、长度为20㎜。

在旋转臂1和吸收机构之间的底板15上设有定位机构，定位机构包括定位测微头座17和定位测微头18；定位测微头18通过螺纹安装在定位测微头座17上端，通过螺纹调节定位测微头18的伸缩位置，实现控制了旋转臂1的位置。

所述倍频晶体3的通光面镀1064纳米和532纳米增透膜；所述45度滤光镜8的通光面镀45度1064纳米全反射膜和532纳米增透膜。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1、本发明结构合理，光路调试方便，精密度高，长期运行稳定可靠。

2、倍频晶体固定在倍频器悬臂中间，通过松紧倍频器悬臂上的螺钉，可旋转调整倍频晶体与激光偏振方向的角度。

3、空心的转轴与电机轴配合固定，倍频器悬臂安装在转轴上，通过上下两个O型橡胶圈变形锁紧空心转轴，形成摩擦力，带动倍频器悬臂的转动，在测微头的定位下，控制倍频器转动停止的角度，从而控制了倍频晶体与激光输出的垂直角度调整。

4、在倍频器底板四个角设置有四个螺钉孔，底板两边中间设置有两个槽，用螺钉固定倍频器底板，形成了两拉四顶的调整机构，可方便的对倍频晶体与激光输出光路俯仰角度的调整。

5、倍频晶体安装在倍频器悬臂上，滤光镜用滤光镜压板固定在45度滤光镜座上，45度滤光镜座固定在倍频器悬臂上，使之形成一个联动的整体，通过电机转动角度控制，分别切换两个波长的激光输出。

6、激光通过倍频晶体后，形成了1064纳米和532纳米两个波长的混频激光输出。1064纳米激光在45度滤光镜作用下反射到45度反射镜上，进入吸收池被吸收。532纳米激光通过滤光镜，辐射出单一波长的532纳米激光。

7、倍频后的1064纳米激光在45度滤光镜作用下呈90度反射，辐射到吸收池45度反射镜上，再呈90度反射，进入吸收池后，100%被衰减吸收，不产生任何噪声、粉尘、烟雾，从而提高了激光器的使用寿命，保证了手术治疗环境的洁净。

8、整个波长切换和余光吸收池设计成一小巧精致固定的单元系统，安装和更换方便。

9、制造工艺简单，安装调试方便，定位精度高，长期运行光路不变，成本低廉。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为532纳米激光输出状态图。

图3为1064纳米激光输出立体图。

图4为图2的剖视图（图5中的C-C剖视）。

图5为图4的A-A剖视图。

图6为图4的B-B剖视图。

图7为图3的俯视图。

图8为图2的俯视图。

图9为旋转机构的分解图。

图10为旋转臂立体图。

图11为图10的后视立体图。

图12为定位测微机构结构示意图。

图13为45度滤光镜座结构示意图。

图14为45度反射镜座结构示意图。

图15为吸收池和反射体结构示意图。

上图中序号：旋转臂1、压环2、倍频晶体3、固定座4、压帽5、滤光镜座6、滤光镜压板7、45度滤光镜8、吸收池9、反射体10、反射镜座11、45度反射镜12、凸轮13、转轴14、底板15、限位杆16、定位测微头座17、定位测微头18、减速器电机19、第一O型橡胶圈20、第二O型橡胶圈21、第一螺钉22、第二螺钉23、第三螺钉24、第四螺钉25、第五螺钉26、第六螺钉27、第一限位开关28、第二限位开关29、原1064纳米激光a、混频激光b、532纳米倍频激光c、倍频后剩余1064纳米激光d。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

实施例1

参见图1、图2和图3，一种掺钕钇铝石榴石双波长激光输出医疗器械包括减速器电机19、旋转臂1、倍频晶体机构、滤光机构、吸收机构、定位机构和底板15。

参见图10和图11倍频晶体机构包括倍频晶体3和管状的固定座4。参见图6，用703硅胶将倍频晶体3固定在管状的固定座4内形成一个整体，固定座4通过螺钉固定安装于旋转臂1一侧上部的安装孔内。固定座4径向开设有两个调节孔，用尖嘴镊子插入两个调节孔便内可调节固定座4的旋转方向，获得原1064纳米激光a与倍频晶体3的偏振方向匹配角。如图4所示，压环2通过螺纹连接着旋转臂1，用于压紧固定座4，使其成一联动整体。

参见图2和图9，旋转臂1另一侧通过转轴14安装于底板15的一侧面上，转轴14穿过底板15连接着减速器电机19的输出端。减速器电机19的型号为21K6RGN-C,6，工作电压为22O伏特、功率6瓦特、减速器电机输出每分钟6转。

参见图6，第一 O形橡胶圈20安装在转轴14的轴台与旋转臂1下端内孔台之间，旋转臂1安装转轴14上，与转轴14精密滑动配合。第二O形橡胶圈21安装在转轴14上，与旋转臂1上端内孔台之间，压帽5与转轴14螺纹配合连接，通过调整螺纹的松紧压迫第一O形橡胶圈20和第二O形橡胶圈21的弹性变形，获得足够的摩擦力带动旋转臂1的运动。

参见图2和图13，滤光机构包括滤光镜座6和45度滤光镜8。滤光镜座6为板状，滤光镜座6的一端固定安装于旋转臂1的一侧顶部，另一端为向下弯折45度的弯板；如图4、图7所示，压板7扣在45度滤光镜8上，通过四个螺钉固定安装在弯板上形成一联动的整体。在减速器电机19的驱动下，旋转臂1旋转运动，实现波长切换。

参见图2、图4和图5吸收机构安装于底板15的一侧；吸收机构包括同轴的45度反射镜12、吸收池9和反射体10。参见图5、图14和图15，吸收池9为管状，一端的内壁为光管，另一端的内壁为螺纹管；45度反射镜12胶合在反射镜座11的45度斜面上，反射镜座11安装在吸收池9的光管上，使45度反射镜12位于管口处，反射体10安装于吸收池9另一端的螺纹管内。参见图15，反射体10为圆锥体，反射体10的小直径端位于吸收池9内，大直径端位于吸收池9另一端螺纹管的管口处。吸收池9的直径为16㎜、轴向长度为35㎜，其中螺纹管的长度为25㎜；反射体10的小端直径小于0.05㎜、大端直径为10㎜、长度为20㎜。

参见图8，限位机构包括凸轮13和一对限位开关。参见图9，凸轮13为半圆形凸轮，过度配合安装于转轴14的下部形成一体，且位于一对限位开关之间。限位开关为铰链摆杆型限位开关，型号为RV-162-1C25，一对限位开关由第一限位开关28和第二限位开关29组成，分别安装于凸轮13两侧的底板15上。参见图1，第一限位开关28外侧的底板15上安装有限位杆16。

参见图7，在旋转臂1和吸收机构之间的底板15上安装有定位机构，定位机构包括定位测微头座17和定位测微头18；定位测微头座17用螺钉与底板15固定，定位测微头18安装在定位测微头座17上端，旋转定位测微头18的尾端转柄，可通过螺纹调节定位测微头18的伸缩位置，就控制了旋转臂1的位置。

本发明的工作原理说明如下：

如图4所示，原1064纳米激光a通过倍频晶体3，形成双波长混频激光b输出。在45度滤光镜8作用下，过滤掉了倍频后剩余1064纳米激光d，获得纯532纳米倍频激光c输出。倍频后剩余1064纳米激光d被45度滤光镜8呈90度反射。

如图5所示，倍频后剩余1064纳米激光d辐射到45度反射镜12上，再经45度反射镜12呈90度反射，辐射在反射体10上，反射体10把倍频后剩余1064纳米激光d再次反射，形成一种扩束环状大面积的伞形光，从而降低了激光单位面积上的能量，又继续辐射在吸收池9内孔中设置的螺纹管上。倍频后剩余1064纳米激光d继续被环状的内螺纹扩束漫反射，逐渐被100%完全衰减在吸收池9内，无任何激光反射到原辐射的光路上。

如图7、图3所示，旋转臂1和滤光镜座6以及45度滤光镜8、滤光镜压板7为一联动体。转动90度，原1064纳米激光a，没通过倍频晶体30和45度滤光镜8直接输出原1064纳米激光a。

如图8所示，当旋转臂1转动，受到定位测微头18的定位限制，停止转动，但减速器电机19的动力大于摩擦力，仍然保持继续转动，直到凸轮13接触到限位开关29后断电，减速器电机19停止转动。由于O形圈橡胶20和O形圈橡胶21的弹性摩擦力作用，这样就一直保持固定了旋转臂1与定位测微头18位置，从而保证了倍频晶体3与原1064纳米激光a最佳匹配角，从而保证了532纳米倍频激光c最高效率输出。

如图7所示，减速器电机19反向转动，带动这一联动整体旋转运动。当受到限位杆16的限位控制，旋转臂1停止转动，但减速器电机19的动力大于摩擦力，仍然保持继续旋转运动，直到凸轮13接触到限位开关28后断电，减速器电机19停止转动，原1064纳米激光a直接输出。

如图8所示，底板15的四个角上分别安装有第一螺钉22、第二螺钉23、第三螺钉24、第四螺钉25。调整光路时，底板15通过第五螺钉26和第六螺钉27固定连接着激光器光学平台，底板15四个角上的第一螺钉22、第二螺钉23、第三螺钉24和第四螺钉25同时顶在激光器光学平台上，构成了四顶两拉的调整机构；对底板15俯仰角调整，从而就调整了原1064纳米激光a与倍频晶体3的倍频匹配角。

实施例2

如图4所示，原1064纳米激光a，光束直径7毫米。倍频晶体3尺寸，通光截面为8毫米×8毫米厚度6毫米，通光面镀1064纳米和532纳米增透膜。45度滤光镜8，直径20毫米厚的3毫米，通光面镀45度1064纳米全反射膜和532纳米增透膜。

如图5所示，45度反射镜12，直径尺寸20毫米厚度尺寸3毫米，通光面镀45度1064纳米全反射膜。反射体10材质为不锈钢，反射体10的锥型部分，粗端直径尺寸10毫米尖端直径尺寸小于0.05毫米，椎体长度尺寸20毫米，椎体表面镜面抛光。

Claims (9)

1.一种掺钕钇铝石榴石双波长激光输出医疗器械，其特征在于：包括减速器电机、旋转臂、倍频晶体机构、滤光机构、吸收机构、限位机构和底板；

所述倍频晶体机构包括倍频晶体；所述倍频晶体设于旋转臂一侧上部的安装孔内，旋转臂另一侧通过转轴设于底板的一侧面上，转轴穿过底板连接着减速器电机的输出端；

所述滤光机构包括滤光镜座和45度滤光镜，45度滤光镜通过滤光镜座设于旋转臂上，倍频晶体和45度滤光镜在同一水平光路上；

所述吸收机构包括同轴的45度反射镜、吸收池和反射体，所述45度反射镜设于吸收池的一端内，反射体设于吸收池的另一端内；吸收机构位于底板的一侧；所述限位机构包括凸轮和一对限位开关，所述凸轮设于转轴的下部，且位于一对限位开关之间，所述一对限位开关设于凸轮两侧的底板上；

当原1064纳米激光a通过倍频晶体，形成双波长1064纳米和532纳米混频激光b输出；在45度滤光镜作用下，过滤掉了倍频后剩余1064纳米激光d，获得纯532纳米倍频激光c输出；倍频后剩余1064纳米激光d被45度滤光镜呈90度角反射，反射到45度反射镜上，再经90度反射，辐射进入吸收池一端设置的反射体上，形成一种扩束环状大面积的伞形光，在吸收池内，倍频后剩余1064纳米激光d逐渐被完全衰减吸收，无任何激光反射回到原辐射的光路上。

2.根据权利要求1所述的一种掺钕钇铝石榴石双波长激光输出医疗器械，其特征在于：减速器电机的工作电压为22O 伏特、功率6瓦特、减速器电机输出每分钟6转。

3.根据权利要求1所述的一种掺钕钇铝石榴石双波长激光输出医疗器械，其特征在于：所述凸轮为半圆形凸轮；所述限位开关为铰链摆杆型限位开关，型号为RV-162-1C25。

4.根据权利要求1所述的一种掺钕钇铝石榴石双波长激光输出医疗器械，其特征在于：所述倍频晶体固定设于管状的固定座内形成一个整体，固定座通过螺钉固定设于旋转臂一侧上部的安装孔内；固定座的径向设有两个调节孔，用工具插入两个调节孔转动固定座，实现调节固定座的旋转方向，获得原1064纳米激光a与倍频晶体的偏振方向匹配角。

5.根据权利要求1所述的一种掺钕钇铝石榴石双波长激光输出医疗器械，其特征在于：所述滤光镜座为板状，滤光镜座的一端固定设于旋转臂的一侧顶部，另一端为向下弯折45度的弯板，所述45度滤光镜设于所述弯板上。

6.根据权利要求1所述的一种掺钕钇铝石榴石双波长激光输出医疗器械，其特征在于：所述吸收池为管状；吸收池一端的内壁为光管，另一端的内壁为螺纹管，所述45度反射镜胶合在反射镜座的45度斜面上，反射镜座位于的光管上，使45度反射镜位于管口处，所述反射体设于吸收池的螺纹管内。

7.根据权利要求1或5所述的一种掺钕钇铝石榴石双波长激光输出医疗器械，其特征在于：所述反射体为圆锥体，反射体的小直径端位于吸收池内，大直径端位于吸收池另一端的端口。

8.根据权利要求7所述的一种掺钕钇铝石榴石双波长激光输出医疗器械，其特征在于：所述吸收池的直径为16㎜、轴向长度大于35㎜，其中螺纹管的长度为25㎜；所述反射体的小端直径小于0.05㎜、大端直径为10㎜、长度为20㎜。

9.根据权利要求1所述的一种掺钕钇铝石榴石双波长激光输出医疗器械，其特征在于：在旋转臂和吸收机构之间的底板上设有定位机构，定位机构包括定位测微头座和定位测微头；定位测微头通过螺纹安装在定位测微头座上端，通过螺纹调节定位测微头的伸缩位置，实现控制了旋转臂的位置。