CN109672077A - 窄脉冲钬激光器 - Google Patents

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吴先友
熊正东
胡舒武
魏蒙恩
崔庆哲
姜玲玲
江健涛
王礼
程庭清
江海河
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Abstract

本发明公开了一种窄脉冲钬激光器。它的谐振腔反射镜间置有由棒长115mm、棒直径5mm的掺铬铥钬钇铝石榴石晶体、陶瓷漫反射聚光腔和激励源构成的泵浦组件；其中，谐振腔反射镜为表面镀2100nm全反膜的第一全反镜(M1)、第二全反镜(M2)、第三全反镜(M3)和45゜角全反镜(M4)，以及一面镀2100nm增透膜、另一面镀2100nm的50％透过膜的45゜角半反镜(M5)，泵浦组件中的第一泵浦组件(1)的两端置有第一全反镜(M1)、45゜角全反镜(M4)、45゜角半反镜(M5)和第三全反镜(M3)，第二泵浦组件(2)的两端置有第二全反镜(M2)、45゜角半反镜(M5)、第三全反镜(M3)和45゜角全反镜(M4)。它的输出高达4J，极易于广泛地商业化应用于泌尿系统的碎石领域。

Description

窄脉冲钬激光器
技术领域
本发明涉及一种钬激光器，尤其是一种窄脉冲钬激光器。
背景技术
作为无创或微创手术器件中主要部件之一的钬激光器，已广泛地应用于泌尿外科、五官科、皮肤科、妇科等科室的手术之中。
目前，已在泌尿系统碎石领域得到普遍应用的碎石效果最佳的是脉宽为200μs的钬激光脉冲。基于钬激光器中的工作物质——掺铬铥钬钇铝石榴石晶体在脉宽200μs时的破坏阈值为10J(焦耳)/cm2，现有的输出脉宽200μs钬激光脉冲的钬激光器的构成如图1所示：谐振腔反射镜——全反镜和输出镜之间置有泵浦组件；其中的泵浦组件由棒长115mm、棒直径5mm的掺铬铥钬钇铝石榴石晶体，以及陶瓷漫反射聚光腔和激励源构成。这种钬激光器的最大输出能量虽达到了2J，却存在着因不同地区结石的成分不同，2J的脉冲能量不足以将结石击碎之不足。为解决这一问题，有使用多路钬激光器借助转镜等方式，在时间上进行交叉，以实现高重复频率高功率输出，然其最高脉冲能量仍为2J；还有采用将两路平行钬激光通过透镜耦合进入光纤，其最理想的状况相当于光束直径加倍到10mm，由于光纤的纤芯直径和数值孔径是受限的，故仍有着入射角增大一倍后非常不利于光的耦合之缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服上述各种技术方案的局限性，提供一种于每根掺铬铥钬钇铝石榴石晶体承受能量不变的前提之下，输出功率倍增的窄脉冲钬激光器。
为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为，窄脉冲钬激光器由谐振腔反射镜及其之间的泵浦组件组成，其中的泵浦组件由棒长115mm、棒直径5mm的掺铬铥钬钇铝石榴石晶体、陶瓷漫反射聚光腔和激励源构成，特别是：
所述谐振腔反射镜为表面镀有2100nm全反膜的第一全反镜、第二全反镜、第三全反镜和45゜角全反镜，以及一面镀有2100nm增透膜、另一面镀有2100nm的50％透过膜的45゜角半反镜；
所述泵浦组件为泵浦参数相同的第一泵浦组件和第二泵浦组件；
所述第一泵浦组件发射光路的一端置有第一全反镜，另一端置有45゜角全反镜、45゜角半反镜和第三全反镜；
所述第二泵浦组件发射光路的一端置有第二全反镜，另一端置有45゜角半反镜、第三全反镜和45゜角全反镜。
作为窄脉冲钬激光器的进一步改进：
优选地，45゜角全反镜的表面镀有的2100nm全反膜为45°2100nm全反膜。
优选地，45゜角半反镜的一面镀有的2100nm增透膜为45°2100nm增透膜。
优选地，泵浦参数为掺铬铥钬钇铝石榴石晶体的长度和直径，聚光腔的材质和尺寸，以及激励源的种类和泵浦功率。
相对于现有技术的有益效果是：
采用这样的结构后，本发明基于激光具有的相位、光强、偏振及光谱等特性，在选用泵浦参数相同的两只泵浦组件的基础上，利用构成谐振腔反射镜的光学元件的折射、反射及衍射效应，将多束单元激光不仅耦合成了一束更高功率的激光输出，也同时增加了激光的亮度，使激光器的总体性能获得了极大的提升。经实测验证，其完全达到了于每根掺铬铥钬钇铝石榴石晶体承受能量不变和输出的光束质量也不变——光束的直径不变、发散角不变的前提之下，而输出的激光能量为如图1所示现有技术的两倍——高达4J，且激光的亮度也增加了两倍。从而使本发明极易于广泛地商业化应用于泌尿系统的碎石领域，且还可以向多路相干耦合光源拓展。
附图说明
图1是现有技术的一种基本结构示意图。
图2是本发明的一种基本结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。
参见图2，窄脉冲钬激光器的构成如下：
本发明由谐振腔反射镜及其之间的泵浦组件组成，其中的泵浦组件由棒长115mm、棒直径5mm的掺铬铥钬钇铝石榴石晶体、陶瓷漫反射聚光腔和激励源构成；其中：
谐振腔反射镜为表面镀有2100nm全反膜的第一全反镜M1、第二全反镜M2、第三全反镜M3和45゜角全反镜M4，以及一面镀有2100nm增透膜、另一面镀有2100nm的50％透过膜的45゜角半反镜M5；其中的45゜角全反镜M4的表面镀有的2100nm全反膜为45°2100nm全反膜，45゜角半反镜M5的一面镀有的2100nm增透膜为45°2100nm增透膜。
泵浦组件为泵浦参数相同的第一泵浦组件1和第二泵浦组件2；其中的泵浦参数为掺铬铥钬钇铝石榴石晶体的长度和直径，聚光腔的材质和尺寸，以及激励源的种类和泵浦功率。
第一泵浦组件1发射光路的一端置有第一全反镜M1，另一端置有45゜角全反镜M4、45゜角半反镜M5和第三全反镜M3。
第二泵浦组件2发射光路的一端置有第二全反镜M2，另一端置有45゜角半反镜M5、第三全反镜M3和45゜角全反镜M4。
本发明工作时，由第一全反镜M1、第一泵浦组件1、45゜角全反镜M4、45゜角半反镜M5和第三全反镜M3构成的第一激光部件输出的激光到达45゜角半反镜M5后，其能量中的50％经45゜角半反镜M5反射输出、另50％透过45゜角半反镜M5至第三全反镜M3，并由第三全反镜M3反射回45゜角半反镜M5后，再由45゜角半反镜M5将其一分为二，即25％反馈给第二激光部件、另25％反馈给第一激光部件。
同样，由第二全反镜M2、第二泵浦组件2、45゜角半反镜M5、第三全反镜M3和45゜角全反镜M4构成的第二激光部件，其输出激光能量中的50％透过45゜角半反镜M5输出、另50％被45゜角半反镜M5反射至第三全反镜M3，并由第三全反镜M3反射回45゜角半反镜M5后，再由45゜角半反镜M5将其一分为二，即25％反馈给第二激光部件、另25％反馈给第一激光部件。
由第一激光部件和第二激光部件组装成的本发明最终输出的激光能量由各自输出的两个50％，以及反馈后输出的四个25％耦合而成，即耦合成为200％——4J的相干耦合激光3输出。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的窄脉冲钬激光器进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种窄脉冲钬激光器，由谐振腔反射镜及其之间的泵浦组件组成，其中的泵浦组件由棒长115mm、棒直径5mm的掺铬铥钬钇铝石榴石晶体、陶瓷漫反射聚光腔和激励源构成，其特征在于：
所述谐振腔反射镜为表面镀有2100nm全反膜的第一全反镜(M1)、第二全反镜(M2)、第三全反镜(M3)和45゜角全反镜(M4)，以及一面镀有2100nm增透膜、另一面镀有2100nm的50％透过膜的45゜角半反镜(M5)；
所述泵浦组件为泵浦参数相同的第一泵浦组件(1)和第二泵浦组件(2)；
所述第一泵浦组件(1)发射光路的一端置有第一全反镜(M1)，另一端置有45゜角全反镜(M4)、45゜角半反镜(M5)和第三全反镜(M3)；
所述第二泵浦组件(2)发射光路的一端置有第二全反镜(M2)，另一端置有45゜角半反镜(M5)、第三全反镜(M3)和45゜角全反镜(M4)。
2.根据权利要求1所述的窄脉冲钬激光器，其特征是45゜角全反镜(M4)的表面镀有的2100nm全反膜为45°2100nm全反膜。
3.根据权利要求1所述的窄脉冲钬激光器，其特征是45゜角半反镜(M5)的一面镀有的2100nm增透膜为45°2100nm增透膜。
4.根据权利要求1所述的窄脉冲钬激光器，其特征是泵浦参数为掺铬铥钬钇铝石榴石晶体的长度和直径，聚光腔的材质和尺寸，以及激励源的种类和泵浦功率。
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