CN109950779A - 用于激光眼底光凝治疗的五波长激光光源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于激光眼底光凝治疗的五波长激光光源，包括机体，机体内从左至右依次设置有泵浦源、全反镜片、Nd:YAlO3晶体、Q开关、YVO4晶体、BBO晶体、输出镜片、耦合透镜系统和光纤，耦合透镜系统包括耦合透镜，全反镜片和输出镜片构成振荡腔；泵浦源、全反镜片、Nd:YAlO3晶体、Q开关、YVO4晶体、BBO晶体、输出镜片和耦合透镜的轴向中心线重合；通过旋转BBO晶体，使BBO晶体的通光方向与对应波长输出所需相位匹配角度一致，从而选择实现激光谐振腔内对应基频光或各阶斯托克斯光的混频，对应输出不同波长的可见波段激光。上述技术方案，结构设计合理、结构简单、制造成本低、光学元件少、稳定性好且实用性好。
Description
技术领域
本发明涉及激光设备技术领域，具体涉及一种用于激光眼底光凝治疗的五波长激光光源。
背景技术
眼底病是眼科医学领域最常见病多发疾病。目前，激光治疗眼底病已经积累了丰富的临床经验，并具有显著疗效。可见光多波长可选激光器在眼科疾病的治疗中，相比单一波长激光在眼底病治疗中能够克服眼屈光介质混浊的障碍，不同波长和颜色激光针对不同的眼底疾病治疗可发挥其优势。针对不同病变组织对不同的颜色光吸收特性，选用不同波长激光进行治疗，可提高治疗效果，降低对组织的损伤，扩大了眼科临床的诊疗范围：比如：绿光是眼底治疗最基础的激光，经临床验证极易通过透明的眼内介质，准确作用在含黑色素的视网膜色散上皮，所以适合糖尿病视网膜病变获视网膜静脉阻塞的全视网膜光凝；黄光被叶黄素吸收小，血红素吸收高，易于穿透核硬化白内障，主要用于治疗微动脉瘤及黄斑水肿的血管病灶；红光能极好的穿透血红素，主要应用于脉络膜黑色素瘤及其他深处的色散病灶，同时也是治疗早产儿视网膜病变的优选激光。
多波长氪激光治疗机较早进入眼科临床，是目前较广泛使用的眼底病多波长激光治疗设备。但是,氪激光属于气体激光，有体积庞大、效率低，稳定性和可靠性较差等缺点。随着激光技术的发展，半导体泵浦全固态多波长激光器由于具有体积小、效率高、稳定性好、可靠性高、寿命长等优点，开始应用于眼底病治疗。目前应用报道较多的是基于同一激光晶体中掺杂离子在不同能级跃迁下发射不同波长相干光，再分别通过不同非线性光学晶体变频实现不同颜色的多波长可见波段激光输出(中国医疗器械杂志，36，326-328(2012)；激光与光电子学进展，46，65-67(2009))。在一定程度上克服了以往固体激光器输出波长单一的缺陷，同时也克服了以往氪多波长激光治疗设备的不足，而且扩大了眼底病治疗的适应症范围。
但是，目前应用的半导体泵浦全固态多波长激光器为了实现掺杂离子在不同能级跃迁，需要采用不同的谐振腔；进一步实现不同颜色激光输出需要通过多块个变频模块。不同颜色多波长激光获得还是较为复杂,所需的光学元件也较多，使得成本较高，系统不稳定。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构设计合理、结构简单、制造成本低、光学元件少、稳定性好且实用性好的用于激光眼底光凝治疗的五波长激光光源。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种用于激光眼底光凝治疗的五波长激光光源，包括机体，所述机体内从左至右依次设置有泵浦源、全反镜片、Nd:YAlO3晶体、Q开关、YVO4晶体、BBO晶体、输出镜片、耦合透镜系统和光纤，所述耦合透镜系统包括耦合透镜，所述全反镜片和输出镜片之间构成振荡腔；所述泵浦源、全反镜片、Nd:YAlO3晶体、Q开关、YVO4晶体、BBO晶体、输出镜片和耦合透镜的轴向中心线重合设置；通过旋转BBO晶体，使BBO晶体的通光方向与对应波长输出所需相位匹配角度一致，从而选择实现激光谐振腔内对应基频光或各阶斯托克斯光的混频，对应输出不同波长的可见波段激光。
本发明进一步设置为：所述BBO晶体底部设置有水平旋转调节台，所述BBO晶体放置在水平旋转调节台上，所述水平旋转调节台的旋转角度大于3度。通过本设置，通过微调水平旋转调节台控制BBO晶体旋转角度，结构简单，操作方便和稳定性好。
本发明还进一步设置为：所述全反镜片上镀有从1.08微米到1.34微米波段激光的高反膜；输出镜片上镀有从1.08微米到1.34微米波段激光的高反膜和从0.54微米到0.67微米波段激光的高透膜。实现1080nm波长的基频光和1195nm波长的一阶斯托克斯光和1337nm波长的二阶斯托克斯光同时在全反镜片和输出镜片组成的激光腔内振荡，有利于三个波长激光的腔模式匹配。
YVO4晶体靠近输出镜片的端面镀从1.08微米到1.34微米波段激光的增透膜和从0.54微米到0.67微米波段激光的高反膜。这个设计可实现BBO倍频或和频实现的可见波段激光全从输出镜片输出，同时可减少腔内再插入反射镜片引起的插入损耗，有利于提高输出激光效率。
YVO4晶体靠近全反镜片的端面和Nd:YAlO3晶体两端面均镀从1.08微米到1.34微米波段激光的增透膜；BBO晶体两端面镀1.08微米到1.34微米波段激光的增透膜和从0.54微米到0.67微米波段激光的透膜来减少表面的剩余反射。
本发明还进一步设置为：所述BBO晶体按相位匹配角θ(通光方向与晶轴Z轴的夹角)为20°到21°的角度切割加工而成。但成20°到21°的相位匹配角加工可减少在二阶斯托克斯光1337nm波长参与变频时的BBO晶体表面剩余反射损耗，可使红光激光输出功率更高。
本发明还进一步设置为：所述Q开关是对1.08微米到1.34微米波段高透过率的声光Q开关。
本发明还进一步设置为：所述泵浦源为输出波长为808纳米或者880纳米的半导体激光器。
本发明的优点是：与现有技术相比，本发明结构设置更加合理，整个机体中使用Nd:YAlO3晶体与YVO4晶体组合的分离拉曼结构来实现相对于Nd:YVO4晶体自拉曼结构具有不一样的基频和各阶斯托克斯激光波长，可通过变频获得更丰富颜色的激光输出。对应的波长倍频或和频可实现粉红色、红色、橙色、黄色和绿色五种颜色的激光输出。再使用按20°到21°匹配角度切割BBO晶体，通过微调角度可实现不同波长之间的混频输出不同可见波段激光。
YVO4晶体端面直接镀从1.08微米到1.34微米波段激光的增透膜和从0.54微米到0.67微米波段激光的高反膜用来反射反方向传输的可见波段激光，可减少插入反射镜而引入的插入损耗，对实现激光的高效输出非常有利。结构设计合理、所需的光学元件较少，可以大大降低成本，系统稳定性好，操作方便，实用性好。
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例激光器输出的波长示意图。
具体实施方式
在本实施例的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1和图2，本发明公开的一种用于激光眼底光凝治疗的五波长激光光源，包括机体，所述机体内从左至右依次设置有泵浦源1、全反镜片2、Nd:YAlO3晶体3、Q开关4、YVO4晶体5、BBO晶体6、输出镜片8、耦合透镜系统和光纤10，所述耦合透镜系统包括耦合透镜9，所述全反镜片2和输出镜片8之间构成振荡腔，实现基频激光、一阶斯托克斯光和二阶斯托克斯光同时在振荡腔内振荡；所述泵浦源1、全反镜片2、Nd:YAlO3晶体3、Q开关4、YVO4晶体5、BBO晶体6、输出镜片8和耦合透镜9的轴向中心线重合设置；通过旋转BBO晶体6，使BBO晶体6的通光方向与对应波长输出所需相位匹配角度一致，从而选择实现激光谐振腔内对应基频光或各阶斯托克斯光的混频，对应输出不同波长的可见波段激光。
作为优选的，所述BBO晶体6底部设置有水平旋转调节台7，所述BBO晶体6放置在水平旋转调节台7上，所述水平旋转调节台7的旋转角度大于3度。
为使本发明结构设置更加合理，作为优选的，本实施例所述全反镜片2上镀有从1.08微米到1.34微米波段激光的高反膜；输出镜片8上镀有从1.08微米到1.34微米波段激光的高反膜和从0.54微米到0.67微米波段激光的高透膜。实现1080nm波长的基频光和1195nm波长的一阶斯托克斯光和1337nm波长的二阶斯托克斯光同时在全反镜片和输出镜片组成的激光腔内振荡，有利于三个波长激光的腔模式匹配。
YVO4晶体5靠近输出镜片8的端面镀从1.08微米到1.34微米波段激光的增透膜和从0.54微米到0.67微米波段激光的高反膜。这个设计可实现BBO倍频或和频实现的可见波段激光全从输出镜片输出，同时可减少腔内再插入反射镜片引起的插入损耗，有利于提高输出激光效率。
YVO4晶体5靠近全反镜片2的端面和Nd:YAlO3晶体3两端面均镀从1.08微米到1.34微米波段激光的增透膜；BBO晶体6两端面镀1.08微米到1.34微米波段激光的增透膜和从0.54微米到0.67微米波段激光的透膜来减少表面的剩余反射。
所述BBO晶体6按相位匹配角θ(通光方向与晶轴Z轴的夹角)为20°到21°的角度切割加工而成。但成20°到21°的相位匹配角加工可减少在二阶斯托克斯光1337nm波长参与变频时的BBO晶体表面剩余反射损耗，可使红光激光输出功率更高。作为优选的，BBO晶体6为中国科学院福建物质结构研究所首创的一种新型非线性晶体，其结构为β-BaB2O4，该晶体具有较大的非线性系数(其非线性系数d11约为KDPd36的4倍),具有很高的光损伤阈值，从紫外到中红外范围内的非线性频率转换性能非常好。
所述Q开关4是对1.08微米到1.34微米波段高透过率的声光Q开关。
所述泵浦源1为输出波长为808纳米或者880纳米的半导体激光器。
实际应用时，在泵浦源作用下，Nd:YAlO3晶体在全反镜片和输出镜片组成的腔内形成1.08微米波段的基频光，并不断地振荡加强；当基频光强度达到YVO4晶体的拉曼转换阈值时，部分1.06微米波段的基频光通过一次拉曼频移产生1195nm的一阶斯托克斯光，同时在全反镜片和输出镜片组成的腔内振荡加强；当1195nm的一阶斯托克斯光的强度达到YVO4晶体的拉曼转换阈值时，部分YVO4晶体的一阶斯托克斯光再次通过拉曼频移产生1337nm的二阶斯托克斯光，也在全反镜片和输出镜片组成的腔内振荡加强。所以在全反镜片和输出镜片组成的腔内可同时存在着1064nm的基频光、1195nm的一阶斯托克斯光和1337nm的二阶斯托克斯光。Q开关主要用来实现调Q脉冲激光运转，提高腔内基频光和一、二阶斯托克斯光的峰值功率。表1给出了理论计算得到的各波长混频对应BBO晶体匹配角度，该匹配角度就是实现“波长组合”中激光倍频或和频时，通光方向与晶体Z轴夹角对应的值。振荡腔内各个波长的激光通过微调BBO晶体的角度，使得通光方向与晶体Z轴夹角与表1中“BBO匹配角度”值对应，即可实现不同波长之间的和频或各自的倍频，从而实现向表1中“输出波长”对应波长的可见波段激光的转换，YVO4晶体端面的镀膜用来反射反方向传输的可见波段激光，最终可见波段激光都由输出镜片输出。输出镜片输出可见波段激光通过透镜耦合到光纤里，再通过光纤输出实现眼底光凝治疗的应用。
表1：各波长混频对应BBO晶体匹配角度
本发明的优点是：与现有技术相比，本发明结构设置更加合理,整个机体中使用Nd:YAlO3晶体与YVO4晶体组合的分离拉曼结构来实现相对于Nd:YVO4晶体自拉曼结构具有不一样的基频和各阶斯托克斯激光波长，可通过变频获得更丰富颜色的激光输出。对应的波长倍频或和频可实现粉红色、红色、橙色、黄色和绿色五种颜色的激光输出。再使用按20°到21°匹配角度切割BBO晶体，通过微调角度可实现不同波长之间的混频输出不同可见波段激光。
YVO4晶体端面直接镀从1.08微米到1.34微米波段激光的增透膜和从0.54微米到0.67微米波段激光的高反膜用来反射反方向传输的可见波段激光，可减少插入反射镜而引入的插入损耗，对实现激光的高效输出非常有利。结构设计合理、所需的光学元件较少，可以大大降低成本，系统稳定性好，操作方便，实用性好。
上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于激光眼底光凝治疗的五波长激光光源，包括机体，其特征在于：所述机体内从左至右依次设置有泵浦源(1)、全反镜片(2)、Nd:YAlO3晶体(3)、Q开关(4)、YVO4晶体(5)、BBO晶体(6)、输出镜片(8)、耦合透镜系统和光纤(10)，所述耦合透镜系统包括耦合透镜(9)，所述全反镜片(2)和输出镜片(8)之间构成振荡腔；所述泵浦源(1)、全反镜片(2)、Nd:YAlO3晶体(3)、Q开关(4)、YVO4晶体(5)、BBO晶体(6)、输出镜片(8)和耦合透镜(9)的轴向中心线重合设置；通过旋转BBO晶体(6)，使BBO晶体(6)的通光方向与对应波长输出所需相位匹配角度一致，从而选择实现激光谐振腔内对应基频光或各阶斯托克斯光的混频，对应输出不同波长的可见波段激光。
2.根据权利要求1所述的一种用于激光眼底光凝治疗的五波长激光光源，其特征在于：所述BBO晶体(6)底部设置有水平旋转调节台(7)，所述BBO晶体(6)放置在水平旋转调节台(7)上，所述水平旋转调节台(7)的旋转角度大于3度。
3.根据权利要求2所述的一种用于激光眼底光凝治疗的五波长激光光源，其特征在于：所述BBO晶体(6)按相位匹配角的角度切割加工而成。
4.根据权利要求2所述的一种用于激光眼底光凝治疗的五波长激光光源，其特征在于：所述Q开关(4)是对1.08微米到1.34微米波段高透过率的声光Q开关。
5.根据权利要求2所述的一种用于激光眼底光凝治疗的五波长激光光源，其特征在于：所述泵浦源(1)为输出波长为808纳米或者880纳米的半导体激光器。
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| CN201910306311.3A Active CN109950779B (zh) | 2019-04-17 | 2019-04-17 | 用于激光眼底光凝治疗的五波长激光光源 |
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2019
- 2019-04-17 CN CN201910306311.3A patent/CN109950779B/zh active Active
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Application publication date: 20190628 Assignee: Wenzhou Ningguang Technology Co.,Ltd. Assignor: Wenzhou University Contract record no.: X2024330000119 Denomination of invention: Five wavelength laser source for laser fundus photocoagulation therapy Granted publication date: 20240510 License type: Common License Record date: 20240614 Application publication date: 20190628 Assignee: CHANGCHUN NEW INDUSTRIES OPTOELECTRONICS TECH. CO.,LTD. Assignor: Wenzhou University Contract record no.: X2024330000116 Denomination of invention: Five wavelength laser source for laser fundus photocoagulation therapy Granted publication date: 20240510 License type: Common License Record date: 20240614 |