CN112657068B - 一种紧凑型多波长激光针刺仪 - Google Patents
一种紧凑型多波长激光针刺仪 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种紧凑型多波长激光针刺仪，通过提供多种整形系统，或对光路元件的具体位置进行了改进，缩短了光束传播路径，从而缩短了光学系统的长度，减小了光学系统的体积，使得整个光源系统紧凑，另一方面光路的缩短也使得光源系统可以集成更多的半导体激光单元，方便医生在临床治疗过程中多个穴位的配伍使用。
Description
技术领域
本发明涉及激光治疗领域，具体而言属于一种激光针刺仪。
背景技术
20世纪60年代，Mester提出弱激光具有生物刺激作用后，低强度激光的生物刺激效应逐渐被不断证实。针刺是传统医学的一种治疗方法，是指使用不同的针具，通过一定的手法刺激人体穴位，激发经络气血，以调节整体功能。自激光的生物刺激效应被发现以来，越来越多的研究集中在以激光束代替针具，对穴位进行有效的刺激。
在临床治疗中，人体主要穴位共有365个，且分别位于皮下不同深度。根据临床针刺穴位最浅进针量的统计可以得知，52％的穴位在皮下12.5mm身处，38.5％的穴位在皮下25nm身处，而9.5％的穴位在皮下37.5mm处。位于头面部穴位一般比较浅，四肢分布的穴位相对头面部更深一些，而人体腹部和背部的穴位则距离皮下最远，需要更深的进针量。在临床中使用激光针刺时，不同波长对人体的穿透深度不同。现有技术中据此制成的多波长激光针刺仪，将多个不同波长的半导体激光光源利用衍射光栅进行集合，在光路中对光栅的两端通过每个半导体激光器和输出耦合镜，在每个半导体激光单元的外部形成一个激光腔，每一个半导体激光器发出的光束被透镜准直后经过衍射光栅，一部分透射光被输出耦合镜反射反馈回光路中，形成激光振荡使得波长锁定不变，另一部分光透射过输出耦合镜进行输出，以进入到多路光纤中对应的一路，用于对穴位进行照射。从而在一个激光针刺仪器中集合了多个不同波长的激光，满足多穴位治疗以及不同穴位针刺深度不同的需求。
需要注意的是，治疗过程中医生往往会选取多个穴位配伍同时针刺，以提高治疗效果，每一次治疗过程中针刺的穴位数量根据病情、年龄等差异可能在10～50个之间，即多波长激光针刺仪中的半导体激光光源数量需求在10～50个。而现有的多波长激光针刺仪，如说明书附图1所示，在多个半导体激光光源组成的激光阵列后设置准直透镜，将激光阵列发出的光束聚焦后入射在衍射光栅处，准直透镜与离激光阵列、衍射光栅的距离均为透镜焦距，当激光阵列中包含不同波长的光源数量越多时，因为准直光源发出的激光束将导致整个光路系统体积过大，不利于多波长激光针刺仪光路系统的封装。
发明内容
针对现有技术的上述不足之处，本发明提出一种紧凑型多波长激光针刺仪，具体技术方案如下。
一种紧凑型多波长激光针刺仪，沿光路行进方向包括多个由不同波长的半导体激光光源组成的激光阵列、整形系统、第一透镜、光栅、第二透镜、输出耦合镜、多路光纤以及光纤吸盘，所述输出耦合镜为部分反射部分透射镜；多个半导体激光光源发出的光束经过整形系统再被第一透镜准直后进入衍射光栅，多个光束被光栅衍射后以不同衍射角透过衍射光栅向后传输，被第二透镜准直后成为多束相互平行的激光光束到达输出耦合镜，一部分光线被输出耦合镜反射后反馈回光路中到达各自对应的出射半导体光源，形成激光振荡从而实现波长锁定，另一部分光线从输出耦合镜透过后分别进入多路光纤中的一路对应光纤，并进入对应的光纤吸盘。
优选地，所述第一透镜的焦距为F1，所述整形系统使得激光阵列到第一透镜的距离小于F1。
优选地，所述整形系统包括多个微会聚透镜，在每个半导体激光光源后均对应设置一个微会聚透镜，用于对每个半导体光源发出的光束进行会聚。
优选地，整形系统包括多个快轴和/或慢轴准直镜，其设置成在每个半导体激光光源之后均有快轴和/或慢轴准直镜以及微会聚透镜。
优选地，所述整形系统包括两个会聚透镜，第一会聚透镜与第二会聚透镜之间的距离为第一会聚透镜和第二会聚透镜的焦距之和。
一种紧凑型多波长激光针刺仪，沿光路行进方向包括多个不同波长的半导体激光光源组成的激光阵列、第一透镜、光栅、第二透镜、输出耦合镜、多路光纤以及光纤吸盘，所述输出耦合镜为部分反射部分透射镜；多个半导体激光光源发出的光束被第一透镜准直后进入衍射光栅，多个光束被光栅衍射后以不同衍射角透过衍射光栅向后传输，被第二透镜准直后成为多束相互平行的激光光束到达输出耦合镜，一部分光线被输出耦合镜反射后反馈回光路中到达各自对应的出射半导体光源，形成激光振荡从而实现波长锁定，另一部分光线从输出耦合镜透过后分别进入多路光纤中的一路对应光纤，并进入对应的光纤吸盘；所述第一透镜的焦距为F1，所述激光阵列到所述第一透镜的距离等于F1，所述第一透镜到所述光栅的距离小于F1，使得所述激光阵列发出的多束光束在光栅不同位置被衍射。
优选地，所述衍射光栅相对于光轴倾斜放置。
优选地，所述衍射光栅为平面衍射光栅，所述衍射光栅可以是多层介质膜光栅。
其中，衍射光栅的光栅常数为d，每一束激光被衍射后均满足光栅方程，d(sinθ1+sinθ2)＝mλ，
其中，λ为每一激光束的波长，θ1为激光束在衍射光栅的入射角，θ2为激光束被衍射之后的衍射角，m表示衍射级次。
所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有负光焦度。
优选地，所述第一透镜的焦距小于第二透镜的焦距。
多波长激光针刺仪还包括多个驱动电路和一个控制电路，每个驱动电路分别与激光阵列中的一个半导体激光源连接，所述控制电路与所述多个驱动电路连接，用于驱动一个或多个半导体激光光源工作。
根据以上技术方案，本发明提供了多种整形系统，或对光路元件的具体位置进行了改进，缩短了光束传播路径，从而缩短了光学系统的长度，减小了光学系统的体积，使得整个光源系统紧凑，另一方面光路的缩短也使得光源系统可以集成更多的半导体激光单元，方便医生在临床治疗过程中多个穴位的配伍使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是多波长激光针刺仪的一种现有结构图；
图2是本发明所提供的第一实施例多波长激光针刺仪结构图；
图3是本发明所提供的第二实施例多波长激光针刺仪结构图；
图4是本发明所提供的第三实施例多波长激光针刺仪结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
如图2所示，本实施例展示了一种紧凑型多波长激光针刺仪。沿光路行进方向依次包括多个不同波长的半导体激光光源组成的激光阵列1、整形系统2、第一透镜3、光栅4、第二透镜5、输出耦合镜6、多路光纤7以及光纤吸盘。其中，光栅4相对于光轴倾斜放置，例如，光栅4与光轴之间的夹角为45°，输出耦合镜为6部分反射部分透射镜。激光阵列1包括多个半导体激光光源，共涉及三种不同的波长的激光λ1、λ2、λ3，分别用于照射头面部、四肢、背腹部的穴位。多个半导体激光束经过整形系统2整形之后，各自被第一透镜3准直聚焦进入衍射光栅4，光栅4为平面衍射光栅，例如多层介质膜光栅。衍射光栅的光栅常数为d，每一束激光被衍射后均满足光栅方程，
d(sinθ1+sinθ2)＝mλ，
其中，λ为每一激光束的波长，θ1为激光束在衍射光栅的入射角，θ2为激光束被衍射之后的衍射角，m表示衍射级次。根据上述公式对每一激光束选择合适的入射角，使得多束激光经过光栅之后衍射角不同而分开，继续向前传输。
各个光束以不同衍射角透过衍射光栅3向后传输，随后被第二透镜4准直后成为多束相互平行的激光光束到达输出耦合镜5，多束光线中一部分被输出耦合镜5反射后反馈回光路中到达各自对应的半导体光源，在各个半导体光源和输出耦合镜之间形成振荡腔，从而使得该波长在振荡腔内稳定振荡，以实现该波长的锁定；另一部分光线从输出耦合镜透过后分别进入多路光纤6中的一路对应光纤，并进入对应的光纤吸盘，用于临床中对穴位进行照射。
对于整形系统2，整形系统包括多个微会聚透镜，分别对应设置在每个半导体激光光源之后，用于对每个半导体光束进行会聚，第一透镜3的焦距为F1，通过预先对每束激光的会聚，使得激光阵列与第一透镜3之间的举例小于其焦距F1，从而使得激光针刺仪可以集成更多的激光光源用于医生治疗时进行穴位配伍，并且避免了光路系统的长路因为集成光源过多而增长过大，缩短了光路长度，从而使得光源系统更为紧凑。
另外，整形系统还可以包括多个快轴和/或慢轴准直镜以及微会聚透镜，其设置成在每个半导体激光光源之后均有快轴和/或慢轴准直镜以及微会聚透镜，除了对光束进行会聚之外，还可以对每个激光束的快轴慢轴发散角进行校正，改善光束质量，方便其耦合进入光纤中。
其中，第一透镜3具有正光焦度，第二透镜5具有负光焦度。
另外，多波长激光针刺仪还包括多个驱动电路，每个驱动电路分别与激光阵列中的一个半导体激光源连接，用于发射不同波长的激光。多波长激光针刺仪还包括一个控制电路，控制电路与多个驱动电路连接，用于驱动一个或多个半导体激光器工作。
根据人体不同位置穴位深度的不同，针刺仪中激光三种波长分别为600nm-700nm、800-830nm、900nm-1000nm。
为了将输出耦合镜输出的多个光束更高效得耦合进入光纤，第一透镜的焦距大于第二透镜的焦距。
实施例2
在本实施例2中，如图3所示，整形系统包括两个会聚透镜21、22，第一会聚透镜21与第二会聚透镜22之间的距离为第一会聚透镜和第二会聚透镜的焦距之和，通过上述两个会聚透镜构成一个缩束系统，用于对激光阵列发出的激光束进行压缩，从而缩短光路长度，减小了光源系统的体积，同时可以在激光阵列内集成更多的半导体激光源，方便医生在治疗时进行多个穴位的配伍使用。
实施例3
如图4所示，一种紧凑型多波长激光针刺仪。沿光路行进方向依次包括多个不同波长的半导体激光光源组成的激光阵列1、第一透镜3、光栅4、第二透镜5、输出耦合镜6、多路光纤7以及光纤吸盘,。其中第一透镜3的焦距为F1，第一透镜3与激光阵列1的距离等于焦距F1，而第一透镜3与光栅4之间的距离小于焦距F1，使得多个光束在聚焦之前到达光栅，且在光栅的不同位置被衍射，被衍射后出射角仍然符合光栅方程，选择合适的入射角，使得各个光束被衍射后均以不同角度被射出。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种紧凑型多波长激光针刺仪，其特征在于，沿光路行进方向包括多个由不同波长的半导体激光光源组成的激光阵列、整形系统、第一透镜、光栅、第二透镜、输出耦合镜、多路光纤以及光纤吸盘，所述输出耦合镜为部分反射部分透射镜；多个半导体激光光源发出的光束经过整形系统再被第一透镜准直后进入衍射光栅，多个光束被光栅衍射后以不同衍射角透过衍射光栅向后传输，被第二透镜准直后成为多束相互平行的激光光束到达输出耦合镜，一部分光线被输出耦合镜反射后反馈回光路中到达各自对应的出射半导体光源，形成激光振荡从而实现波长锁定，另一部分光线从输出耦合镜透过后分别进入多路光纤中的一路对应光纤，并进入对应的光纤吸盘；所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有负光焦度，所述第一透镜的焦距小于第二透镜的焦距。
2.如权利要求1所述的一种紧凑型多波长激光针刺仪，其特征在于，所述第一透镜的焦距为F1，所述整形系统使得激光阵列到第一透镜的距离小于F1。
3.如权利要求2所述的一种紧凑型多波长激光针刺仪，其特征在于，所述整形系统包括多个微会聚透镜，在每个半导体激光光源后均对应设置一个微会聚透镜，用于对每个半导体光源发出的光束进行会聚。
4.如权利要求3所述的一种紧凑型多波长激光针刺仪，其特征在于，整形系统包括多个快轴和/或慢轴准直镜，其设置成在每个半导体激光光源之后均有快轴和/或慢轴准直镜以及微会聚透镜。
5.如权利要求1所述的一种紧凑型多波长激光针刺仪，其特征在于，所述整形系统包括两个会聚透镜，第一会聚透镜与第二会聚透镜之间的距离为第一会聚透镜和第二会聚透镜的焦距之和。
6.一种紧凑型多波长激光针刺仪，其特征在于，沿光路行进方向包括多个不同波长的半导体激光光源组成的激光阵列、第一透镜、光栅、第二透镜、输出耦合镜、多路光纤以及光纤吸盘，所述输出耦合镜为部分反射部分透射镜；多个半导体激光光源发出的光束被第一透镜准直后进入衍射光栅，多个光束被光栅衍射后以不同衍射角透过衍射光栅向后传输，被第二透镜准直后成为多束相互平行的激光光束到达输出耦合镜，一部分光线被输出耦合镜反射后反馈回光路中到达各自对应的出射半导体光源，形成激光振荡从而实现波长锁定，另一部分光线从输出耦合镜透过后分别进入多路光纤中的一路对应光纤，并进入对应的光纤吸盘；所述第一透镜的焦距为F1，所述激光阵列到所述第一透镜的距离等于F1，所述第一透镜到所述光栅的距离小于F1，使得所述激光阵列发出的多束光束在光栅不同位置被衍射；所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有负光焦度，所述第一透镜的焦距小于第二透镜的焦距。
7.如权利要求1-6之一所述的一种紧凑型多波长激光针刺仪，其特征在于，所述衍射光栅为平面衍射光栅或多层介质膜光栅，所述衍射光栅相对于光轴倾斜放置。
8.如权利要求1-6之一所述的一种紧凑型多波长激光针刺仪，其特征在于，衍射光栅的光栅常数为d，每一束激光被衍射后均满足光栅方程，d(sinθ1+sinθ2)＝mλ，其中，λ为每一激光束的波长，θ1为激光束在衍射光栅的入射角，θ2为激光束被衍射之后的衍射角，m表示衍射级次。
9.如权利要求1-6中之一所述的一种紧凑型多波长激光针刺仪，其特征在于，所述紧凑型多波长激光针刺仪还包括多个驱动电路和一个控制电路，每个驱动电路分别与激光阵列中的一个半导体激光源连接，所述控制电路与所述多个驱动电路连接，用于驱动一个或多个半导体激光光源工作。
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