CN113314936A - 一种多波长激光手术刀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多波长激光手术刀，包括控制器、激光源、光束整形模块、合束模块、光束传输模块和手持输出端模块；其中，激光源用于产生两组以上波长不同激光；光束整形模块用于将激光源产生的激光进行整形；合束模块用于将经光束整形模块整形后的激光合成一束后注入进光束传输模块；光束传输模块用于将经合束模块合成一束后的激光输出至手持输出端模块；手持输出端模块用于将经光束传输模块传输过来的激光进行输出；控制器用于控制激光源。本发明实现以多波长激光作为激光手术刀，能够适用不同应用场景，为相关患者进行手术，尤其是应对复杂手术，并于医疗人员根据具体症状病灶予以灵活使用不同波长激光进行更加精准的手术，从而提高治疗效果。

Description

一种多波长激光手术刀
技术领域
本发明涉及医疗仪器技术领域，特别涉及一种多波长激光手术刀。
背景技术
高精度、低附带损伤激光可作为激光刀，在组织细胞分离、精准外科手术等生物、医疗领域具有重要应用价值。目前常用的激光源主要为970nm的半导体激光源、1064nm掺钕固体激光源及2μm掺铥固体激光源。但现有激光手术刀多基于一种激光源提供的单一波长激光进行应用，而患者症状及病灶不同，基于单一波长激光的激光手术刀应用场景有限，若配置多种不同波长的激光手术刀，成本高且对于手术应用也非常不便。例如，970nm的半导体激光源成本低，可作用区域大，但是精度低、附带损伤大；1064nm掺钕固体激光源的穿透深度深，但不易控制。而近年发展起来的6.45μm激光，基于作用时产生的蛋白质结构变性与水吸收提供爆破力双重效应结合的激光消融机理，该波长激光切口清晰，其切除精度可达单细胞量级、附带损伤μm量级，是脑/脊椎微创手术等的理想选择。但是，由于6.45μm激光的精度高，作用于大范围区域时，其耗时较长。
因此，亟需研究开发出能够适用于不同场景需求的激光手术设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种多波长激光手术刀，能够采用多波长激光作为激光手术刀，以适用不同应用场景，为相关患者进行相关手术，从而提高治疗效果。
本发明解决技术问题的技术方案是：一种多波长激光手术刀，包括控制器、激光源、光束整形模块、合束模块、光束传输模块和手持输出端模块；其中，所述激光源用于产生两组以上激光，各组所述激光的波长不同；所述光束整形模块用于将所述激光源产生的激光进行整形；所述合束模块用于将经所述光束整形模块整形后的激光合成一束后注入进所述光束传输模块；所述光束传输模块用于将经所述合束模块合成一束后的激光输出至所述手持输出端模块；所述手持输出端模块用于将经所述光束传输模块传输过来的激光进行输出；所述控制器用于控制所述激光源。
进一步地，在本发明所述的多波长激光手术刀中，所述激光源和所述光束整形模块均有两组以上，所述激光源和所述光束整形模块的数量相同；各组所述激光源与各组所述光束整形模块分别一一对应连接；各组所述光束整形模块均分别与所述合束模块相连接。
优选地，在本发明所述的多波长激光手术刀中，所述手持输出端模块为穿刺针或者激光笔刀。
优选地，在本发明所述的多波长激光手术刀中，所述光束传输模块为光纤。
优选地，在本发明所述的多波长激光手术刀中，所述合束模块包括相连接的光谱合束元件和光学整形镜片，各组所述光束整形模块分别与所述光谱合束元件相连接。
优选地，在本发明所述的多波长激光手术刀中，所述合束模块包括合束器和两组以上光束传输元件，各组所述光束传输元件分别与所述合束器相连接，所述光束传输元件的数量与所述激光源和所述光束整形模块的数量相同；各组所述光束传输元件与各组所述光束整形模块分别一一对应连接。
进一步地，在本发明所述的多波长激光手术刀中，所述激光源产生的激光的波长为400nm～700nm和/或950nm～990nm和/或1064nm和/或2000nm～2200nm和/或6400nm～6500nm中任意两种或者两种以上。
优选地，在本发明所述的多波长激光手术刀中，所述激光源产生的激光的中至少有一组激光为6.45μm激光，所述6.45μm激光通过6.45μm激光源产生；所述6.45μm激光源包括相连接的至少三组激光谐振腔；在各组所述激光谐振腔中，至少有一组激光谐振腔中设有非线性光学介质，至少有两组激光谐振腔共用一组偏振片和一组激光增益结构。
较佳地，在本发明所述的多波长激光手术刀中，所述激光增益结构包括激光增益介质，所述激光增益介质由Tm:YAG晶体材料构成；所述非线性光学介质由ZGP晶体材料构成；所述偏振片为45度偏振片或者55.6度偏振片。
较佳地，在本发明所述的多波长激光手术刀中，在所述各组激光谐振腔中，至少有一组激光谐振腔为2.1μm激光的偏振谐振腔，设有非线性光学介质的激光谐振腔为6.45μm激光的谐振腔，所述6.45μm激光的谐振腔设置在一组所述2.1μm激光的偏振谐振腔的内部或者外部输出光路上。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：能够实现以多波长激光作为激光手术刀，以适用不同应用场景，为相关患者进行相关手术，尤其是应对复杂手术应用，并于医疗人员根据具体症状病灶予以灵活使用不同波长激光进行更加精准的手术，从而提高治疗效果。
附图说明
图1为本发明实施例1中多波长激光手术刀的结构示意图；
图2为本发明实施例2中多波长激光手术刀的结构示意图；
图3为本发明实施例3中多波长激光手术刀的结构示意图；
图4为本发明实施例4中多波长激光手术刀的结构示意图；
图5为本发明实施例7中多波长激光手术刀的6.45μm激光源的结构示意图；
图6为图5所示6.45μm激光源的第一激光增益结构的结构示意图(一)；
图7为图5所示6.45μm激光源的第一激光增益结构的结构示意图(二)；
图8为本发明实施例8中多波长激光手术刀的6.45μm激光源的结构示意图；
图9为本发明实施例10中多波长激光手术刀的6.45μm激光源的结构示意图；
图10为本发明实施例11中多波长激光手术刀的6.45μm激光源的结构示意图；
图11为本发明实施例12中多波长激光手术刀的6.45μm激光源的结构示意图(一)；
图12为本发明实施例12中多波长激光手术刀的6.45μm激光源的结构示意图(二)；
图13为本发明实施例13中多波长激光手术刀的6.45μm激光源的结构示意图(一)；
图14为本发明实施例13中多波长激光手术刀的6.45μm激光源的结构示意图(二)；
图15为本发明实施例14中6.45μm激光源的第二激光增益结构的结构示意图(一)；
图16为本发明实施例14中6.45μm激光源的第二激光增益结构的结构示意图(二)；
图中所示：
1-控制器，2-激光源，3-光束整形模块，4-合束模块，5-光束传输模块，6-手持输出端模块；
2-1-第一激光源，2-2-第二激光源，3-1-第一光束整形模块，3-2-第二光束整形模块，401-光谱合束元件；
2-3-第三激光源，2-4-第四激光源，3-3-第三光束整形模块，3-4-第四光束整形模块，402-A光束传输元件，403-B光束传输元件，404-合束器；
20101-第一高反镜，20102-第一激光增益结构，20103-第一偏振片，20104-第一输入镜，20105-第一非线性光学介质，20106-第一M输出镜，20107-第一N输出镜；
2010201-第一泵源，2010202-第一激光增益介质，2010203-第一散热装置；
20201-第二高反镜，20202-第二激光增益结构，20203-第二偏振片，20204-第二输入镜，20205-第二非线性光学介质，20206-第二M输出镜，20207-第二N输出镜，20208-第二W输出镜，20209-光束整形元件，20210-隔离元件；
2020201-第二泵源，2020202-第二激光增益介质，2020203-第二散热装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在附图中示出了根据本发明实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
实施例1
如图1所示，本发明的一种多波长激光手术刀，包括控制器1、激光源2、光束整形模块3、合束模块4、光束传输模块5和手持输出端模块6；其中，所述激光源2用于产生两组以上激光，各组所述激光的波长不同；所述光束整形模块3用于将激光源2产生的激光进行整形；所述合束模块4用于将经光束整形模块3整形后的激光合成一束后注入进光束传输模块5；所述光束传输模块5用于将经合束模块4合成一束后的激光输出至手持输出端模块6；所述手持输出端模块6用于将经光束传输模块5传输过来的激光进行输出；所述控制器1用于控制激光源2。
在上述实施例中，为更充分地实现多种不同波长激光的输出，优选地，所述激光源2和光束整形模块3均有两组以上，所述激光源2和光束整形模块3的数量相同；各组激光源2与各组光束整形模块3分别一一对应连接；各组光束整形模块3均分别与合束模块4相连接。较佳地，所述手持输出端模块6为穿刺针或者激光笔刀；所述光束传输模块5为光纤。
在应用上述实施例的本发明多波长激光手术刀时，通过激光源2产生两组以上波长不同的激光，各组激光先通过各自对应连接的光束整形模块3进行整形并在整形后分别进入合束模块4，所述合束模块4将整形后的各组激光合成一束后注入进光束传输模块5，合成一束后的激光再经光束传输模块5传输至手持输出端模块6，然后经手持输出端模块6输出；在此应用中，通过所述控制器1控制激光源2的电源电流等控制参数，从而控制激光源2的开启和关闭及其激光输出功率调节。通过上述应用，能够实现同时具有多个波长的激光的输出，以此多波长激光作为激光手术刀，作用于生物组织并基于不同激光作用原理实现病灶去除，能够适用于不同应用场景，更利于应对复杂手术，更便于医疗人员根据具体症状病灶予以灵活使用不同波长激光束进行更加精准的手术，进而提高治疗效果。
实施例2
本发明的一种多波长激光手术刀，基本结构设置同上述实施例1，为保障各组激光的高效且高功率输出，其中，所述合束模块4包括相连接的光谱合束元件401和光学整形镜片，各组光束整形模块3分别与所述光谱合束元件401相连接，其中，所述光谱合束元件401和光学整形镜片可采用现有配套组装方式设置，较佳地，所述光谱合束元件401为光栅或者色散棱镜。
具体地，以激光源2和光束整形模块3均有两组为例，如图2所示，两组激光源分别为第一激光源2-1和第二激光源2-2，两组光束整形模块分别为第一光束整形模块3-1和第二光束整形模块3-2，其中，所述第一激光源2-1和所述第一光束整形模块3-1相连接，所述第二激光源2-2和所述第二光束整形模块3-2相连接，所述第一光束整形模块3-1和所述第二光束整形模块3-2分别与所述光谱合束元件401相连接，其中，配套设置的所述光谱合束元件401和光学整形镜片(图中未示)组装而成的合束模块4再依次与所述光束传输模块5和所述手持输出端模块6相连接。具体应用同上述实施例1，其中，所述第一激光源2-1产生的第一组激光通过所述第一光束整形模块3-1进行整形，所述第二激光源2-2产生的第二组激光通过所述第二光束整形模块3-2进行整形，整形后的第一组激光进入所述光谱合束元件401，整形后的第二组激光进入所述光谱合束元件401；经所述光谱合束元件401和光学整形镜片组合作用，使所述第一组激光和第二组激光合成一束后注入进所述光束传输模块，合成一束后的激光再经所述光束传输模块5传输至所述手持输出端模块6，然后经所述手持输出端模块6输出。在此应用中，通过所述控制器1(图2中未示)控制各组激光源2的开启和关闭及其激光输出功率调节。所述第一组激光和第二组激光为波长不同的两组激光，以此经过上述处理的两组不同波长激光作为激光手术刀，对患者进行手术，更加高效且适应性更大。
实施例3
本发明的一种多波长激光手术刀，基本结构设置同上述实施例1，为增强不同波长激光的组合效果，保障各组激光的高效且高功率输出，其中，所述合束模块4包括合束器404和两组以上光束传输元件，各组所述光束传输元件分别与所述合束器404相连接，所述光束传输元件的数量与所述激光源2和所述光束整形模块3的数量相同，各组所述光束传输元件与各组所述光束整形模块3分别一一对应连接；较佳地，各组所述光束传输元件均为光纤，所述合束器404为光纤合束器，以使各不同波长激光合束效果得到增强。
具体地，如图3所示，以激光源2和光束整形模块3均有两组为例，所述合束模块4相应地包括合束器404和两组光束传输元件，所述两组激光源分别为第三激光源2-3和第四激光源2-4，两组光束整形模块分别为第三光束整形模块3-3和第四光束整形模块3-4，所述两组光束传输元件分别为A光束传输元件402和B光束传输元件403；其中，所述第三激光源2-3和所述第三光束整形模块3-3相连接，所述第四激光源2-4和所述第四光束整形模块3-4相连接，所述第三光束整形模块3-3和所述A光束传输元件402相连接，所述第四光束整形模块3-4和B光束传输元件403相连接，所述A光束传输元件402和B光束传输元件403分别与所述合束器404相连接，所述合束器404再依次与所述光束传输模块5和所述手持输出端模块6相连接。具体应用同上述实施例1，其中，所述第三激光源2-3产生的第三组激光通过所述第三光束整形模块3-3进行整形，所述第四激光源2-4产生的第四组激光通过所述第四光束整形模块3-4进行整形，整形后的第三组激光进入所述A光束传输元件402，整形后的第四组激光进入所述B光束传输元件403，经所述A光束传输元件402将所述第三组激光传输进入所述合束器404，经所述B光束传输元件403将所述第四组激光传输进入所述合束器404，再通过所述合束器404使所述第三组激光和第四组激光合成一束后注入进所述光束传输模块5，合成一束后的激光再经所述光束传输模块5传输至所述手持输出端模块6，然后经所述手持输出端模块6输出；在此应用中，通过所述控制器1(图3中未示)控制各组激光源的开启和关闭及其激光输出功率调节；所述第三组激光和第四组激光为波长不同的两组激光，以此经过上述处理的两组不同波长激光作为激光手术刀，对患者进行手术，能够高效且高功率作用于病灶。
实施例4
本发明的一种多波长激光手术刀，基本结构设置同上述实施例1，为增强不同波长激光的组合效果，保障各组激光的高效且高功率输出，增强激光手术刀对不同使用场景的适应性，其中，所述合束模块4为两组以上时，优选地，两组以上的合束模块以实施例2所示的合束模块4基本结构和实施例3所示的合束模块4基本结构组合设置。
以所述合束模块4有两组、所述激光源2和光束整形模块3各有四组为例，基本结构同实施例2和实施例3的组合设置，具体地，如图4所示，所述两组合束模块分别为第Ⅰ合束模块和第Ⅱ合束模块；所述第Ⅰ合束模块结构设置同实施例2所示的合束模块4的基本结构，包括相连接的光谱合束元件401和光学整形镜片；所述第Ⅱ合束模块的结构设置同实施例3所示的合束模块4的基本结构，包括合束器404及分别与所述合束器404相连接的A光束传输元件402和B光束传输元件403；四组激光源分别为第一激光源2-1、第二激光源2-2、第三激光源2-3和第四激光源2-4；所述四组光束整形模块分别为第一光束整形模块3-1、第二光束整形模块3-2、第三光束整形模块3-3和第四光束整形模块3-4；所述第一激光源2-1和所述第一光束整形模块3-1相连接，所述第二激光源2-2和所述第二光束整形模块3-2相连接，所述第三激光源2-3和所述第三光束整形模块3-3相连接，所述第四激光源2-4和所述第四光束整形模块3-4相连接；所述第一光束整形模块3-1和所述第二光束整形模块3-2分别与所述光谱合束元件401相连接，其中，配套设置的所述光谱合束元件401和光学整形镜片组装而成的合束模块4再依次与所述光束传输模块5和所述手持输出端模块6相连接；所述第三光束整形模块3-3和所述A光束传输元件402相连接，所述第四光束整形模块3-4和B光束传输元件403相连接，所述A光束传输元件402和B光束传输元件403分别与所述合束器404相连接，所述合束器404再依次与所述光束传输模块5和所述手持输出端模块6相连接。
本实施例的具体基本应用同上述实施例1，所述第一激光源2-1、第二激光源2-2、第三激光源2-3和第四激光源2-4均由所述控制器1(图4中未示)统一控制其电源电流等参数，从而控制各激光源的开启和关闭以及其输出功率；所述第Ⅰ合束模块的运行同上述实施例2，所述第Ⅱ合束模块的运行同上述实施例3。具体地，所述第一激光源2-1产生的第一组激光通过所述第一光束整形模块3-1进行整形，所述第二激光源2-2产生的第二组激光通过所述第二光束整形模块3-2进行整形，所述第三激光源2-3产生的第三组激光通过所述第三光束整形模块3-3进行整形，所述第四激光源2-4产生的第四组激光通过所述第四光束整形模块3-4进行整形；整形后的第一组激光进入所述光谱合束元件401，整形后的第二组激光进入所述光谱合束元件401，经所述光谱合束元件401和光学整形镜片组合作用，使所述第一组激光和第二组激光合成一束即第Ⅰ激光束；整形后的第三组激光进入所述A光束传输元件402，整形后的第四组激光进入所述B光束传输元件403，经所述A光束传输元件402将所述第三组激光传输进入所述合束器404，经所述B光束传输元件403将所述第四组激光传输进入所述合束器404，再通过所述合束器404使所述第三组激光和第四组激光合成一束即第Ⅱ激光束；所述第Ⅰ激光束和第Ⅱ激光束分别注入进同一所述光束传输模块5，再经所述光束传输模块传输5至所述手持输出端模块6，然后经所述手持输出端模块6输出。以此四组不同波长激光作为激光手术刀，对患者进行手术，更易适于不同医疗状况下的应用，利于获得良好治疗效果。
实施例5
本发明的一种多波长激光手术刀，基本结构设置同上述实施例1或实施例2或实施例3或实施例4或实施例5，为更好地为不同情况下的患者进行手术治疗，优选地，所述激光源2产生的激光的波长为400nm～700nm和/或950nm～990nm和/或1064nm和/或2000nm～2200nm和/或6400nm～6500nm中任意两种或者两种以上；较佳地，所述激光源2产生的激光的波长为970nm、1064nm、2000nm、2070nm、2100nm和6450nm中任意两种或者两种以上；其中，970nm激光适用于大面积、快速处理，1064nm激光适用于深度处理，6450nm(6.45μm)激光适用于高精度、低附带损伤处理，由此，便于根据具体医疗状况采用不同波长的激光，从而实现良好医疗效果，减轻患者病痛。
在上述实施例中，为保障医疗效果，优选地，所述激光源产生的激光的中至少有一组激光为6.45μm激光，所述6.45μm激光通过6.45μm激光源产生。更优选地，所述6.45μm激光源包括相连接的至少三组激光谐振腔，在各组激光谐振腔中，至少有一组激光谐振腔中设有非线性光学介质，至少有两组激光谐振腔共用一组偏振片和一组激光增益结构。
具体应用同上述实施例1或实施例2或实施例3或实施例4或实施例5，其中，通过共用偏振片和激光增益结构的激光谐振腔产生基频激光谐振，并以此基频激光泵浦非线性光学介质，通过设有非线性光学介质的激光谐振腔进行6.45μm激光谐振并输出6.45μm激光；由此通过具有6.45μm激光的激光束作为激光手术刀，利于实现超低附带损伤疗效，其作用于不同生物组织基于激光消融原理去除病灶，利于保障治疗效果。
在上述实施例中，为保障高效且高功率地实现包括6.45μm激光的激光束输出，优选地，所述激光增益结构包括激光增益介质，所述激光增益介质由Tm:YAG晶体材料构成；所述非线性光学介质由ZGP晶体材料构成；所述偏振片为45度偏振片或者55.6度偏振片，以45度偏振片为优选。
在上述实施例中，所述基频激光优选为2μm波段的激光，所述2μm波段为1.9μm～2.1μm波长的激光，以2.1μm激光为较佳；为提高包括6.45μm激光的多波长激光束输出效率和功率，优选地，在所述各组激光谐振腔中，至少有一组激光谐振腔为2.1μm激光的偏振谐振腔，所述设有非线性光学介质的激光谐振腔为6.45μm激光的谐振腔，所述6.45μm激光的谐振腔设置在一组所述2.1μm激光的偏振谐振腔的内部或者外部输出光路上。具体应用时，在所述2.1μm激光的偏振谐振腔中，以2.1μm激光为基频激光进行高功率偏振谐振，通过利用该2.1μm激光对非线性光学介质进行泵浦，在所述6.45μm激光的谐振腔中进行6.45μm激光谐振，进而实现6.45μm激光输出。
实施例6
本发明的一种多波长激光手术刀，基本结构设置同上述实施例5，具体地，为降低激光手术刀系统的复杂性，实现多波长激光输出的同时，更加紧凑地输出6.45μm激光且同时输出其他可利用的激光，优选地，所述6.45μm激光源包括三组激光谐振腔，分别为第一激光谐振腔、第二激光谐振腔和第三激光谐振腔；其中，所述第三激光谐振腔设置在所述第一激光谐振腔中，在所述第三激光谐振腔中设有第一非线性光学介质20105；所述第一激光谐振腔和所述第二激光谐振腔共用第一偏振片20103和第一激光增益结构20102。
具体应用基本同上述实施例5，具体地，在所述第一激光谐振腔和所述第二激光谐振腔中，通过共用的所述第一激光增益结构20102产生基频激光，通过共用的所述第一偏振片20103产生第一反射光(即第一S偏振激光)和第一透射光(即第一P偏振激光)，通过所述第一S偏振激光或第一P偏振激光对所述第一非线性光学介质20105进行泵浦，最后经所述第一非线性光学介质20105所在的所述第三激光谐振腔输出6.45μm激光，同时通过其他激光谐振腔输出基频激光。由此，通过具有更加紧凑结构的6.45μm激光源设置，以腔内光参量的方式实现6.45μm激光输出，同时还可应用基频激光，相当于形成两组激光源，从而使激光手术刀系统更加小型化且利于获得以基频激光和6.45μm激光组成的激光束，进而方便医疗人员具体应用。
在上述实施例具体应用时，优选地，所述第一激光谐振腔和所述第二激光谐振腔为2.1μm激光的谐振腔，所述第三激光谐振腔为6.45μm激光的谐振腔；在所述第一激光谐振腔和所述第二激光谐振腔中，以2.1μm激光为基频激光进行高功率偏振谐振，通过利用该2.1μm激光对第一非线性光学介质20105进行泵浦，在所述第三激光谐振腔中进行6.45μm激光谐振，进而实现6.45μm激光输出，同时，通过所述第一激光谐振腔或所述第二激光谐振腔输出2.1μm激光，由此，便于同时应用6.45μm激光和2.1μm激光。
实施例7
本发明的一种多波长激光手术刀，基本结构设置同上述实施例6，具体地，为保障6.45μm激光以紧凑的结构更加高效地输出，优选地，如图5所示，所述第一激光谐振腔包括依次设置的第一高反镜20101、第一激光增益结构20102、第一偏振片20103、第一输入镜20104、第一非线性光学介质20105、第一M输出镜20106，所述第二激光谐振腔包括依次设置的第一高反镜20101、第一激光增益结构20102、第一偏振片20103和第一N输出镜20107，所述第三激光谐振腔包括依次设置的第一输入镜20104、第一非线性光学介质20105、第一M输出镜20106。
在上述实施例中，所述第一激光增益结构20102用于产生基频激光，所述第一偏振片20103用于产生第一反射光(即第一S偏振激光)和第一透射光(即第一P偏振激光)，所述第一高反镜20101用于对其所接触的激光进行高反射，所述第一输入镜20104用于对其所接触的基频激光进行高透射、对其所接触的6.45μm激光进行高反射，经第一输入镜20104透过的激光向第一非线性光学介质20105输入并为其提供泵浦光，所述第一非线性光学介质20105经泵浦光泵浦产生6.45μm激光，所述第一M输出镜20106和第一N输出镜20107均对其所接触的激光进行反射和部分透过。
具体应用基本同上述实施例6，其中，通过所述第一S偏振激光对所述第一非线性光学介质20105进行泵浦，最后经所述第三激光谐振腔的第一M输出镜20106输出6.45μm激光，同时通过所述第二激光谐振腔的第一N输出镜20107输出基频激光。由此，形成基频激光和6.45μm激光两组激光源，从而使激光手术刀系统更加小型化的同时获得以基频激光和6.45μm激光组成的激光束，更加方便医疗人员具体应用。
在上述实施例中，优选地，所述第一高反镜20101对于基频激光的反射率大于98％；所述第一M输出镜20106对于基频激光的反射率大于98％、对于6.45μm激光的透过率为5％～70％；所述第一N输出镜20107对于基频激光的透过率为0.5％～10％；所述第一输入镜20104对于6.45μm激光的反射率大于98％、对于基频激光的透过率大于95％；从而为6.45μm激光以紧凑的结构高效且高功率输出提供保障。
在上述实施例中，为保障6.45μm激光的输出效果，优选地，如图6和图7所示，所述第一激光增益结构20102包括第一泵源2010201、第一激光增益介质2010202和第一散热装置2010203，所述第一激光增益介质2010202内置于第一散热装置2010203中，所述第一泵源2010201设置在第一激光增益介质2010202的侧部(如图6所示)或者端部(如图7所示)；由此，通过所述第一泵源2010201对第一激光增益介质2010202进行泵浦，从而使第一激光增益介质2010202产生基频激光，同时，通过第一散热装置2010203保持第一激光增益介质2010202的温度平衡，以保障第一激光增益介质2010202稳定产生基频激光。更优选地，所述第一激光增益介质2010202由Tm：YAG晶体材料构成，所述第一泵源2010201优选为波长在780nm～790nm波段的激光二极管(简称LD)，以保障第一激光增益介质2010202产生2μm波段激光尤其是2.1μm激光的高效输出。较佳地，所述第一非线性光学介质20105由ZGP晶体材料构成；所述偏振片优选为45度偏振片或者55.6度偏振片，以45度偏振片为优选；由此，利于对由Tm:YAG晶体材料构成的第一激光增益介质2010202进行增益和损耗精密控制，实现2.1μm激光的高功率偏振谐振，再利用该2.1μm激光对中由ZGP晶体构成的第一非线性光学介质20105进行泵浦，从而实现高效率地产生6.45μm激光且使其以高功率输出；同时也实现2.1μm激光的输出，为多波长激光手术刀的有效应用提供保障。
实施例8
本发明的一种多波长激光手术刀，基本结构设置同上述实施例7，其中不同的是，如图8所示，所述第一激光谐振腔包括依次设置的第一高反镜20101、第一激光增益结构20102、第一偏振片20103和第一N输出镜20107，所述第二激光谐振腔包括依次设置的第一高反镜20101、第一激光增益结构20102、第一偏振片20103、第一输入镜20104、第一非线性光学介质20105、第一M输出镜20106，所述第三激光谐振腔包括依次设置的第一输入镜20104、第一非线性光学介质20105、第一M输出镜20106。
具体应用基本同上述实施例7，其中不同的是：通过所述第一P偏振激光对所述第一非线性光学介质20105进行泵浦，最后经所述第三激光谐振腔的第一M输出镜20106输出6.45μm激光，同时通过所述第一激光谐振腔的第一N输出镜20107输出基频激光。由此，形成基频激光和6.45μm激光两组激光源，从而使激光手术刀系统更加小型化的同时获得以基频激光和6.45μm激光组成的激光束，更加方便医疗人员具体应用。
实施例9
本发明的一种多波长激光手术刀，基本结构设置同上述实施例5，为实现更加高效地输出高功率的6.45μm激光的同时输出其他可利用的激光，具体地，所述6.45μm激光源包括三组激光谐振腔，分别为第四激光谐振腔、第五激光谐振腔和第六激光谐振腔；其中，所述第六激光谐振腔设置在所述第四激光谐振腔外部的输出光路上或者所述第五激光谐振腔外部的输出光路上；在所述第六激光谐振腔中设有第二非线性光学介质20205；所述第四激光谐振腔和所述第五激光谐振腔共用第二偏振片20203和第二激光增益结构20202。
具体应用基本同上述实施例5，具体地，在所述第四激光谐振腔和所述第五激光谐振腔中，通过共用的所述第二激光增益结构20202产生基频激光，通过共用的所述第二偏振片产生第二反射光(即第二S偏振激光)和第二透射光(即第二P偏振激光)，通过所述第二S偏振激光或第二P偏振激光对所述第二非线性光学介质20205进行泵浦，最后经所述第二非线性光学介质20205所在的所述第六激光谐振腔输出6.45μm激光，同时通过其他激光谐振腔输出基频激光。由此，通过腔外光参量的方式实现6.45μm激光输出，同时还可应用基频激光，利于形成以基频激光和6.45μm激光组成的激光束，使激光手术刀系统更加高效且保障高功率，进而利于提高医疗效果。
在上述实施例具体应用时，优选地，所述第四激光谐振腔和所述第五激光谐振腔为2.1μm激光的谐振腔，所述第六激光谐振腔为6.45μm激光的谐振腔；在所述第四激光谐振腔和所述第五激光谐振腔中，以2.1μm激光为基频激光进行高功率偏振谐振，通过利用该2.1μm激光对第二非线性光学介质20205进行泵浦，在所述第六激光谐振腔中进行6.45μm激光谐振，进而实现6.45μm激光输出，同时，通过所述第四激光谐振腔或所述第五激光谐振腔输出2.1μm激光，由此，便于同时应用6.45μm激光和2.1μm激光。
实施例10
本发明的一种多波长激光手术刀，基本结构设置同上述实施例9，为保障6.45μm激光更加高效地输出，优选地，如图9所示，所述第四激光谐振腔包括依次设置的第二高反镜20201、第二激光增益结构20202、第二偏振片20203、第二M输出镜20206，所述第五激光谐振腔包括依次设置的第二高反镜20201、第二激光增益结构20202、第二偏振片20203和第二N输出镜20207，所述第六激光谐振腔包括依次设置的第二输入镜20204、第二非线性光学介质20205、第二W输出镜20208；所述第六激光谐振腔设置在所述第四激光谐振腔的输出光路上。
在上述实施例中，所述第二激光增益结构20202用于产生基频激光，第二偏振片20203用于产生第二反射光(即第二S偏振激光)和第二透射光(即第二P偏振激光)，所述第二高反镜20201用于对其所接触的激光进行高反射，所述第二输入镜20204用于对其所接触的基频激光进行高透射、对其所接触的6.45μm激光进行高反射，经第二输入镜20204透过的激光向第二非线性光学介质20205输入并为其提供泵浦光；所述第二非线性光学介质20205经泵浦光泵浦产生6.45μm激光；所述第二M输出镜20206和第二N输出镜20207均对其所接触的激光进行反射和部分透过。
具体应用基本同上述实施例9，其中，通过所述第二S偏振激光对第二非线性光学介质20205进行泵浦，通过所述第六激光谐振腔对6.45μm激光谐振，最后通过第二W输出镜20208输出6.45μm激光，同时通过所述第五激光谐振腔的第二N输出镜20207输出基频激光。由此，形成基频激光和6.45μm激光两组激光源，从而使激光手术刀系统更加小型化的同时获得以基频激光和6.45μm激光组成的激光束，更加方便医疗人员具体应用。
在上述实施例中，优选地，所述第二高反镜20201对于基频激光的反射率大于99.8％，所述第二输入镜20204对于6.45μm激光的反射率大于98％、对于基频激光的透过率大于98％，所述第二W输出镜20208对于基频激光的反射率大于98％、对于6.45μm激光的预设透过率为5％～70％；较佳地，当通过所述第二S偏振激光对第二非线性光学介质20205进行泵浦时，所述第二M输出镜20206对于基频激光的高透过率大于99.8％、对于基频激光的预设透过率为4％～20％，所述第二N输出镜20207对于基频激光的预设透过率为0.5％～10％；当通过所述第二P偏振激光对第二非线性光学介质20205进行泵浦时，所述第二M输出镜20206对于基频激光的高透过率大于99.8％、对于基频激光的预设透过率为0.5％～10％，所述第二N输出镜20207对于基频激光的预设透过率为4％～20％。通过上述设置，有效提高通过所述第二W输出镜20208输出6.45μm激光的功率和效率。
实施例11
本发明的一种多波长激光手术刀，基本结构设置同上述实施例10，其中不同的是，如图10所示，所述第六激光谐振腔设置在所述第五激光谐振腔的输出光路上。
具体应用基本同上述实施例10，其中不同的是：通过所述第二P偏振激光对第二非线性光学介质20205进行泵浦，最后通过第二W输出镜20208输出6.45μm激光，同时通过所述第四激光谐振腔的第二A输出镜10207输出基频激光。由此，形成基频激光和6.45μm激光两组激光源，从而使激光手术刀系统更加小型化的同时获得以基频激光和6.45μm激光组成的激光束，更加方便医疗人员具体应用。
实施例12
本发明的一种多波长激光手术刀，基本结构设置同上述实施例10或者实施例11，为保障通过所述第二W输出镜20208高效地输出6.45μm激光，优选地，在所述第二输入镜20204的外侧设置有光束整形元件20209，通过光束整形元件20209对进入第二输入镜20204前的基频激光进行整形。
具体地，当通过所述第二S偏振激光对第二非线性光学介质20205进行泵浦时，如图11所示，所述光束整形元件20209设置在所述第六激光谐振腔和所述第四激光谐振腔之间，较佳地，所述光束整形元件20209设置在第二M输出镜20206和第二输入镜20204的中间。当通过所述第二P偏振激光对第二非线性光学介质20205进行泵浦时，如图12所示，所述光束整形元件20209设置在所述第六激光谐振腔和所述第五激光谐振腔之间，较佳地，所述光束整形元件20209设置在第二N输出镜20207和第二输入镜20204的中间。
在上述实施例中，为使所述第二W输出镜20208输出6.45μm激光的效率和功率更忧地与相关手术适应，所述第二激光增益结构20202的数量能够为两组以上，各组所述第二激光增益结构20202优选沿垂直于第二高反镜20201的光路依次设置；所述光束整形元件20209能够为两组以上，各组所述光束整形元件20209优选沿垂直于第二输入镜20204的光路依次设置。
实施例13
本发明的一种多波长激光手术刀，基本结构设置同上述实施例10或者实施例12，具体地，在所述光束整形元件20209和所述第六激光谐振腔之间设置有隔离元件20210，优选地，所述隔离元件20210设置在光束整形元件20209和第二输入镜20204的中间，由此，通过隔离元件20210防止激光返回基频激光的激光谐振腔中，从而为高效且高功率6.45μm激光提供保障。
具体地，当通过所述第二S偏振激光对第二非线性光学介质20205进行泵浦时，如图13所示，通过隔离元件20210防止激光返回所述第四激光谐振腔中。当通过所述第二P偏振激光对第二非线性光学介质20205进行泵浦时，如图14所示，通过隔离元件20210防止激光返回所述第五激光谐振腔中。
实施例14
本发明的一种多波长激光手术刀，基本结构设置同上述实施例10或者实施例11或者实施例12或者实施例13，为保障6.45μm激光的高效及高功率输出效果，其中，如图15和图16所示，所述第二激光增益结构20202采用同实施例7中所述第一激光增益结构20102的基本结构设置，具体地，所述第二激光增益结构20202包括第二泵源2020201、第二激光增益介质2020202和第二散热装置2020203，所述第二激光增益介质2020202内置于第二散热装置2020203中，所述第二泵源2020201设置在所述第二激光增益介质2020202的侧部(如图15所示)或者端部(如图16所示)。
在上述实施例中，所述第二泵源2020201用于对第二激光增益介质2020202进行泵浦，所述第二激光增益介质2020202在接受泵浦光后产生基频激光，所述第二散热装置2020203用于保持第二激光增益介质2020202的温度平衡，从而使第二激光增益介质2020202稳定产生基频激光得到保障。
在上述实施例中，为使激光手术刀适应不同生物组织不同症状情况下的手术并取得良好医疗效果，所述第二激光增益结构20202的数量为两组以上时，优选地，各组所述第二激光增益结构20202中的第二激光增益介质2020202之间以端部对应端部的形式依次设置，各组所述第二激光增益结构20202中的第二泵源2020201以设置在第二激光增益介质2020202的侧部为优选。
在上述实施例中，优选地，所述第二泵源2020201优选为波长在780nm～790nm波段的激光二极管(简称LD)，所述第二激光增益介质2020202由Tm：YAG晶体材料构成，所述第二非线性光学介质20205由ZGP晶体材料构成；所述偏振片优选为45度偏振片或者55.6度偏振片，以45度偏振片为优选；通过此种设置，利于对由Tm:YAG晶体材料构成的所述第二激光增益介质1010202进行增益和损耗精密控制，实现2.1μm激光的高功率偏振谐振，再利用该2.1μm激光对中由ZGP晶体构成的第二非线性光学介质20205进行泵浦，从而实现高效率且高功率地输出6.45μm，同时也实现2.1μm激光的输出，通过6.45μm激光和2.1μm激光的组合使用，利于增强多波长激光手术刀的适应性，进而利于针对不同患者进行不同手术获得良好医疗效果。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种多波长激光手术刀，其特征在于，包括控制器、激光源、光束整形模块、合束模块、光束传输模块和手持输出端模块；其中，
所述激光源用于产生两组以上激光，各组所述激光的波长不同；
所述光束整形模块用于将所述激光源产生的激光进行整形；
所述合束模块用于将经所述光束整形模块整形后的激光合成一束后注入进所述光束传输模块；
所述光束传输模块用于将经所述合束模块合成一束后的激光输出至所述手持输出端模块；
所述手持输出端模块用于将经所述光束传输模块传输过来的激光进行输出；
所述控制器用于控制所述激光源。
2.如权利要求1所述的多波长激光手术刀，其特征在于，所述激光源和所述光束整形模块均有两组以上，所述激光源和所述光束整形模块的数量相同；
各组所述激光源与各组所述光束整形模块分别一一对应连接；
各组所述光束整形模块均分别与所述合束模块相连接。
3.如权利要求2所述的多波长激光手术刀，其特征在于，所述手持输出端模块为穿刺针或者激光笔刀。
4.如权利要求2所述的多波长激光手术刀，其特征在于，所述光束传输模块为光纤。
5.如权利要求2所述的多波长激光手术刀，其特征在于，所述合束模块包括相连接的光谱合束元件和光学整形镜片，各组所述光束整形模块分别与所述光谱合束元件相连接。
6.如权利要求2所述的多波长激光手术刀，其特征在于，所述合束模块包括合束器和两组以上光束传输元件，
各组所述光束传输元件分别与所述合束器相连接，
所述光束传输元件的数量与所述激光源和所述光束整形模块的数量相同；
各组所述光束传输元件与各组所述光束整形模块分别一一对应连接。
7.如权利要求1至6中任一项所述的多波长激光手术刀，其特征在于，所述激光源产生的激光的波长为400nm～700nm和/或950nm～990nm和/或1064nm和/或2000nm～2200nm和/或6400nm～6500nm中任意两种或者两种以上。
8.如权利要求7所述的多波长激光手术刀，其特征在于，所述激光源产生的激光的中至少有一组激光为6.45μm激光，所述6.45μm激光通过6.45μm激光源产生；
所述6.45μm激光源包括相连接的至少三组激光谐振腔；在各组所述激光谐振腔中，至少有一组激光谐振腔中设有非线性光学介质，至少有两组激光谐振腔共用一组偏振片和一组激光增益结构。
9.如权利要求8所述的多波长激光手术刀，其特征在于，所述激光增益结构包括激光增益介质，所述激光增益介质由Tm:YAG晶体材料构成；
所述非线性光学介质由ZGP晶体材料构成；
所述偏振片为45度偏振片或者55.6度偏振片。
10.如权利要求8所述的多波长激光手术刀，其特征在于，在所述各组激光谐振腔中，至少有一组激光谐振腔为2.1μm激光的偏振谐振腔，设有非线性光学介质的激光谐振腔为6.45μm激光的谐振腔，所述6.45μm激光的谐振腔设置在一组所述2.1μm激光的偏振谐振腔的内部或者外部输出光路上。
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