CN113471798A - 一种用于脊椎治疗的光纤激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于脊椎治疗的光纤激光器，包括：光束产生模块，用于产生第一激光光束；电调光功率调整模块，用于在控制电压的作用下对第一激光光束的功率进行调整，得到第二激光光束；耦合模块，用于部分耦合第二激光光束，得到耦合光信号，并输出第二激光光束未被耦合的部分作为脊椎治疗光束；光电转换模块，用于对耦合光信号进行光电转换，得到光电转换电压；模数转换模块，用于对光电转换电压进行采样，得到采样信号；反馈电路模块，用于基于采样信号生成控制电压；其中，模数转换模块采用级联积分和直接前馈的电路结构。本发明可实时、闭环地调整用于脊椎治疗的第二激光光束的功率，从而更好地监测和控制光束质量。

Description

一种用于脊椎治疗的光纤激光器
技术领域
本发明属于光纤激光器技术领域，具体涉及一种用于脊椎治疗的光纤激光器。
背景技术
光纤激光器是指用掺稀土元素的玻璃光纤作为增益介质的激光器。由于光纤激光器具有光束质量好、结构紧凑以及可靠性高的特点，故在工业加工、光通信、医学、军事等领中均有应用光纤激光器的需求。其中，医学领域中用于脊椎治疗的光纤激光器对光束质量的要求尤其高，因此通常需要对用于脊椎治疗的光纤激光器输出的光束质量进行监测。
现有技术中，通常在用于脊椎治疗的光纤激光器中集成功率监测模块来对光束的功率进行监测，该功率监测模块通常基于光电探测器实现。然而，监测光束的功率忽略了光电转换电压中包含的脉冲峰值信息。超高的脉冲峰值可能影响治疗效果，故急需一种能够更好监测和控制光束质量的光纤激光器。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于脊椎治疗的光纤激光器。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种用于脊椎治疗的光纤激光器，包括：
光束产生模块，用于产生第一激光光束；
电调光功率调整模块，用于在控制电压的作用下对所述第一激光光束的功率进行调整，得到第二激光光束；
耦合模块，用于部分耦合所述第二激光光束，得到耦合光信号，并输出第二激光光束未被耦合的部分，作为脊椎治疗光束；
光电转换模块，用于对所述耦合光信号进行光电转换，得到光电转换电压；
模数转换模块，用于对所述光电转换电压进行采样，得到采样信号；
反馈电路模块，用于基于所述采样信号生成所述控制电压；
其中，所述光电转换模块包括：光电探测器和电流电压转换器；所述光电探测器用于对所述耦合光信号进行光电探测，得到探测电流，所述电流电压转换器用于将所述探测电流转换为所述光电转换电压；
所述模数转换模块包括：第一积分电路、第二积分电路、Flash量化电路、数据处理电路和反馈DAC；所述第一积分电路用于将所述光电转换电压和来自所述反馈DAC的模拟反馈信号两者的差值进行积分，得到第一积分电压；所述第二积分电路用于对所述第一积分电压进行积分，得到第二积分电压；所述Flash量化电路用于将所述光电转换电压、所述第一积分电压和所述第二积分电压进行加权求和，并对加权求和结果进行多位量化，得到温度计码；所述数据处理电路用于将所述温度计码转换为二进制形式的所述采样信号，还用于基于定期引入随机数的轮转选择逻辑对所述温度计码进行轮转选择，生成数字反馈信号；所述反馈DAC用于将所述数字反馈信号转换为所述模拟反馈信号。
在一个实施例中，所述光束产生模块，包括：依次光连接的正向泵浦光源组、第一合束器、高反光栅、增益光纤、低反光栅、第二合束器以及反向泵浦光源组，还包括与所述低反光栅光连接的光束矫正器；
其中，所述光束矫正器包括：聚焦透镜、输出光纤和光纤缠绕棒；所述输出光纤一端的端面位于所述聚焦透镜的焦点处，所述输出光纤的另一端输出所述第一激光光束；所述光纤缠绕棒用于缠绕所述输出光纤，调整所述输出光纤的缠绕长度可调整所述第一激光光束的光斑聚合程度。
在一个实施例中，所述电调光功率调整模块，包括沿光路行进方向设置的第一线偏振片、电光调制晶体和第二线偏振片；其中，所述第一线偏振片和所述第二线偏振片的起偏方向相同；所述控制电压为加载于所述电光调制晶体上的偏置电压。
在一个实施例中，所述Flash量化电路包括多个比较器，每个所述比较器用于对所述光电转换电压、所述第一积分电压和所述第二积分电压进行加权求和后与参考电压进行比较，以输出所述温度计码的1位。
在一个实施例中，所述比较器包括依次连接的内置加法电路、预放大器和比较锁存器，其中，
所述内置加法电路包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第五开关K5、第六开关K6、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3；所述第一开关K1和所述第一电容C1串联在所述光电转换电压和所述预放大器的反向输入端之间；所述第二开关K2和所述第二电容C2串联在所述第一积分电路的输出端和所述预放大器的反向输入端之间；所述第三开关K3和所述第三电容C3串联在所述第二积分电路的输出端和所述预放大器的反向输入端之间；所述第四开关K4的一端连接在所述第一开关K1与所述第一电容C1之间，另一端接地；所述第五开关K5的一端连接在所述第二开关K2与所述第二电容C2之间，另一端接地；所述第六开关K6的一端连接在所述第三开关K3与所述第三电容C3之间，另一端连接所述参考电压；
所述预放大器的正向输入端接地，所述预放大器的输出端连接至所述比较锁存器的反向输入端；所述预放大器的反向输入端与输出端之间还串接有第七开关K7；
所述比较锁存器的正向输入端接地，所述比较锁存器的输出端输出所述温度计码的1位。
在一个实施例中，所述数据处理电路包括：温度计码转二进制码电路、选择电路、随机数生成电路和开关阵列，其中，
所述温度计码转二进制码电路，用于将所述温度计码转换为二进制形式的所述采样信号；
所述随机数生成电路，用于按预定周期产生随机数；
所述选择电路，用于响应于所述随机数选择指针偏移量，并根据指针偏移量和所述采样信号产生控制信号，以控制所述开关阵列输出所述数字反馈信号。
在一个实施例中，所述数据处理电路还包括：数字抽取滤波器；
所述数字抽取滤波器，包括依次连接的三个积分器、一个降采样单元和三个微分器，所述三个积分器用于对所述温度计码转二进制码电路输出的二进制码进行数字滤波，所述降采样单元用于对数字滤波后的二进制码进行降采样，所述三个微分器用于对降采样后的二进制码进行截位输出，得到二进制形式的所述采样信号。
在一个实施例中，所述第一积分电路和所述第二积分电路均为离散时间型开关电容延迟积分器。
在一个实施例中，所述电流电压转换器包括：跨导放大器。
在一个实施例中，所述光电探测器，包括：光电二极管或雪崩二极管。
本发明的有益效果：
本发明提供的用于脊椎治疗的光纤激光器中，采用耦合模块和光电转换模块对输出的激光束进行光电转换，得到光电转换电压，并利用模数转换模块对光电转换电压进行快速采样，从而可以将光电转换电压中包含的脉冲峰值信息传送给反馈电路模块；相应的，反馈电路模块基于这些信息生成电调光功率调整模块的控制电压，从而使得电调光功率基于该控制电压调整模块调整光功率；由此，本发明既可以对光电转换电压中包含的脉冲峰值信息进行监测，又可以基于监测情况实时、闭环地调整用于脊椎治疗的第二激光光束的功率，从而更好地监测和控制光束质量。
并且，本发明在该光纤激光器中所使用的模数转换模块中使用了级联积分的电路结构，并引入了从输入到量化输出的直接前馈路径，降低了模数转换模块的失真特性，提高了采样信号的准确性，从而可以更好地监测光束质量。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于脊椎治疗的光纤激光器的结构示意图；
图2是图1所示光纤激光器中所使用的模数转换模块的结构示意图；
图3是图2所示模数转换模块中的Flash量化电路的结构示意图；
图4是图3所示Flash量化电路的详细结构示意图；
图5是图2所示模数转换模块中的数据处理电路的结构示意图；
图6是图5所示数据处理电路的轮转行为图；
图7示例性的示出了一种光束产生模块的结构示意图；
图8示例性的示出了一种电调光功率调整模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
为了可以更好地监测光束质量，本发明实施例提供了一种用于脊椎治疗的光纤激光器。图1是本发明实施例提供的用于脊椎治疗的光纤激光器的结构示意图，该光纤激光器包括：光束产生模块1、电调光功率调整模块2、耦合模块3、光电转换模块4、模数转换模块5以及反馈电路模块6。
其中，光束产生模块1，用于产生第一激光光束。
这里，该光束产生模块1可以是一个泵浦光源模块，或者其他能够产生激光光束的器件或装置。
电调光功率调整模块2，用于在控制电压的作用下对第一激光光束的功率进行调整，得到第二激光光束。
可以理解的是，该电调光功率调整模块2是基于控制电压的大小来调整第一激光光束的功率的。其中，该控制电压由反馈电路模块6产生。
耦合模块3，用于部分耦合第二激光光束，得到耦合光信号，并输出第二激光光束未被耦合的部分，作为脊椎治疗光束。
在实际应用中，该耦合模块3可以是一个Y型光纤；该Y型光纤的输入端口连接电调光功率调整模块2的输出端口，用于输入第二激光光束，该Y型光纤的第一输出端口输出耦合光信号，该Y型光纤的第二输出端口输出第二激光光束未被耦合的部分，作为脊椎治疗光束。
光电转换模块4，用于对耦合光信号进行光电转换，得到光电转换电压。
该光电转换模块4包括：光电探测器和电流电压转换器；其中，该光电探测器用于对耦合模块3输出的耦合光信号进行光电探测，得到探测电流，该电流电压转换器用于将该探测电流转换为光电转换电压。
这里，在光电转换模块4中设置电流电压转换器，主要是为了将光电探测器输出的探测电流转换为电压，从而便于后续采用模数转换模块5对该电压进行高速采样。在实际应用中，该光电探测器可以包括光电二极管或雪崩二极管；该电流电压转换器可以包括跨导放大器；其中，该跨导放大器的两个输入端分别连接基准电压和光电探测器的输出，该跨导放大器的输出端则输出光电转换电压。
模数转换模块5，用于对光电转换电压进行采样，得到采样信号。
参见图2所示，该模数转换模块5包括：第一积分电路51、第二积分电路52、Flash量化电路53、数据处理电路54和反馈DAC55。
其中，第一积分电路51用于将光电转换模块4输出的光电转换电压U(z)和来自反馈DAC55的模拟反馈信号Fb2的差值进行积分，得到第一积分电压Y1(z)；第二积分电路52用于对该第一积分电压Y1(z)进行积分，得到第二积分电压Y2(z)；Flash量化电路53用于将U(z)、Y1(z)和Y2(z)进行加权求和，并对加权求和结果进行多位量化，得到温度计码V(z)；数据处理电路54用于将该温度计码V(z)转换为二进制形式的采样信号Dout，还用于基于定期引入随机数的轮转选择逻辑对该温度计码V(z)进行轮转选择，生成数字反馈信号Fb1；反馈DAC55用于将该数字反馈信号Fb1转换为输入到第一积分电路51的模拟反馈信号Fb2。
可以理解的是，第一积分电路51和第二积分电路52形成了级联积分的电路结构；从第一积分电压、第二积分电压、温度计码、数字反馈信号直到数字反馈信号形成了一种从输入到量化输出的直接前馈路径，使级联积分的电路结构可以仅处理被整形的量化噪声，且使电路中非理想非线性因素(如有限增益和有限压摆率等)无法直接作用在输入信号上并以谐波的形式出现在积分输出端，从而可以降低模数转换模块5的失真特性，相应提高采样信号的准确性。
在实际应用中，第一积分电路51和第二积分电路52均为离散时间型开关电容延迟积分器，两者的Z域传递函数均为
Figure BDA0003067182530000081
反馈电路模块6，用于基于采样信号生成电调光功率调整模块2中所使用的控制电压。
具体而言，当采样信号表明光电转换电压中没有超高的脉冲峰值时，反馈电路模块6输出的控制电压保持不变，相应的电调光功率调整模块2输出的第二激光光束的功率保持不变；当采样信号表明光电转换电压中存在超高的脉冲峰值时，反馈电路调整所输出的控制电压，使电调光功率调整模块2输出的第二激光光束的功率降低，从而达到了抑制超高的脉冲峰值的效果。
在实际的光纤激光器中，该反馈电路具体可以使用FPGA(Field-ProgrammableGate Array，现场可编程门阵列)和其外围硬件电路搭建而成。
本发明实施例提供的用于脊椎治疗的光纤激光器中，采用耦合模块3和光电转换模块4对输出的激光束进行光电转换，得到光电转换电压，并利用模数转换模块5对光电转换电压进行快速采样，从而可以将光电转换电压中包含的脉冲峰值信息传送给反馈电路模块6；相应的，反馈电路模块6基于这些信息生成电调光功率调整模块2的控制电压，从而使得电调光功率基于该控制电压调整模块调整光功率；由此，本发明实施例既可以对光电转换电压中包含的脉冲峰值信息进行监测，又可以基于监测情况实时、闭环地调整用于脊椎治疗的第二激光光束的功率，从而更好地监测和控制光束质量。
在一个实施例中，上述的Flash量化电路53包括多个比较器，每个比较器均用于对光电转换电压、第一积分电压和第二积分电压进行加权求和后与参考电压进行比较，以输出温度计码的1位，多个比较器共同输出完整的温度计码。
其中，参见图3所示，每个比较器均包括依次连接的内置加法电路5301、预放大器5302和比较锁存器5303。
参见图6所示，该内置加法电路5301包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第五开关K5、第六开关K6、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3；第一开关K1和第一电容C1串联在光电转换电压U(z)和预放大器5302的反向输入端之间；第二开关K2和第二电容C2串联在第一积分电路51的输出端和预放大器5302的反向输入端之间；第三开关K3和第三电容C3串联在第二积分电路52的输出端和预放大器5302的反向输入端之间；第四开关K4的一端连接在第一开关K1与第一电容C1之间，另一端接地；第五开关K5的一端连接在第二开关K2与第二电容C2之间，另一端接地；第六开关K6的一端连接在第三开关K3与第三电容C3之间，另一端连接参考电压Vref；预放大器5302的正向输入端接地，预放大器5302的输出端连接至比较锁存器5303的反向输入端；预放大器5302的反向输入端与输出端之间还串接有第七开关K7；比较锁存器5303的正向输入端接地，比较锁存器5303的输出端输出温度计码的1位。
基于上述的Flash量化电路53，在一种优选实现方式中，通过设置第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3的容值比值为1:2:1，可以实现各支路的前馈系数。Φ1和Φ2为两相不交叠的时钟信号，由外部的时钟电路提供；其中，第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3均由时钟信号Φ1控制，第四开关K4、第五开关K5、第六开关K6和第七开关K7均由时钟信号Φ2控制，fclk为比较锁存器5303的比较时钟,Cp为寄生电容。
在Φ2时刻，第四开关K4、第五开关K5、第六开关K6和第七开关K7闭合，第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3断开，预放大器5302闭环接成单位增益负反馈模式，在第三电容C3与预放大器53021032的反向输入端之间的节点Vout处产生虚地点即交流地，第一电容C1和第二电容C2上的电荷被清空，第三电容C3左侧与参考电压Vref相连，右侧与交流地相连，第三电容C3在参考电压Vref的作用下进行充电。此时内置加法电路53011031处于复位状态。
在Φ1时刻，第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3闭合，第四开关K4、第五开关K5、第六开关K6和第七开关K7断开，预放大器53021032处于开环放大模式，光电转换电压U(z)、第一积分电压Y1(z)、第二积分电压Y2(z)分别与对应的电容相连，在节点Vout处得三个输入信号按比例求和并与参考电压Vref相比较做差后的信号。随后，节点Vout处的电压经预放大器5302放大后输入至比较锁存器5303中，最终经比较锁存器5303得到比较结果，即得到温度计码的1位。
另外，每个比较器中的参考电压Vref可以由Flash量化器中的首尾接高低参考电平的电阻串的各节点电压提供，从而产生多个参考电压分别供给各个比较器，这部分的电路结构较为简单，故而在图4中并未示出。
与传统加法电路相比，本发明实施例采用比较器内置加法技术，通过时钟信号控制开关的开合，实现了在不需要额外运算放大器和额外建立时间的情况下对各输入信号的按比例求和，大大降低了比较器的功耗，减小了电路所需的额外建立时间；同时，本发明实施例在内置加法电路5301中引入了参考电压Vref来实现求和信号与参考电压Vref的做差比较；由此，即使对输入信号和参考电压Vref同时进行缩放，也不影响最终的比较结果。
在一个实施例中，如图5所示，上述的数据处理电路54可以包括：温度计码转二进制码电路5401、选择电路5402、随机数生成电路5403和开关阵列5404。
其中，温度计码转二进制码电路5401，用于将Flash量化电路53输出的温度计码转换为二进制形式的采样信号；随机数生成电路5403，用于按预定周期产生随机数；选择电路5402，用于响应于随机数选择指针偏移量，并根据指针偏移量和采样信号产生控制信号，以控制开关阵列5404输出数字反馈信号。在具体电路结构中，开关阵列5404连接至Flash量化器模块的比较锁存器5303以及选择电路5402。
该数据处理电路54中，当随机数未产生时，选择电路5402将当前输入的温度计码所对应的二进制码与上一周期输出值进行加法运算，得到的结果进行输出，此时的指针偏移量为当前输入的温度计码所对应的二进制码值。当随机数产生时，选择电路5402将随机数与上一周期输出值进行加法运算，得到的结果作为输出，此时指针偏移量即为随机数值。也就是说，在随机数未产生时，选择电路5402中的指针偏移量由当前周期输出的二进制码决定。
举例而言，参见图6示出的数据处理电路54的轮转行为图。选择电路5402根据输入的5位二进制码以及随机数生成电路5403输出值产生Pointer指针信号作为控制信号，开关阵列5404根据控制信号对输入的16位温度计码进行轮转选择。当输入为8时，即输入的16位温度计码为0000000011111111时，此时指针信号指向0，开关阵列54041044选择自第1位开始向高位选择8位进行输出，输出码为0000000011111111。下一周期，当输入为3，即输入的16位温度计码为0000000000000111时，此时指针信号指向8，则开关阵列54041044选择自第9位开始向高位选择3位进行输出，输出码为0000011100000000。下一周期亦复如是。
该数据处理电路54中，选择电路5402根据指针偏移量和采样信号产生控制信号来控制开关阵列5404输出数字反馈信号，可以将谐波能量分散到噪底，大大降低了因反馈DAC55模块失配引起的直接注入到模数转换器输入端的不经任何形式噪声整形的非线性因素。当随机数产生时，选择电路5402的指针偏移量由随机数决定，可以进一步提升模数转换器的抗非线性能力，减小谐波对系统性能的影响，进一步实现低失真。这是因为，当没有随机数注入时，该模数转换器中存在的非线性因素会以谐波或虚假音调的形式出现在采样信号的频谱中，引入随机数后可以以一定周期来打破原先的循环，从而将非线性引入的谐波或者虚假音调能量分散到噪底，减小谐波对系统性能的影响，实现了一种低失真的模数转换器，由此可精确检测出光电转换电压中包含的脉冲峰值信息。
在一种可选实现方式中，上述的数据处理电路54还可以包括：数字抽取滤波器。该数字抽取滤波器，包括依次连接的三个积分器、一个降采样单元和三个微分器；其中，三个积分器用于对温度计码转二进制码电路5401输出的二进制码进行数字滤波，降采样单元用于对数字滤波后的二进制码进行降采样，三个微分器用于对降采样后的二进制码进行截位输出，得到二进制形式的所述采样信号。
其中，该数字抽取滤波器模块106的Z域传递函数为
Figure BDA0003067182530000131
频域传递函数为
Figure BDA0003067182530000132
输出字长为Bout＝3×log2(N)+Bin，其中N为降采样倍数，可根据需求选择64、128、256、512、1024、2048、4096，Fs为采样频率，Bin为输入字长。
可以理解的是，该数字抽取滤波器中不包含乘法器，且无需存储滤波器系数，因此该数字抽取滤波器具有功耗低面积小、结构简单、能够实现较大降采样率等特点。
在一个实施例中，为了进一步提高脊椎治疗光束的质量，本发明实施例提供的光纤激光器中可使用下述的一种光束产生模块1，参见图7所示，该光束产生模块1可以包括依次光连接的正向泵浦光源组11、第一合束器12、高反光栅13、增益光纤14、低反光栅15、第二合束器16以及反向泵浦光源组17；还包括与低反光栅15光连接的光束矫正器18；
其中，第一合束器12用于将正向泵浦光源组11中的各个泵浦光源所发出的光进行合束，第二合束器16用于将反向泵浦光源组17中的各个泵浦光源所发出的光进行合束；该第一合束器12和该第二合束器16均可以采用光纤合束器。
高反光栅13和低反光栅15构成光纤激光器的谐振腔。其中，高反光栅13的反射率接近100％，低反光栅15的反射率比高反光栅13的发射率低，激光光束从低反光栅15处输出。
增益光纤14的作用是在泵浦源的激励下，实现泵浦波长到激光波长的转化。该增益光纤14具体可以为掺有稀土元素的光纤。
光束矫正器18包括：聚焦透镜、输出光纤和光纤缠绕棒；该输出光纤一端的端面位于聚焦透镜的焦点处，输出光纤的另一端输出第一激光光束；光纤缠绕棒用于缠绕输出光纤，调整输出光纤的缠绕长度可调整第一激光光束的光斑聚合程度。
可以理解的是，聚焦透镜的作用在于将从低反光栅15处输出的激光光束进行聚集，聚焦后的激光光束被输出光纤的一端拾取并经过传输后从输出光纤的另一端输出。其中，输出光纤缠绕在光纤缠绕棒上；这样，通过调整缠绕输出光纤的缠绕长度，可实现对第一激光光束的光斑聚合程度的调整。
在一个实施例中，参见图4所示，上述的电调光功率调整模块2可以包括：
沿光路行进方向设置的第一线偏振片21、电光调制晶体22和第二线偏振片23；该第一线偏振片21和第二线偏振片23的起偏方向相同；加载于电调光功率调整模块2上的控制电压具体为加载于该电光调制晶体22上的偏置电压。
其中，改变电光调制晶体22的偏置电压，光从电光调制晶体22通过后，在电光调制晶体22的两个正交的本征偏振模的方向上的光场分量的相位延迟差发生了改变，即光的偏振状态发生了改变。因此，光通过起偏器后的光功率相应的发生改变。
可以理解的是，第一线偏振片21、电光调制晶体22和第二线偏振片23的体积均比较小，故而该电调光功率调整模块2实际可具有精巧的尺寸，从而利于光纤激光器的便携集成化。
本发明实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在说明书中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现说明书中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于脊椎治疗的光纤激光器，其特征在于，包括：
光束产生模块，用于产生第一激光光束；
电调光功率调整模块，用于在控制电压的作用下对所述第一激光光束的功率进行调整，得到第二激光光束；
耦合模块，用于部分耦合所述第二激光光束，得到耦合光信号，并输出第二激光光束未被耦合的部分，作为脊椎治疗光束；
光电转换模块，用于对所述耦合光信号进行光电转换，得到光电转换电压；
模数转换模块，用于对所述光电转换电压进行采样，得到采样信号；
反馈电路模块，用于基于所述采样信号生成所述控制电压；
其中，所述光电转换模块包括：光电探测器和电流电压转换器；所述光电探测器用于对所述耦合光信号进行光电探测，得到探测电流，所述电流电压转换器用于将所述探测电流转换为所述光电转换电压；
所述模数转换模块包括：第一积分电路、第二积分电路、Flash量化电路、数据处理电路和反馈DAC；所述第一积分电路用于将所述光电转换电压和来自所述反馈DAC的模拟反馈信号两者的差值进行积分，得到第一积分电压；所述第二积分电路用于对所述第一积分电压进行积分，得到第二积分电压；所述Flash量化电路用于将所述光电转换电压、所述第一积分电压和所述第二积分电压进行加权求和，并对加权求和结果进行多位量化，得到温度计码；所述数据处理电路用于将所述温度计码转换为二进制形式的所述采样信号，还用于基于定期引入随机数的轮转选择逻辑对所述温度计码进行轮转选择，生成数字反馈信号；所述反馈DAC用于将所述数字反馈信号转换为所述模拟反馈信号。
2.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述光束产生模块，包括：依次光连接的正向泵浦光源组、第一合束器、高反光栅、增益光纤、低反光栅、第二合束器以及反向泵浦光源组，还包括与所述低反光栅光连接的光束矫正器；
其中，所述光束矫正器包括：聚焦透镜、输出光纤和光纤缠绕棒；所述输出光纤一端的端面位于所述聚焦透镜的焦点处，所述输出光纤的另一端输出所述第一激光光束；所述光纤缠绕棒用于缠绕所述输出光纤，调整所述输出光纤的缠绕长度可调整所述第一激光光束的光斑聚合程度。
3.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述电调光功率调整模块，包括沿光路行进方向设置的第一线偏振片、电光调制晶体和第二线偏振片；其中，所述第一线偏振片和所述第二线偏振片的起偏方向相同；所述控制电压为加载于所述电光调制晶体上的偏置电压。
4.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述Flash量化电路包括多个比较器，每个所述比较器用于对所述光电转换电压、所述第一积分电压和所述第二积分电压进行加权求和后与参考电压进行比较，以输出所述温度计码的1位。
5.根据权利要求4所述的光纤激光器，其特征在于，所述比较器包括依次连接的内置加法电路、预放大器和比较锁存器，其中，
所述内置加法电路包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第五开关K5、第六开关K6、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3；所述第一开关K1和所述第一电容C1串联在所述光电转换电压和所述预放大器的反向输入端之间；所述第二开关K2和所述第二电容C2串联在所述第一积分电路的输出端和所述预放大器的反向输入端之间；所述第三开关K3和所述第三电容C3串联在所述第二积分电路的输出端和所述预放大器的反向输入端之间；所述第四开关K4的一端连接在所述第一开关K1与所述第一电容C1之间，另一端接地；所述第五开关K5的一端连接在所述第二开关K2与所述第二电容C2之间，另一端接地；所述第六开关K6的一端连接在所述第三开关K3与所述第三电容C3之间，另一端连接所述参考电压；
所述预放大器的正向输入端接地，所述预放大器的输出端连接至所述比较锁存器的反向输入端；所述预放大器的反向输入端与输出端之间还串接有第七开关K7；
所述比较锁存器的正向输入端接地，所述比较锁存器的输出端输出所述温度计码的1位。
6.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述数据处理电路包括：温度计码转二进制码电路、选择电路、随机数生成电路和开关阵列，其中，
所述温度计码转二进制码电路，用于将所述温度计码转换为二进制形式的所述采样信号；
所述随机数生成电路，用于按预定周期产生随机数；
所述选择电路，用于响应于所述随机数选择指针偏移量，并根据指针偏移量和所述采样信号产生控制信号，以控制所述开关阵列输出所述数字反馈信号。
7.根据权利要求6所述的光纤激光器，其特征在于，所述数据处理电路还包括：数字抽取滤波器；
所述数字抽取滤波器，包括依次连接的三个积分器、一个降采样单元和三个微分器，所述三个积分器用于对所述温度计码转二进制码电路输出的二进制码进行数字滤波，所述降采样单元用于对数字滤波后的二进制码进行降采样，所述三个微分器用于对降采样后的二进制码进行截位输出，得到二进制形式的所述采样信号。
8.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述第一积分电路和所述第二积分电路均为离散时间型开关电容延迟积分器。
9.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述电流电压转换器包括：跨导放大器。
10.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述光电探测器，包括：光电二极管或雪崩二极管。
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