CN114431955A - 超快激光振镜扫描耦合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超快激光振镜扫描耦合方法，通过由超快激光器、振镜、转换器、控制器、光纤导管和输出端构成的基本结构，可实现以低功率单束超快激光光束将光场快速充满光纤导管中整个光纤阵列束，达到整个光纤阵列束具有等效于高功率激光辐照的效果，扩大了照射光场并实现精准耦合，降低了激光器的功率要求和制造成本以及对周围组织的热效应，实现进行血管腔内治疗，尤其是高效消蚀血栓、斑块的目的。
Description
技术领域
本发明涉及血管外科血管腔内治疗器械技术领域，特别涉及一种超快激光振镜扫描耦合方法。
背景技术
血栓疾病是一类严重危害人类生命健康的疾病，由活体心脏或血管内血液成分形成的固体质块引起，可分为动脉血栓栓塞和静脉血栓栓塞。动脉血栓栓塞可导致患者肢体疼痛、麻木或运动障碍、脏器缺血甚至坏死、脑梗塞、心肌梗塞等，静脉血栓可引发肺栓塞。血栓疾病的死亡率非常高，严重危害人民健康，造成沉重的社会经济负担。传统血栓治疗采用手术取栓治疗方法，目前比较成熟的技术有切开取栓、导管接触溶栓(CDT)、血栓抽吸术等。
然而传统手术方式普遍存在较高的风险，难以做到血栓的完全清除，无法避免血栓碎块的产生，导致术后血栓复发机率较高，继发性血栓时常出现，使患者难以恢复到术前状态，严重损害患者的身体健康。因此临床一直需要一种新的技术以解决血栓性疾病所带来的问题，20世纪80年代初，有学者用激光治疗外周血管血栓，但受限于当时氦氖(He-Ne)激光在时域上的连续，组织中产生了严重的热积累，损伤了健康组织结构而未能在心血管疾病治疗领域获得应用。
此后脉冲激光技术的发展初步解决了激光术中热损伤问题，以准分子激光为代表的“冷加工”激光在眼科角膜与晶状体疾病临床治疗中逐步替代了手术刀，并发展成为该领域的标准术式。准分子激光是一种紫外波段、脉宽为纳秒级的气体脉冲激光，由于其光子能量较高，在与生物组织作用时主要表现为光化学效应，作用于生物大分子中的分子键并使之断裂，生成小分子物质以及微小气泡，对目标生物组织结构造成破坏。然而，准分子激光应用于血栓消蚀领域仍存在低效高热的问题，Topaz等使用准分子激光对急性心肌梗塞患者进行冠脉内血栓消融治疗，Shammas等将该技术应用于下肢动脉亚急性栓塞的治疗，均出现了消蚀低效及不同程度的热损伤。同时，准分子激光设备光脉冲能量抖动大，电光效率低，功耗大，设备庞大笨重，激光工作物质寿命短(通常为几千小时)，维护成本高，更为重要的是该技术受专利保护，设备和耗材均需进口，医疗费用昂贵，从而限制了该技术在国内临床应用中的推广普及。
另外，由于单根光纤消蚀面积有限，极大限制了消蚀效率，增加了手术所需时间，若采取简单多根光纤的模式来扩大消蚀面积，需设置多个激光器并联或采取增大单激光器功率方案，而这都将明显增加设备成本，为设备制造与推广增加难度。目前现有准分子激光器采取将准分子激光光源所产生的激光束直接与激光导管耦合的方式，为了使所有光纤能够接收到激光能量，实际照射光场面积大于接收面积，这不但将产生能量的浪费(现有方案能量损失约20％，US5383199)，而且，由于准分子激光频率的限制，具体实施中热效应无法忽略，无法真正实现冷加工，将均匀激光束直接与多束光纤耦合，部分准分子激光将照射光纤有机包层部分，长时间大功率准分子激光辐照后外层包膜将氧化变性变黑，导致激光导管的损坏。这极大限制了准分子激光导管的使用寿命，甚至在一台手术中可能因此需要更换导管，不但增加了患者的经济负担，也延长了手术时间，且因此多出的操作可能增加术中风险。为此，我们需要一种新的解决方案，在有效、快速消蚀血栓的同时控制设备成本，并且在有效耦合的前提下避免热效应，有效保护光纤及外层包膜，达到延长激光导管寿命的目的。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种超快激光振镜扫描耦合方法，实现以低功率单束超快激光光束将光场快速充满光纤导管中整个光纤阵列束，达到整个光纤阵列束具有等效于高功率激光辐照的效果，扩大了照射光场并实现精准耦合，降低了激光器的功率要求和制造成本以及对周围组织的热效应，实现安全高效消蚀血栓和斑块的目的。
为实现上述目的，本发明公开的超快激光振镜扫描耦合方法，其实施主要由以下基本结构完成：超快激光器、振镜、转换器、控制器、光纤导管、输出端。该方法使用超快激光器作为光源，将超快激光器输出的单束超短脉冲光束通过振镜扫描的方式逐一耦合到光纤导管光纤束的各光纤端面上，从而使单束激光光束以一定重复频率进入光纤导管中的不同光纤进行传输，通过转换器改变光纤排列方式并在输出端输出激光，实现以单束超快激光光束将光场快速充满光纤导管中整个光纤阵列束的效果，扩大了照射光场并实现精准耦合，实现对人体内血栓和斑块的高效消蚀。该方法相当于利用振镜扫描实现了激光能量的时分复用，即将1份能量能量在较短时间内覆盖n个目标空间，而非同时覆盖n个目标空间，大大降低了对于激光器的指标要求和制造成本，同时，由于时分复用在空间上表现为不同时，所以对于n个目标空间来说，各个目标空间的激光作用时间间隔具有比脉冲间隔更长的时间窗口，可以进一步消除由于高重频下热积累导致的部分热效应，具有更好的冷消蚀效果。
优选地，所述的超快激光器为光纤飞秒激光器，波长为二倍频绿光波段，脉冲宽度为飞秒级，重复频率为MHz级，单脉冲能量为微焦级，脉冲模式为普通模式，即每相同时间间隔出射1个脉冲。
优选地，所述的振镜为高速激光振镜，含有激光输入接口或窗口，输入的激光光束通过控制器控制X、Y两个方向的快速反射镜控制光束出射方向，并通过场镜进行聚焦输出，从而将激光光束聚焦在场镜焦平面上不同的位置；结合光纤芯径、包层厚度以及光纤阵列束的排列方式计算光纤端面位置，通过控制器控制快速反射镜的方向和速度，将激光光束以一定频率扫描聚焦到各个光纤端面所在位置进行耦合，以保证较高的耦合效率。
优选地，在超快激光器和振镜之间，加入光隔离器和准直扩束光路，光隔离器用于保证激光光束传输的单向性，防止光路中产生的后向反射或散射光等进入激光器中造成激光器的损坏；准直扩束光路用于调节光束孔径，使光束孔径小于振镜的激光输入接口或窗口，结合振镜使用的聚焦场镜的焦距计算聚焦光束的孔径角，使聚焦光束孔径角不大于光纤的数值孔径，满足耦合条件，提高耦合效率。
优选地，所述的转换器在光纤接收端侧为矩形实心阵列，便于计算定位与扫描耦合操作，在输出端侧为偏心实心圆形或中心空心圆环阵列，并依据光纤接收端面振镜扫描次序对应输出端光纤从中心沿径向向外依次排列，顺序消蚀，防止因乱序消蚀导致的血栓或者斑块碎片脱落，便于在体内对血栓和斑块进行高效消蚀。
优选地，所述的控制器采用触控面板作为显示界面和输入界面，用于控制超快激光器和振镜。
优选地，所述的光纤导管由其内部的光纤阵列束、导丝通道及外部包层构成；内部的光纤阵列束经转换器重新排列整齐，各光纤相对位置固定，光纤芯径；导丝通道为高分子材料制成的中空导管，其内径与导丝紧密贴合，避免导管前进中的晃动；导丝通道沿导管轴向，位置位于偏心处，通过控制导管体外部分可使导管沿导丝部分旋转，进一步增大照射面积；外部包层为带有亲水涂层的高分子材料，可在血管中顺利推进，避免损伤血管内壁。
优选地，所述的输出端为光纤导管末端结构，在结构上为钝性，避免导管在前进过程中损伤血管内壁，又可使导管末端紧密贴近待消蚀血栓区域，达到有效消蚀的目的；在材质上为不透X光的生物相容性较好的金属制成，可在血管腔内手术中为术者提供透视下定位，准确获取导管前进部位，参照术前影像及术中造影所得血栓位置，准确掌握手术进程。
优选地，本发明所述方法的具体步骤如下：
步骤S1，搭建整体装置的基本结构；
步骤S2，根据光纤排列方式和光纤参数计算光纤耦合端面位置以及所需光束孔径；
步骤S3，打开超快激光器，打开控制器，设置较低功率激光参数并出光，使用准直扩束光路调节光束孔径为合适值；
步骤S4，在控制器中输入光纤端面位置信息，设定激光参数，控制振镜进行高速扫描耦合；
步骤S5，在输出端使用光功率计和衰减片计算耦合效率，若耦合效率较低，调节定位信息，直到耦合效率满足要求。
有益效果：
1、本发明公开的一种超快激光振镜扫描耦合方法，通过振镜扫描的耦合方式，以单束激光光束实现多光纤耦合，扩大照射光场，达到高效消蚀血管腔内血栓和斑块的效果。
2、本发明公开的一种超快激光振镜扫描耦合方法，在不增加激光器数量与激光功率的前提下，通过使用振镜实现的扫描耦合方法，可达到有效消蚀的目的，明显降低设备制造和研发成本，并具备进一步降低热效应的潜力。
附图说明
参照附图，通过详细描述其优选实施例，本发明的上述和其他特性和优点将会更加清楚。其中：
图1是一种超快激光振镜扫描耦合方法实施例的基本装置示意图。
图2是一种转换器在光纤接收端侧和输出端侧光纤阵列束排布方式实施例示意图。
图3是另一种转换器在光纤接收端侧和输出端侧光纤阵列束排布方式实施例示意图。
图4是一种控制器的基本控制方式实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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，都属于本发明保护的范围。
图1是一种超快激光振镜扫描耦合方法实施例的基本装置示意图，主要包括：超快激光器1、振镜6、转换器9、控制器15、光纤导管11、输出端12，图2是一种转换器9在光纤接收端8侧和输出端12侧光纤阵列束排布方式实施例示意图，图3是另一种转换器9在光纤接收端8侧和输出端12侧光纤阵列束排布方式实施例示意图，图4是一种控制器控制方式实施例的示意图。
该方法将超快激光器1输出的单束超短脉冲光束2通过振镜6扫描耦合到光纤导管11的各光纤端面上，从而使单束激光光束以一定重复频率进入光纤导管11中的不同光纤进行传输，然后通过转换器9改变光纤排列方式并在输出端12输出激光，实现以单束低功率超快激光光束将光场快速充满光纤导管11中整个光纤阵列束，达到整个光纤阵列束具有等效于高功率激光辐照的效果，扩大了照射光场并实现精准耦合，降低了激光器的功率要求和制造成本以及对周围组织的热效应，实现安全高效消蚀血栓和斑块的目的。
所述的超快激光器1为光纤飞秒激光器，波长为515-535nm，脉冲宽度为150-200fs，重复频率为1-5MHz，单脉冲能量为50-100μJ。
所述的振镜6为高速激光振镜，激光输入窗口5直径约为7mm，输入的激光光束通过控制器15控制X、Y两个方向的快速反射镜控制光束出射方向，并通过场镜7进行聚焦输出，从而将激光光束聚焦在场镜焦平面上不同的位置，场镜7焦距为25-75mm；结合光纤纤芯21直径、包层22厚度以及光纤阵列束的排列方式计算光纤端面位置，通过控制器15控制快速反射镜的方向和速度，将激光光束以一定频率扫描聚焦到各个光纤端面所在位置进行耦合，以保证较高的耦合效率。
在超快激光器1和振镜6之间，加入光隔离器3和准直扩束光路4，光隔离器3用于保证激光光束2传输的单向性，防止光路中产生的后向反射或散射光等进入激光器中造成激光器的损坏；准直扩束光路4用于调节光束孔径，使光束孔径小于振镜6的激光输入接口或窗口5，结合振镜6使用的聚焦场镜7的焦距计算聚焦光束的孔径角，使聚焦光束孔径角不大于光纤的数值孔径，满足耦合条件，提高耦合效率。
所述的一种转换器9的实施例在光纤接收端8侧为矩形实心阵列，如图2中8所示，x为5-6，y为6-7，便于计算定位与扫描耦合操作，在输出端12侧为偏心实心圆形阵列，如图2中12所示，光纤总数z＝x*y，并依据光纤接收端面振镜扫描次序对应输出端光纤从中心沿径向向外依次排列，顺序消蚀，防止因乱序消蚀导致的血栓或者斑块碎片脱落，便于在体内对血栓和斑块进行高效消蚀。
所述的另一种转换器9的实施例在光纤接收端8侧为矩形实心阵列，如图3中8所示，x为4-5，y为4-5，便于计算定位与扫描耦合操作，在输出端12侧为中心圆环阵列，如图3中12所示，光纤总数z＝x*y，并依据光纤接收端面振镜扫描次序对应输出端光纤从中心沿径向向外依次排列，顺序消蚀，防止因乱序消蚀导致的血栓或者斑块碎片脱落，便于在体内对血栓和斑块进行高效消蚀。
所述的控制器的一种基本控制方式如图4所示，控制器15开机后首先检测超快激光器1是否开机，检测到超快激光器1开机后，通过控制器15操作界面输入激光参数以及待扫描的位置参数，设定结束后通过操作界面执行耦合操作，即超快激光器1出光且振镜6扫描，通过光功率计14的显示数据以及衰减片13的参数，计算耦合效率是否满足要求，比如90％，若耦合效率低于要求数值，则回到操作界面重新设定激光参数以及位置参数，重复该步骤，直到耦合效率满足要求，耦合成功实现。
所述的光纤导管11由其内部的光纤阵列束、导丝通道24及外部包层25构成；内部的光纤阵列束经转换器9重新排列整齐，各光纤相对位置固定，光纤种类为多模光纤，纤芯21直径105-110μm，包层22直径125-130μm，数值孔径约为0.15；导丝通道24为高分子材料制成的中空导管，其内径与导丝23紧密贴合，其内径设置为0.365-0.37mm，可与常用直径0.36mm(约0.014英寸)导丝23紧密贴合，避免导管前进中的晃动；导丝通道24沿导管轴向，当位置位于偏心处时，如图2所示，通过控制导管体外部分可使导管沿导丝23部分旋转，可进一步增大照射面积，当位置位于中心处时，如图3所示，可使得导管末端实现环形均匀照射，可在直径更小的血管腔内取得更好的照射消蚀效果；外部包层25为带有亲水涂层的高分子材料，可在血管中顺利推进，避免损伤血管内壁。
所述的输出端12为光纤导管11末端结构，在结构上为钝性，避免导管在前进过程中损伤血管内壁，又可使导管末端紧密贴近待消蚀血栓区域，达到有效消蚀的目的；在材质上为金属铂制成，不透X光且生物相容性较好，可在血管腔内手术中为术者提供透视下定位，准确获取导管前进部位，参照术前影像及术中造影所得血栓位置，准确掌握手术进程。
本发明公开的一种超快激光振镜扫描耦合方法实施例的具体步骤如下：
步骤S1，搭建整体装置的基本结构；
步骤S2，根据光纤排列方式和光纤参数计算光纤耦合端面位置以及所需光束孔径；
步骤S3，打开超快激光器1，打开控制器15，设置较低功率激光参数并出光，使用准直扩束光路4调节光束孔径为合适值；
步骤S4，在控制器15中输入光纤端面位置信息，设定激光参数，控制振镜6进行高速扫描耦合；
步骤S5，在输出端使用光功率计14和衰减片13计算耦合效率，若耦合效率较低，调节控制器内输入的位置信息，直到耦合效率满足要求。
本发明实施例采用高重频超快激光作为光源，并使用振镜扫描耦合的方式进行耦合，可以单束激光光束实现多光纤耦合，扩大照射光场，达到高效消蚀血管腔内血栓和斑块的效果。
本发明实施例采用光纤激光器，便于集成和开发，寿命长，几乎无需维护，使用成本低，光束能量稳定，临床应用效果更为可靠，且在不增加激光器数量与激光功率的前提下，通过使用振镜实现的扫描耦合方法，可达到有效消蚀的目的，明显降低设备制造和研发成本，并具备进一步降低热效应的潜力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.超快激光振镜扫描耦合方法，其特征在于：通过由超快激光器、振镜、转换器、控制器、光纤导管和输出端构成的基本结构实现，将超快激光器输出的单束超短脉冲光束通过振镜扫描的方式逐一耦合到光纤导管光纤束的各光纤端面上，从而使单束激光光束以一定重复频率进入光纤导管中的不同光纤进行传输，然后通过转换器改变光纤排列方式并在输出端输出激光，以低功率单束超快激光光束将光场快速充满光纤导管中整个光纤阵列束，达到整个光纤阵列束具有等效于高功率激光辐照的效果，扩大了照射光场并实现精准耦合，降低了激光器的功率要求和制造成本以及对周围组织的热效应，实现安全高效消蚀血栓和斑块的目的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的超快激光器，包含固体超快激光器和光纤超快激光器，可输出飞秒或皮秒级脉冲宽度的脉冲激光，其脉冲重复频率及模式可调，波长包括近红外、二倍频绿光以及三倍频紫外光等多种波段，利用其与生物组织作用时的等离子体效应等多种效应，对血栓和斑块进行消蚀。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的振镜含有激光输入接口或窗口，输入的激光光束通过控制器控制X、Y两个方向的快速反射镜控制光束出射方向，并通过场镜进行聚焦输出，从而将激光光束聚焦在场镜焦平面上不同的位置；结合光纤芯径、包层厚度以及光纤阵列束的排列方式计算光纤端面位置，通过控制器控制快速反射镜的方向和速度，将激光光束以一定频率扫描聚焦到各个光纤端面所在位置进行耦合，以保证较高的耦合效率。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在超快激光器和振镜之间，还应加入光隔离器和准直扩束光路；光隔离器用于保证激光光束传输的单向性，防止光路中产生的后向反射或散射光等进入激光器中造成激光器的损坏；准直扩束光路用于调节光束孔径，使光束孔径小于振镜的激光输入接口或窗口，结合振镜使用的聚焦场镜的焦距计算聚焦光束的孔径角，使聚焦光束孔径角不大于光纤的数值孔径，满足耦合条件，提高耦合效率。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的转换器将光纤导管内的光纤阵列束重新排列，从而将光纤接收端面处适宜耦合的实心紧密排列方式转变为输出端适宜体内导管消蚀照射的空心环形或实心圆形等排列方式，且依据光纤接收端面振镜扫描次序对应输出端光纤从中心沿径向向外依次排列，顺序消蚀，防止因乱序消蚀导致的血栓或者斑块碎片脱落。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的控制器包含显示界面和输入界面，控制超快激光器的参数设定、是否出光以及振镜扫描参数设定和是否扫描等功能。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的光纤导管由其内部的光纤阵列束、导丝通道及外部包层构成；内部的光纤阵列束经转换器重新排列整齐，各光纤相对位置固定；导丝通道为高分子材料制成的中空导管，其内径与导丝紧密贴合，避免光纤导管在前进中晃动，导丝通道沿导管轴向，位置位于中心或偏心处；外部包层为带有亲水涂层的高分子材料，可在血管中顺利推进，避免损伤血管内壁。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的输出端为光纤导管末端结构，在结构上为钝性，避免导管在前进过程中损伤血管内壁，又可使导管末端紧密贴近待消蚀血栓区域，达到有效消蚀的目的；在材质上为不透X光的生物相容性较好的金属制成，可在血管腔内手术中为术者提供透视下定位，准确获取导管前进部位，参照术前影像及术中造影所得血栓位置，准确掌握手术进程。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法的具体的实施步骤如下：
步骤S1，搭建整体装置的基本结构；
步骤S2，根据光纤排列方式和光纤参数计算光纤耦合端面位置以及所需光束孔径；
步骤S3，打开超快激光器，打开控制器，设置较低功率激光参数并出光，使用准直扩束光路调节光束孔径为合适值；
步骤S4，在控制器中输入光纤端面位置信息，设定激光参数，控制振镜进行高速扫描耦合；
步骤S5，在输出端使用光功率计和衰减片计算耦合效率，若耦合效率较低，调节定位信息，直到耦合效率满足要求。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116159814A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-05-26 | 河北工业大学 | 一种减少激光清洗飞机蒙皮热积累的方法 |
| CN117080848A (zh) * | 2023-10-18 | 2023-11-17 | 北京卓镭激光技术有限公司 | 一种用于血栓消融的激光器 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005241321A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Olympus Corp | レーザ走査装置、レーザ走査型顕微鏡および走査プログラム |
| US20140276690A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | The Spectranetics Corporation | Controller to select optical channel parameters in a catheter |
| CN112846487A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-28 | 浙江师范大学 | 一种超快激光多焦点大间距并行加工装置及方法 |
| CN113017827A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-25 | 哈尔滨医科大学 | 一种集成超声成像与激光消蚀术的导管系统 |
| CN113040903A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-06-29 | 哈尔滨医科大学 | 激光消蚀系统 |
| CN113057732A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-07-02 | 哈尔滨医科大学 | 一种激光消蚀术导管 |
| CN113116576A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-16 | 武汉菩济医疗科技有限公司 | 基于超快激光的洁牙装置 |
| CN113300204A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-08-24 | 济南森峰科技有限公司 | 一种近红外人眼安全相干光超快扫描装置及方法 |
-
2022
- 2022-02-14 CN CN202210134335.7A patent/CN114431955A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005241321A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Olympus Corp | レーザ走査装置、レーザ走査型顕微鏡および走査プログラム |
| US20140276690A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | The Spectranetics Corporation | Controller to select optical channel parameters in a catheter |
| CN112846487A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-28 | 浙江师范大学 | 一种超快激光多焦点大间距并行加工装置及方法 |
| CN113017827A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-25 | 哈尔滨医科大学 | 一种集成超声成像与激光消蚀术的导管系统 |
| CN113040903A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-06-29 | 哈尔滨医科大学 | 激光消蚀系统 |
| CN113057732A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-07-02 | 哈尔滨医科大学 | 一种激光消蚀术导管 |
| CN113116576A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-16 | 武汉菩济医疗科技有限公司 | 基于超快激光的洁牙装置 |
| CN113300204A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-08-24 | 济南森峰科技有限公司 | 一种近红外人眼安全相干光超快扫描装置及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 罗忠新;战仁军;贺志发;朱光涛;: "基于二维振镜扫描的激光眩目器光束整形研究", 激光杂志, no. 04, pages 33 - 36 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116159814A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-05-26 | 河北工业大学 | 一种减少激光清洗飞机蒙皮热积累的方法 |
| CN117080848A (zh) * | 2023-10-18 | 2023-11-17 | 北京卓镭激光技术有限公司 | 一种用于血栓消融的激光器 |
| CN117080848B (zh) * | 2023-10-18 | 2024-01-16 | 北京卓镭激光技术有限公司 | 一种用于血栓消融的激光器 |
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