CN115666432A - 具有无源q开关激光器组件场的点阵式手具 - Google Patents

具有无源q开关激光器组件场的点阵式手具 Download PDF

Info

Publication number
CN115666432A
CN115666432A CN202180037662.4A CN202180037662A CN115666432A CN 115666432 A CN115666432 A CN 115666432A CN 202180037662 A CN202180037662 A CN 202180037662A CN 115666432 A CN115666432 A CN 115666432A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
wavelength
cavity
lattice
passive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180037662.4A
Other languages
English (en)
Inventor
尚小明
刘慧�
克雷格·兰格利斯
凯文·肖马克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Candela Co
Original Assignee
Candela Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Candela Co filed Critical Candela Co
Publication of CN115666432A publication Critical patent/CN115666432A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0927—Systems for changing the beam intensity distribution, e.g. Gaussian to top-hat
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106—Mode locking
    • H01S3/1112—Passive mode locking
    • H01S3/1115—Passive mode locking using intracavity saturable absorbers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/203—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser applying laser energy to the outside of the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0616—Skin treatment other than tanning
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0808—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more diffracting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/106—Beam splitting or combining systems for splitting or combining a plurality of identical beams or images, e.g. image replication
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/4233—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive element [DOE] contributing to a non-imaging application
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/001—Axicons, waxicons, reflaxicons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/0014—Monitoring arrangements not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/0619—Coatings, e.g. AR, HR, passivation layer
    • H01S3/0621—Coatings on the end-faces, e.g. input/output surfaces of the laser light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/0619—Coatings, e.g. AR, HR, passivation layer
    • H01S3/0625—Coatings on surfaces other than the end-faces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/0627—Construction or shape of active medium the resonator being monolithic, e.g. microlaser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H01S3/09415—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123—Q-switching
    • H01S3/113—Q-switching using intracavity saturable absorbers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1611—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth neodymium
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
    • A61B2017/00022—Sensing or detecting at the treatment site
    • A61B2017/00075—Motion
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00053—Mechanical features of the instrument of device
    • A61B2018/00297—Means for providing haptic feedback
    • A61B2018/00303—Means for providing haptic feedback active, e.g. with a motor creating vibrations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00315—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for treatment of particular body parts
    • A61B2018/00452—Skin
    • A61B2018/0047—Upper parts of the skin, e.g. skin peeling or treatment of wrinkles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00642—Sensing and controlling the application of energy with feedback, i.e. closed loop control
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/0066—Sensing and controlling the application of energy without feedback, i.e. open loop control
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00696—Controlled or regulated parameters
    • A61B2018/00702—Power or energy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00696—Controlled or regulated parameters
    • A61B2018/00702—Power or energy
    • A61B2018/00708—Power or energy switching the power on or off
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00898—Alarms or notifications created in response to an abnormal condition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/0091—Handpieces of the surgical instrument or device
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B2018/2035—Beam shaping or redirecting; Optical components therefor
    • A61B2018/20351—Scanning mechanisms
    • A61B2018/20359—Scanning mechanisms by movable mirrors, e.g. galvanometric
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B2018/2035—Beam shaping or redirecting; Optical components therefor
    • A61B2018/20553—Beam shaping or redirecting; Optical components therefor with special lens or reflector arrangement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B2018/2035—Beam shaping or redirecting; Optical components therefor
    • A61B2018/205547—Controller with specific architecture or programmatic algorithm for directing scan path, spot size or shape, or spot intensity, fluence or irradiance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B2018/208—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser with multiple treatment beams not sharing a common path, e.g. non-axial or parallel
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0635—Radiation therapy using light characterised by the body area to be irradiated
    • A61N2005/0643—Applicators, probes irradiating specific body areas in close proximity
    • A61N2005/0644—Handheld applicators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/067—Radiation therapy using light using laser light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0071—Beam steering, e.g. whereby a mirror outside the cavity is present to change the beam direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094076—Pulsed or modulated pumping

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

一种用于皮肤治疗的点阵式手具及其系统包含操作地连接到泵浦激光源以接收具有第一波长的泵浦激光束的无源Q开关激光器组件，以及可操作以对由所述无源Q开关激光器组件发射的实心光束进行分束并横越皮肤段形成微束阵列的分束组件。所述无源Q开关激光器组件生成具有第二波长的高功率亚纳秒脉冲激光束。

Description

具有无源Q开关激光器组件场的点阵式手具
技术领域
本系统涉及一种封装在手具中的无源Q开关激光器，并且特别地涉及一种具有带有无源Q开关激光器组件和分束组件的点阵式手具的激光系统。
背景技术
典型地，用于皮肤病的非侵入式治疗的系统包含激光器放置到其中的机柜和连接到手具的光束递送系统(典型地为光纤或铰接臂)，该手具将来自激光器的激光辐射传导到待治疗的皮肤段。这种系统的功能受所选择的激光器的性能限制。皮肤缺陷的治疗通常需要不止一种类型的激光器，并且经常将不止一种类型的激光器放置在机柜中。这增加了系统的大小、成本和复杂性。
一些皮肤缺陷的治疗需要相当大的激光功率(几十甚至几百MW)，为了防止皮肤损伤以超短脉冲(最常见地处于皮秒范围)供应该激光功率。这种激光功率难以通过光纤传送，并且铰接臂的使用极大地限制了护理人员的自由。
典型的Q开关微腔激光器由被定位为彼此非常接近的激光介质和作为无源Q开关的可饱和吸收体组成。腔长度被管控得尽可能短。Q开关微腔激光器是小型固态激光器、具有线性短腔。典型的腔长度在毫米的量级。短的腔长度导致极短的腔寿命以及短得多的Q开关脉冲的可能性。经证明，Q开关微腔激光器可以产生在亚纳秒范围的输出脉冲。在一些特殊情况下(即整体式腔)，脉冲持续时间可以短到如较大的锁模激光器产生那样，具有大约10KW的峰值功率，类似于可商购的较大Q开关系统产生的脉冲持续时间。
几十年来，在努力生成高能量皮秒激光器方面已经投入了大量的努力。已经开发了许多技术。这些技术通常涉及多级配置，即，将低能量皮秒种子激光器(例如nJ或μJ)馈送到放大级(包含再生放大器或/和多程放大)中。这种多级配置需要复杂的光学布置和精密的电子同步，从而进一步增加了系统的复杂性和成本。
附图说明
专利或申请文件含有至少一幅彩色附图。专利局将应要求并在支付必要的费用的情况下提供带有彩色附图的本专利或专利申请副本。
为了更完整地理解本公开及其特征，现在结合附图参考以下描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件：
图1是具有泵浦源、泵浦激光递送单元和亚纳秒点阵式手具的系统的实例；
图2A是具有无源Q开关激光器组件和分束组件的点阵式手具的实例；
图2B是具有泵浦激光源、无源Q开关激光器组件和分束组件的点阵式手具的实例；
图2C是1064nm手具的实例；
图2D是532nm手具的实例；
图3A是具有整体式腔的无源Q开关激光器组件的实例；
图3B是整体式腔的实例；
图4是示出微芯片激光器的激光介质和可饱和吸收体的结合的实例；
图5A是具有带有两个外腔镜的腔的无源Q开关激光器组件的实例；
图5B是具有带有一个外腔镜(输出耦合器)的腔的无源Q开关激光器组件的实例；
图5C是具有带有一个外腔镜(高反射器)的腔的无源Q开关激光器组件的实例；
图5D是具有由一个整体式棒和两个外腔镜形成的腔的无源Q开关激光器组件的实例；
图5E是具有由整体式棒和一个外部输出耦合器形成的腔的无源Q开关激光器组件的实例；
图5F是具有由一个整体式棒和一个外部高反射器形成的腔的无源Q开关激光器组件的实例；
图6是具有二次谐波生成组件的点阵式手具的实例；
图7A是实例分束组件；
图7B是1-D固体分束器的实例输出和微点阵列的所得到的扫描。
图7C是1-D圆环分束器的实例输出和微点阵列的所得到的扫描。
图7D是利用一对扫描镜和透镜阵列的组合生成的2-D微束图案的实例。
图7E是入射到具有一对扫描镜的微透镜阵列上的亚纳秒激光束的实例。
图7F是利用图7D中示出的设置生成的2-D微束图案的实例。
图8A是稀疏点阵式皮肤治疗图案的实例；
图8B是更密集的点阵式皮肤治疗图案的实例；
图9A是具有用于点阵式皮肤治疗的带有滚轮的点阵式手具的激光系统的实例；
图9B是具有用于点阵式皮肤治疗的带有二次谐波生成和滚轮的点阵式手具的激光系统的实例；
图10是用于点阵式皮肤治疗的具有扫描镜的点阵式手具的激光系统的实例；
图11是用于点阵式皮肤治疗的点阵式手具的另一实例；
图12是通过向有其需要的患者递送亚纳秒激光脉冲来进行皮肤治疗的示例性方法的流程图。
具体实施方式
应当理解的是，为了说明的简单和清楚，在适当的情况下，在不同的附图之间重复使用附图标记来指示相对应的或类似的元件。此外，阐述了许多具体细节，以便提供对本文所述实例的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将理解的是，在没有这些具体细节的情况下，也可以实践本文描述的实例。在其他情况下，没有详细描述方法、程序和部件，以免混淆所描述的相关特征。此外，该描述不应被视为限制本文描述的实施例的范围。附图不一定按比例绘制，并且某些部分的比例可能被夸大，以更好地说明本公开的细节和特征。
现在将呈现上述公开内容中适用的几个定义。术语“耦合”被定义为直接或通过中间部件间接地连接，并且不一定限于物理连接。该连接可以使得物体被永久地连接或可释放地连接。术语“基本上”被定义为基本上适形于特定的尺寸、形状或基本上修饰的其他词语，使得该部件不需要精确。术语“包括”、“包含”和“具有”在本公开中可互换使用。术语“包括”、“包含”和“具有”意味着包含但不一定限于如此描述的事物。
本文公开了一种具有带有无源Q开关激光器组件的亚纳秒点阵式手具的系统和一种实施该点阵式手具的方法。如图1所示，系统10可以包含泵浦激光源12、泵浦激光递送单元14和点阵式手具16。
在实例中，泵浦激光源12可以位于机柜中。泵浦激光源12可以是任何泵浦激光器，该泵浦激光器可操作以提供能量以启动手具中的无源Q开关激光器，从而在亚纳秒范围内生成高能量(>1mJ)短脉冲。例如，当与点阵式手具结合使用时，泵浦激光器可操作以生成具有大约100MW或更高的高峰值功率的皮秒激光脉冲。泵浦激光源可以是激光棒具有足够吸收的激光发射波长。例如，对于Nd:YAG激光器，泵浦激光器波长可以在三个波长带中的一个内，即735nm至760nm、795nm至820nm或865nm至885nm。泵浦激光器可以是固态激光器或二极管激光器。泵浦激光器的非限制性实例包含翠绿宝石激光器(755nm)、钛蓝宝石激光器、二极管激光器、染料激光器、光学参量振荡器(optical parametric oscillator，OPO)和光学参量放大器(optical parameter amplifier，OPA)。钛蓝宝石可以用于通过可见光波长范围内泵浦的直接发射生成在700nm至900nm之间的波长范围的激光束。在实例中，翠绿宝石激光器可以提供超过1kW的泵浦功率，用于更高的脉冲能量生成。高泵浦功率有利于能量存储，通过使用低初始透射率的可饱和吸收体进一步有利于能量存储。
泵浦激光递送单元14可操作以将泵浦激光递送到点阵式手具，用于泵浦无源Q开关激光。在一些实例中，泵浦激光递送单元可以是铰接臂，该铰接臂是通过旋转接头连接在它们之间的多个镜和机械杠杆或臂的组件。在实例中，铰接臂可以具有多个臂(肘)和多个镜，这些镜可操作以通过围绕连接多个臂的至少一个旋转接头旋转来将激光束引导至点阵式手具上的期望点。在实例中，多个镜可操作以保持入射激光束偏振，这对于各向异性激光材料(即，Nd:YAP和Nd:YLF)的有效泵浦是有用的。在附加的实例中，泵浦激光递送单元可以包含光纤并且由光纤递送。光纤可以是单模光纤、多模光纤或空芯光纤。
如图2A所见，点阵式手具16可以包含无源Q开关激光器组件18和分束组件20。点阵式手具可操作以生成高能(>10mJ)亚纳秒激光脉冲，并随后以点阵式图案将这些脉冲递送到治疗部位(即皮肤)。点阵式手具接收由泵浦激光递送单元递送的泵浦激光，以泵浦无源Q开关激光器，从而生成高能量(>10mJ)亚纳秒脉冲。然后，所生成的亚纳秒激光被分束组件分成微点阵列，该微点阵列被递送到皮肤用于点阵式治疗。
无源Q开关激光器组件的尺寸允许其容纳和安装在点阵式手具主体内，从而减小整个系统的大小和复杂性，并提高功率利用效率。然后，点阵式手具可以用于不同的应用，并且特别是用于皮肤病治疗。点阵式手具主体可以具有容易装配用户的手中并且可以用手携带的合理的大小和重量。点阵式手具在长度方面可以小于或等于35cm。在至少一个实例中，手具主体可以具有有利于其像铅笔一样被握持的形状。在其他实例中，手具主体可以包含手枪式把手，该手枪式把手有利于手具主体像手枪一样被握持。
在一些实例中，如图2B所见，泵浦激光源12和/或泵浦激光递送单元在尺寸方面也可以足够小，以容纳在点阵式手具主体16内。在至少一个实例中，泵浦激光源12可以是二极管激光器，该二极管激光器可以位于点阵式手具主体内，并且可操作以直接照射无源Q开关激光器组件。
图2C示出了1064nm手具的实例，图2D示出了532nm手具的实例，它们各自使用了光纤泵浦激光递送单元。图2C中的点阵式手具16包含泵浦透镜101、具有无源Q开关激光器组件18的种子腔、准直透镜24、均化器134、衰减器138和1-D分束组件20。图2D中的点阵式手具16包含泵浦透镜101、具有无源Q开关激光器组件18的种子腔、准直透镜24、二次谐波生成组件300、均化器134、衰减器138和1-D分束组件20。
无源Q开关激光器组件以几十到几百MW的激光功率发射亚纳秒脉冲。无源Q开关激光器组件不需要开关电子器件，从而减小了整个系统的大小和复杂性并提高了功率效率。此外，不需要对腔尺寸进行干涉控制，从而简化了装置的生产，并大大放宽了其使用期间温度控制方面的容差。结果是潜在地更便宜、更小、更坚固和更可靠的Q开关激光系统，具有与耦合腔Q开关激光器的性能相当的性能。紧凑型短腔无源Q开关激光器组件可以用于大范围的应用，包含但不限于高精度测距、机器人视觉、自动化生产、有效的非线性频率转换，包含谐波生成(二次谐波、三次谐波、四次谐波、和频生成、OPO等)、环境监测、微加工、光谱学、化妆品和显微外科手术、皮肤治疗、电离光谱学、汽车发动机点火和需要高峰值功率的超连续谱生成。
点阵式手具可以适于被应用到患者的皮肤上并在皮肤上滑动。在一些实例中，点阵式手具可以悬停在患者的皮肤上，并且以距皮肤的表面大致等距的距离移动。分束组件可操作以横越皮肤段生成激光束阵列和/或扫描由无源Q开关激光器组件横越皮肤段发射的激光束。分束组件可以提供一维(1-D)或二维(2-D)治疗的皮肤区域覆盖。例如，分束组件可以生成点阵式微点线光束图案。在一些实例中，无源Q开关激光器手具可以含有二阶或更高阶谐波发生器以生成附加激光波长。
无源Q开关激光器组件
具有大约为10mm或更短的腔长度的无源Q开关微腔激光器已经被广泛研究持续几十年。然而，大多数研究报道了生成小于几毫焦耳的脉冲能量和小于10MW的峰值功率。特别地，激光器中的一些只能产生纳秒激光脉冲持续时间。最近，证明了从Yb:YAG/Cr:YAG微芯片激光器生成12mJ。然而，由于更长的脉冲持续时间(1.8纳秒)，仅可获得约3.7MW的峰值功率。另外，激光器必须在低温条件(即77K)下操作，这使得实际应用存在问题。
单程泵浦无源Q开关激光器具有几个限制。为了确保在激光材料中充分吸收泵浦能量，激光介质必须足够长，然而更长的激光介质将导致更长的发射脉冲持续时间。此外，在某些特定的泵浦波长下，未被吸收的泵浦激光可能导致可饱和吸收体的不希望的漂白，从而导致Q开关操作的失败。为了克服以上提及的这些问题，本公开引入了具有双程泵浦的无源Q开关激光器组件。双程泵浦还有利于使用由难以掺杂的晶体(即Nd:YAG)或可用泵浦激光波长下的具有对激光介质的弱吸收的晶体制成的激光介质。对于两种材料(即激光材料和可饱和吸收体)以小间隙分离的腔配置，通过在激光材料的输出端或无源Q开关的输入端上施加高反射电介质涂层，可以实现双程泵浦。在整体式配置的情况下，高反射涂层夹在激光材料和可饱和吸收体之间，而两种材料结合在一起。双程泵浦短腔激光器支持高效的泵浦激光吸收和更短的介质长度，从而导致更短的脉冲持续时间以及更紧凑的激光器布局。
本公开描述了一种用于产生具有超过100MW的高峰值功率的亚纳秒激光脉冲的短腔无源Q开关激光器组件。激光器的操作基于无源Q开关，其中为了紧凑和低成本设计，无源部件充当Q开关。
由于使用了更短的激光材料，具有双程泵浦的无源Q开关激光器组件通过生成短得多的脉冲而提供了优于单程泵浦的优势。这是因为Q开关脉冲持续时间大致与腔长成比例。另外，对于在泵浦激光波长下具有低掺杂浓度或低吸收的晶体，双程泵浦使得有可能获得足够的泵浦激光吸收，同时保持较短的晶体长度，从而导致更紧凑的激光器设计。无源Q开关激光器组件可以减小腔长度，因为不需要引入大体积的有源部件。在一些实例中，无源Q开关激光器组件可以使用高掺杂的激光材料和/或可饱和吸收体，从而导致更短的材料长度。
无源Q开关激光器组件可以包含两个功能组：泵浦透镜和激光腔。泵浦透镜可操作以将泵浦激光引导到具有特定光斑大小的激光腔的激光晶体中。泵浦光斑的选择处于在可用泵浦能量和大光斑尺寸之间的权衡下。较大的光斑尺寸导致较高的能量，同时需要较高的泵浦能量来实现Q开关。激光腔使得无源Q开关能够生成亚纳秒激光脉冲。激光腔可以是整体式腔或带有外腔镜的腔。
整体式腔
在整体式腔中，激光介质和可饱和吸收体夹有泵浦波长下的高反射电介质涂层，并通过分子间力以光学接触结合。高反射电介质涂层支持实现双程泵浦，并且避免未被吸收的泵浦激光对无源Q开关的不希望的漂白。
图3A中示出了具有整体式腔100和泵浦透镜101的无源Q开关激光器组件。图3B示出了整体式腔100可以包含激光介质104、夹在激光介质104和可饱和吸收体112之间的用于泵浦激光波长的高反射电介质涂层108。图3A和3B还示出了泵浦激光束116和输出光束120。泵浦激光束116可以是例如具有大约755nm波长的光束，以泵浦包含Nd:YAG作为激光介质和包含Cr4+:YAG作为可饱和吸收体的整体式微芯片激光器。高反射电介质涂层108(在大约755nm的泵浦激光波长下是高反射的，并且在1064nm的Q开关激光波长下是高透射的)支持实现双程泵浦，并且避免无源Q开关112由于未被吸收的泵浦激光泄漏通过其而产生的不希望的漂白。可以使用其他泵浦波长，包含但不限于在800nm至820nm下操作的二极管激光器，或者大约800nm至820nm下的其他类型的固态发射激光器(即，钛蓝宝石激光器)。
在整体式腔100的输入端124处，激光材料104的表面可以被涂覆为在激光波长下高反射的(例如，1064nm电介质涂层)和在泵浦波长下高透射的。在整体式腔100的输出端128处，无源Q开关112的表面可以沉积有在整体式腔100输出光束波长下是部分反射的电介质涂层。涂层108考虑了激光介质和可饱和吸收体的折射率，使得涂层在形成整体式材料时根据需要起作用。这两个端部(124和128)可以被布置成平行的并且涂覆有电解质涂层，从而允许发生激光振荡。两端可以是可操作以实现更好的模式选择性的平坦表面或具有曲率的弯曲表面。
扩散结合通常用于结合激光材料和无源Q开关元件(例如，可饱和吸收体)以形成无源Q开关微芯片激光器。这种方法通常是在升高的压力和温度下完成的，大约是放入的接触材料的绝对熔化温度的50％至70％。这种制造工艺涉及升高的温度，并且使得难以在两个元件(例如，激光介质和无源Q开关)之间沉积任何形式的电介质涂层，特别地在泵浦激光波长下的高反射涂层。因此，只能采用单程泵送。
在本公开中，激光介质104和可饱和吸收体112之间的结合可以如箭头103所示通过由分子间力(如范德华力、氢键和偶极-偶极相互作用)引起的光学接触来实施，如图4所示。不需要升高的温度和压力，使得保护反射电介质涂层108的完整性。
被接触的两个表面(即激光介质104的105和可饱和吸收体112的113)在光学质量方面被处理以实现稳定的光学接触。在泵浦波长下，激光介质104和可饱和吸收体112之间的界面处的高反射电介质涂层支持实现双程泵浦，并且避免由未被吸收的泵浦激光对无源Q开关的不希望的漂白。一般而言，表面质量可能好于20-10刮痕-擦伤(scratch-dig)。平面度和粗糙度可能至少分别为λ/4 10Аrms或更好。
激光介质104可以是掺Nd晶体。主体材料可以是YAG、YAP、YLF晶体或陶瓷。激光介质的非限制性实例包含晶体(即，Nd:YAG、Nd:YAP、Nd:YLF)或Nd:YAG陶瓷。可饱和吸收体112可以是掺铬(Cr4+)晶体(即YAG)或陶瓷YAG。用于激光介质和可饱和吸收体的材料可以是相同的主体材料或不同的材料。在一些实例中，激光介质和可饱和吸收体可以是分离的陶瓷晶体Nd:YAG和Cr:YAG或是整体式复合陶瓷晶体Nd:YAG和Cr:YAG。这与通过扩散方法结合的现有微芯片激光器非常不同，在现有微芯片激光器中，两种成分的材料物理性质(即熔点、热膨胀系数等)应该相似。
高能量/高峰值功率超短脉冲微芯片激光器促进了有效的非线性频率转换，包含谐波生成(二次谐波、三次谐波、四次谐波、和频生成、OPO等)和其中需要高峰值功率的超连续谱生成。与现有的低能量微芯片激光器相比，高能量微芯片激光器可以在频率转换波长下提供更高的能量/功率，因此通过改善信噪比显著提高了测量精度。最重要的是，光学装置非常紧凑和简单，并且支持在有限的空间中安装微芯片激光器，例如在手具中。
带有外部镜的腔
在具有外部镜的腔中，激光腔被配置为线性腔，具有小短于10mm的腔长度，以实现紧凑性和短脉冲生成。在一些实例中，腔长度可以小于10mm、小于8mm或小于5mm。激光腔旨在生成亚纳秒脉冲激光束。亚纳秒激光脉冲可以小于1000ps。在各种实例中，亚纳秒激光脉冲的范围可以在从150ps到小于1000ps、大约200ps到大约400ps、大约300ps到大约500ps、大约400ps到大约600ps或者大约500ps到大约1000ps。亚纳秒激光器可以具有大约1μm的波长(即，对于Nd:YAG为1064nm，对于Nd:YAP为1080nm，对于Nd:YLF为1047/1053nm)。
图5A-5F中示出了具有至少一个外部镜激光腔200和泵浦透镜101的无源Q开关激光器组件18。外部镜激光腔可以包含一个或多个外腔镜。在至少一个实例中，激光腔可以包含两个外腔镜。
特别地，图5A示出了外部镜腔200可以包含形成谐振器的一对腔镜(即，高反射器(HR)202和输出耦合器(OC)204)、增益介质206和充当无源Q开关的可饱和吸收体208。泵浦激光束116和输出光束120也如图5A-5F所示。泵浦激光束116可以是例如具有大约755nm的波长的光束。可以使用其他泵浦波长，包含但不限于在800nm至820nm下操作的二极管激光器，或者800nm至820nm下操作的其他固态发射激光器(例如，钛蓝宝石)。
在一些其他实例中，腔镜中的一个(即，高反射器202或输出耦合器204)可以通过在激光增益介质206或可饱和吸收体208的端表面中的一个上沉积适当的光学涂层来代替(参见图5B-5C和5E-5F)。仅使用一个外腔镜可以有助于减小腔长度，从而导致更短的脉冲生成。在一个实例中，高反射涂层203可以沉积在激光增益介质206的输入端上以充当高反射器，同时留下输出耦合器204作为一个外部镜(图5B)。在另一实例中，可以仅包含外部高反射器202，而部分反射涂层205可以沉积在可饱和吸收体的输出端上，以执行输出耦合器的功能(图5C)。
在一些实例中，激光增益介质206可以与可饱和吸收体208结合作为一个物理元件，用于缩短腔长，从而导致更短的脉冲持续时间，如图5D-5F所见。与典型的整体式腔不同，这种整体式元件在两端上镀有激光波长下的AR膜。此外，这种整体式晶体的输入端上的涂层在泵浦激光波长下可以是高透射的。类似于典型的整体式腔，激光介质和可饱和吸收体夹有涂层，这些涂层在泵浦波长(即第一波长)下是高反射的并且在激光波长(即第二波长)下是高透射的。在各种实例中，高反射涂层203可以沉积到激光增益介质206的输入端上充当高反射器，而具有部分反射涂层的分离的镜充当输出耦合器204(图5E)。在其他实例中，可饱和吸收体208输出端可以涂覆有充当输出耦合器205的部分反射涂层，同时可以存在分离的HR镜202，用于优化腔对准(图5F)。所有这些配置可以有助于减小腔长，这可以支持更短的脉冲生成并简化设计。
代替在腔中使用波长调谐元件，可以利用直接沉积在具有特定光谱要求的腔镜的端面上的高损伤阈值光学表面涂层来实施波长选择性。高反射器(HR)腔镜202可以被涂覆为在泵浦激光波长下是高透射的，并且在激光波长(例如，对于Nd:YAG是1064nm)下是高反射的(R≥99％)。输出耦合器(OC)腔镜可以涂覆有激光波长下的部分反射涂层。
激光增益介质206可以包含一个或多个晶体。在一些实例中，激光增益介质可以是激光晶体或陶瓷材料。晶体的非限制性实例是Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)、Nd:YAP(掺钕钇铝钙钛矿)或Nd:YLF(掺钕氟化钇锂)。在至少一个实例中，激光增益介质206可以是掺杂稀土离子的陶瓷材料，如陶瓷Nd:YAG。激光增益介质206的前表面可以涂覆有抗反射涂层。激光增益介质206的背表面可以涂覆有泵浦激光波长下的高反射形电介质涂层，以支持实现双程泵浦，并且避免由未吸收的泵浦激光对无源Q开关的不希望的漂白。双程泵浦几何结构支持充分的泵浦激光吸收和较短的介质长度，从而导致更紧凑的激光器布局和更短的脉冲持续时间。
可饱和吸收体208可以充当无源Q开关来实施Q开关，以生成接近1μm的亚纳秒激光脉冲。可饱和吸收体的非限制性实例是Cr4+:YAG晶体、陶瓷Cr4:YAG、GaAs或半导体可饱和吸收体。
二次谐波生成组件
图6是在无源Q开关激光器组件18和分束组件20之间具有二次谐波生成组件300的点阵式手具16的实例。无源Q开关腔输出的激光波长可以通过非线性频率生成转换成其他波长。在一些实例中，二次谐波生成组件300可以包含倍频晶体304、分色镜306和光束截止器308。在实例中，倍频晶体可以生成可见波长中的第二谐波波长，用于增强黑色素吸收。
在一些实例中，倍频晶体304可以是二次谐波生成晶体(second harmonicgeneration crystal，SHG)。倍频晶体的非限制性实例包含铌酸锂(LiNbO3)、磷酸钛氧钾(KTP＝KTiOPO4)、三硼酸锂(LBO＝LiB3O5)或任何其他SHG晶体。为了生成稳定的线性偏振Q开关激光，特别地可以使用切割Nd:YAG(即，[100])，或/和Cr4+:YAG(即，[110]切割)。
分色镜可操作用于透射二次谐波激光，同时拒绝剩余的基波波长。例如，倍频晶体304接收来自无源Q开关激光器组件的输出光束120，并将其转换成两个光束——一个光束320保持输出光束120的原始波长(频率)，一个光束312具有是输出光束120的两倍的频率。在至少一个实例中，输出光束120具有1064nm的波长，并且带有倍频的光束具有532nm的波长。分色镜306可以是将光束320和312分束并在不同的方向上引导这些光束的分束器。保持原始波长320的光束可以被引导到光束截止器308。在实例中，光束截止器用于阻挡被拒绝的基波波长激光。二次谐波生成组件312的输出光束然后可以进入分束组件20。
手具
产生亚纳秒激光脉冲的无源Q开关激光器组件的潜在和有前途的应用中的一个可以是在美容和医疗激光系统中。高能短脉冲无源Q开关激光器组件支持将无源Q开关激光器组件封装到手具中，以执行有意义的美容治疗，特别是点阵式皮肤再生。临床上经证明，对于每激光束具有～mJ的几百皮秒的激光脉冲，足以通过激光诱导的光学击穿(LIOB)或黑色素辅助的光学击穿引起组织或皮肤的微损伤。由这种微损伤刺激的随后的胶原重塑将导致皮肤再生。目前的无源Q开关激光器组件能够生成具有1064nm的波长的40mJ约300ps以上的激光脉冲。因此，来自无源Q开关激光器组件的输出能量可以使用分束组件20分成多个微束。例如，来自无源Q开关激光器组件的光束可以被分成至少2个微束、至少5个微束、至少10个微束、至少15个微束或至少30个微束。也可以设想其他数量的微束。每个微束可以具有高达4mJ的激光能量，这足以在10个微束的情况下进行有效的皮肤治疗。微束中的每一个可以被分束组件中的透镜聚焦，以生成多个微点。
皮肤治疗通常需要对二维皮肤区域进行照射。点阵式皮肤治疗可以使用具有扫描镜或其他扫描装置的微束或点阵式光束。存在实施二维微束图案的多种方法。例如，激光束可以被分成微束的一维阵列，并且微束的一维阵列可以在皮肤上手动滑动。另一方法可以使用扫描系统在一个或两个方向/轴线上扫描微束阵列。
图7A示出了具有1-D分束器126和聚焦透镜130的实例1-D分束组件20。分束组件20被设计成利用1-D分束器126和聚焦透镜130的组合将入射的一个实心光束120分成多个微束122的阵列。在一些实例中，1-D分束器可以是1-D衍射光学分束器或扫描仪。
焦平面中的微束大小可以在大约10μm到大约300μm的范围内。在各种实例中，微束大小在直径方面可以高达10μm、高达20μm、高达50μm、高达100μm、高达150μm、高达200μm、高达250μm或高达300μm。在一些实例中，微束在焦平面中具有范围在以下的直径：从大约10μm到大约50μm、大约25μm到大约75μm、大约50μm到大约100μm、大约75μm到大约125μm、大约100μm到大约150μm、大约125μm到大约175μm、大约150μm到大约200μm、大约200μm到大约250μm或者大约250μm到大约300μm。
分开的光束可以是实心微点或圆环形状(即，利用环包围的点)。例如，1-D分束组件可以包含用于形成环形或圆环形光束的轴锥体衍射光学器件、1-D分束器和聚焦透镜。图7B示出了1-D固体分束器的实例输出和微点阵列的所得到的扫描。图7C示出了1-D圆环分束器的实例输出和微点阵列的所得到的扫描。圆环形光束阵列有助于增加表面覆盖范围，从而减少用于治疗的遍次数量。
在其他实例中，从无源Q开关激光器组件生成的亚纳秒激光可以被引导到透镜阵列，以通过一对扫描镜形成点阵式微束。图7D示出了具有一对扫描镜的实例分束组件20，例如将激光束120投影或扫描到透镜阵列912上的检流计驱动镜(检流计镜)904和908。在一些实例中，第一扫描镜904可以提供面内旋转，并且第二扫描镜908可以提供面外旋转，同时透镜阵列912将激光束120分成多个点阵式微束。一对扫描镜和透镜阵列光学器件的组合可以生成具有大表面覆盖范围的微点阵列。两个扫描镜的移动可以在2-D中引导入射光束横越透镜阵列表面，以增加表面覆盖范围。为了避免扫描光斑的重叠或留下多余的未治疗区域，可以适当地对扫描进行编程，使得在一个扫描周期之后投影到透镜阵列上的光斑彼此相邻。在至少一个实例中，无源Q开关激光能量足够高，使得来自亚纳秒激光器的每个激光束可以覆盖多个小透镜，以生成每个微点具有足够能量的多个微点，用于有意义的治疗。扫描镜对可以扫描激光束以形成2-D图案，并覆盖更大面积的小透镜，如图7E所示。如图7F所见，在扫描系统完成一个循环之后，可以在皮肤中生成具有较大表面覆盖范围的2-D微点阵列。入射亚纳秒激光束的扫描可以是顺序的，也可以是处于随机次序。
对于1-D分束，扫描的速度可能影响微点阵列横越治疗区域的密度或覆盖范围。通过沿着垂直于利用一个或两个滚轮引导的微点的线的方向手动滑动手具，或者利用扫描仪扫描微点的线，可以将所生成的多个微束的线扩展到二维微束阵列。例如，如图8A所见，如箭头708所示的在垂直于1-D点阵式微点线704的方向上手动移动点阵式手具可以生成2-D点阵式光束图案712。可以通过改变1-D线中的点阵式微点704的数量和/或点阵式手具的移动速度来改变点阵式治疗的皮肤区域覆盖范围。点阵式手具的移动速度可以确定多个微点阵列之间的间距。图8A是以速度708移动的1-D线中相对稀疏的点阵式微点704阵列(例如，7个微点)的实例。图8B是以速度808移动的1-D线中的相同密度点阵式微点704阵列的实例。例如，图8A中的移动速度708比图8B中具有移动速度808的相同手具更快。因此，生成了点阵式微点704的更密集的2-D图案812。因此，较慢的滑动可以导致较高的点阵式覆盖范围，而较快的滑动可以导致在治疗区域上的较低的点阵式光束覆盖范围。在一些实例中，可以通过改变分束器来调节1-D线中点阵式微点的数量。例如，分束器可以是可操作以连接到手具的卡扣式可丢弃光学端头。卡扣式端头可以允许分束器光学器件的常规简单清洁，并为用户提供不同的端头设计，包含不同的衰减水平和不同的微点布置(每列更多或更少的微点，以及不同的微点密度)。用户可以基于每列期望的微点的数量或者相同数量微点但具有更密集或更不密集的微点来选择不同的端头。
图9和10示出了在分束组件20中具有可操作用于手具的手动移动的1-D分束器的实例点阵式手具。对于皮肤治疗，护理人员或用户可以利用1-D分束器在经治疗的皮肤区域上手动滑动点阵式手具。当用户在患者皮肤上滑动手具时，点阵式手具可以物理接触皮肤，或者可以在皮肤的表面上方一段距离处。在滑动移动的过程中，无源Q开关激光器组件可以生成亚纳秒激光脉冲，从而形成1-D点阵式微点线。
在一些实例中，点阵式手具可以包含一个或多个定位滚轮，其用于沿垂直于1-D点阵式微光斑线的方向手动移动手具，以形成2-D微光斑图案。滚轮可以用于确定泵浦激光器何时应该再次启动。例如，当1-D阵列横越皮肤移动时，滚轮可以跟踪手具移动的距离，并在手具移动了设定的距离后向泵浦激光源发送信号以再次启动。设定的距离的范围可以从大约400μm到大约800μm。例如，设定距离可以是大约400μm、大约500μm、大约600μm、大约700μm或大约800μm。滚轮也可以用作安全特征，使得当滚轮停止时，泵浦激光源停止。如果手具的移动停止或暂停，这可以防止组织损伤。替代性地，可以将激光器设置为以恒定速率启动，并且使用滚轮来测量横越皮肤表面的手具移动的速度。如果速度太快或太慢，用户可能接收来自滚轮的反馈。例如，反馈可以包含当不适当的扫描速度被触发时发起的灯、不同颜色的灯或触觉振动。
图9A是具有带有一个或两个滚轮118以引导手具移动并与激光脉冲同步的点阵式手具的系统的实例。一个或两个滚轮可操作用于在目标区域上手动滑动点阵式手具。手动滑动点阵式手具可以生成由一个或两个滚轮引导的2-D点阵式光束图案。可以通过改变滑动速度来改变点阵式覆盖范围。较慢的移动导致较高的表面覆盖范围。
系统10可以包含泵浦激光源12、泵浦激光递送单元14、点阵式手具16和控制器22。如上所述，点阵式手具16可以包含无源Q开关激光器组件18和分束组件20，该分束组件包含1-D分束器126和聚焦透镜130。
点阵式手具16可以进一步包含快速光电检测器132或感测亚纳秒激光脉冲的一些其他装置。在实例中，光电探测器可以与控制器通信以关闭泵浦激光器，从而避免双重脉冲或多重脉冲。在实例中，激光脉冲可以与滚轮旋转同步。在一些实例中，均化器134(基于衍射或基于折射的)可以在分束阵列之前被添加到点阵式手具，以校正不同重复率下的光束特性变化。点阵式手具还可以包含振动器136、蜂鸣器、机械振荡器或声音系统，以在激光器存在故障(如激光器未点火)时警告操作者。此外，如果滑动速度太慢或太快，振动器可以用于提供触觉反馈，以通过向用户提供反馈来帮助用户控制他们的扫描速度。例如，如果移动太快，手具可能发出嗡嗡声或抖动。在附加实例中，点阵式手具16可以进一步包含衰减器138，以获得用于治疗不同皮肤类型或LIOB深度的适当能量。衰减器可以是中性密度滤光器或基于偏振的元件(如偏振立方体)。光电探测器132、振动器136、滚轮118和/或泵浦源激光器12可以操作地连接到控制器22。控制器22是用于接收来自滚轮118、振动器136和光传感器132的电信号、处理它们并向泵浦激光源提供反馈信号以便控制泵浦激光器开和关的功能电子器件。点阵式手具的部件可以小到足以装入手具16中。这种手具16可操作以生成皮秒激光束，从而允许用于皮肤再生的点阵式治疗。
可选的二次或更高次谐波发生器300可以位于手具主体16中。图9B示出了具有二次谐波发生器300的手具的实例。无源Q开关激光器组件18可以发射具有1064nm的波长的光束。当需要附加激光波长时，可以将二次谐波发生器300引入到激光束路径中，以生成附加激光波长。一般而言，其他波长频率倍增装置可以布置在转台上，并在需要时使用。二次谐波晶体304的温度可以由控制器22控制，以实现稳定和优化的频率转换。
图10是具有带有扫描镜的点阵式手具的实例系统。在一些实例中，扫描镜可以与激光脉冲同步。系统10可以包含泵浦激光源12、泵浦激光递送单元14、点阵式手具16和控制器22。如上所述，点阵式手具16可以包含无源Q开关激光器组件18和分束组件20，该分束组件包含1-D分束器126和聚焦透镜130。
分束组件可以进一步包含固定镜144和旋转镜142，该旋转镜扫描一行微束122以形成2-D微光斑图案。可以通过改变旋转镜142的扫描速度来改变点阵式覆盖范围。在实例中，旋转镜可以是可操作用于平面外旋转的检流计镜。
点阵式手具16可以进一步包含快速光电探测器132或感测亚纳秒激光脉冲的一些其他装置，其关闭泵浦激光器并避免双重脉冲或多重脉冲。在实例中，激光脉冲可以与旋转镜旋转同步。在一些实例中，均化器134(基于衍射或基于折射的)可以在分束组件之前被添加到点阵式手具，以校正不同重复率下的光束特性变化。点阵式手具还可以包含振动器136、蜂鸣器、机械振荡器或声音系统，以在激光器存在故障(如激光器未点火)时警告操作者。在附加实例中，点阵式手具16可以进一步包含衰减器138，以获得用于治疗不同皮肤类型或LIOB深度的适当能量。衰减器可以是中性密度滤光器或基于偏振的元件(如偏振立方体)。光电探测器132、振动器136、滚轮118和/或泵浦源激光器12可以操作地连接到控制器22，如上所述。点阵式手具的部件可以小到足以装入手具16中。这种手具16可操作以生成皮秒激光束，从而允许用于皮肤再生的点阵式治疗。
在图11中示出的另外的实例中，示出了用于点阵式皮肤治疗的手具，其中无源Q开关激光器组件包含整体式腔610。通过将激光束120投影或扫描到透镜阵列912上的一对检流计镜904和908的组合来产生点阵式光束图案的生成。透镜阵列912将激光束120分成多个微束916，这些微束可以是点阵式微束。镜920可以用于分离由二次或更高次谐波发生器304生成的附加波长。镜920的涂层根据所期望的波长间隔形成。未转换的红外光120可以在激光束截止器924中被引导和吸收，而谐波可以被递送到含有皮肤病的组合的被治疗的皮肤段。激光束截止器924可以可操作以有效地消散未转换的红外能量，而不会被损坏或导致其他手具900部件的温度方面的升高。可以根据需要使用无源和有源冷却机制来从激光束截止器924中移除热量。
下面的实例提供了用于皮肤病治疗的典型手具的一些操作参数。无源Q开关激光器组件的输出激光器120的能量可以是40mJ或更高。每个微束122的能量在1064nm下可以高达4mJ，并且在532nm下可以高达2mJ。
这样的激光能量足够高，使得来自无源Q开关激光器组件的每个激光束可以覆盖至少9个小透镜，以生成9个微点。检流计镜对904和908扫描激光束九次，以形成2-D图案并覆盖至少81个小透镜。假设微芯片激光器以20Hz的频率操作，每次扫描将花费0.45秒(9/20)，或者治疗可以在高达2.2Hz的情况下操作。
本文还提供了用于皮肤治疗的方法。该方法可以包含使用具有点阵式手具的激光系统将亚纳秒脉冲激光束递送给有其需要的患者。
参考图12，示出了根据实例实施例的流程图。方法1000是以举例的方式提供的，因为有多种方式来实行该方法。下面描述的方法1000可以使用例如图1-11中示出的配置来实行，并且在解释实例方法1000时参考这些图的各种元件。图12中所示的每个框代表在实例方法1000中实行的一个或多个过程、方法或子程序。另外，所示出的框的顺序仅仅是说明性的，并且根据本公开，框的顺序可以改变。在不背离本公开的情况下，可以添加附加框或者可以使用更少的框。
实例方法1000是用于对有其需要的患者进行皮肤治疗的方法。实例方法1000可以开始于框1002。在框1002，泵浦激光源生成第一波长下的泵浦激光束。例如，对于Nd:YAG激光器，泵浦激光器波长可以在三个波长带中的一个内，即735nm至760nm、795nm至820nm或865nm至885nm。泵浦激光器可以是固态激光器或二极管激光器。泵浦激光器的非限制性实例包含翠绿宝石激光器(755nm)、钛蓝宝石激光器、二极管激光器、染料激光器、光学参量振荡器(optical parametric oscillator，OPO)和光学参量放大器(optical parameteramplifier，OPA)。钛蓝宝石可以用于通过可见光波长范围内泵浦的直接发射生成在700nm至900nm之间的波长范围的激光束。
在非限制性实例中，755nm波长的泵浦激光束可以由翠绿宝石激光器生成。在另一实例中，1.053μm或1.047μm波长的泵浦激光束可以从无源Q开关Nd:YLF激光器中生成。
在框1004，泵浦激光束被递送到点阵式手具中的无源Q开关激光器组件。在其他实例中，泵浦激光源可以位于点阵式手具的主体内，并且泵浦激光束可以直接照射无源Q开关激光器组件。
在块框1006，点阵式手具中的无源Q开关激光器组件由泵浦激光束生成高功率亚纳秒脉冲激光束。在实例中，所生成的亚纳秒脉冲激光束具有第二波长。第二波长可以是可见波长，在该波长处黑色素具有大量吸收。非限制性实例中的一些包含532nm、524nm或528nm。亚纳秒脉冲激光束可以可选地通过激光递送单元递送到点阵式手具。
在框1008，具有第二波长的亚纳秒脉冲激光束被分束组件分束，以形成微束的1-D阵列。
在框1010，横越皮肤移动点阵式手具，以在患者的皮肤上生成2-D点阵式光束图案。所递送的激光束可以应用于患者的皮肤的目标区域。目标区域可以在患者皮肤的任何区域上，包含但不限于脸、臂、腿、背、胸、手或脚。
本领域技术人员将理解，本公开不限于上文具体示出和描述的内容。相反，无源Q开关激光器和手具的范围包含上文描述的各种特征的组合和子组合，以及本领域技术人员在阅读前述描述时会想到的并且不在现有技术中的修改和变化。
上面示出和描述的公开内容仅仅是实例。尽管在前面的描述中已经阐述了本技术的许多特征和优点，以及本公开的结构和功能的细节，但是本公开仅是说明性的，并且可以在细节上进行改变，特别是在由所附权利要求中使用的术语的宽泛的一般含义所指示最大程度上的本公开的原理内的零件的形状、尺寸和布置方面。因此，应当理解的是，上述实例可以在所附权利要求的范围内进行修改。
本文提供了许多实例来增强对本公开的理解。下面提供了特定的一组声明。
声明1：一种用于皮肤治疗的点阵式手具，其包括：手具主体，该手具主体包括：在手具主体内的无源Q开关激光器组件，该无源Q开关激光器组件操作地连接到泵浦激光源以接收具有第一波长的泵浦激光束，无源Q开关激光器组件包括一个或多个泵浦透镜和包括一个或多个外部镜的激光腔；以及分束组件，该分束组件可操作以对由无源Q开关激光器组件发射的实心光束进行分束，并且横越皮肤段形成微束阵列，其中无源Q开关激光器组件生成具有第二波长的高功率亚纳秒脉冲激光束。
声明2：根据声明1的点阵式手具，其中手具主体可操作以在患者的皮肤上滑动。
声明3：根据声明1的点阵式手具，其中第一波长下的泵浦激光束由光纤或包括多个臂和镜的铰接臂递送。
声明4：根据声明1的点阵式手具，其中激光腔包括高反射器腔镜、输出耦合器腔镜、增益介质和可饱和吸收体。
声明5：根据声明1的点阵式手具，其中激光腔包括高反射器腔镜、输出耦合器腔镜和增益介质，该增益介质与可饱和吸收体结合并夹有第一波长下的高反射涂层和第二波长下的抗反射涂层。
声明6：根据声明5的点阵式手具，其中所结合的增益介质的输入端涂覆有在第一和第二波长两者下的抗反射涂层，而所结合的可饱和吸收体的输出端具有第二波长下的抗反射涂层。
声明7：根据声明4和5中任一项的点阵式手具，其中高反射器腔镜包括在第一波长下高透射且在第二波长下高反射的涂层。
声明8：根据声明4和5中任一项的点阵式手具，其中输出耦合器腔镜包括第二波长下的部分反射涂层。
声明9：根据声明1的点阵式手具，其中激光腔包括高反射器腔镜、增益介质和可饱和吸收体，可饱和吸收体的输出端包括第二波长下的部分反射涂层以充当输出耦合器。
声明10：根据权利要求1的点阵式手具，其中激光腔包括增益介质、可饱和吸收体和输出耦合器，该增益介质具有输入端，该输入端涂覆有第一波长下的高透射涂层和第二波长下的高反射涂层以充当高反射器。
声明11：根据声明4至10中任一项的点阵式手具，其中增益介质包括激光晶体或陶瓷材料。
声明12：根据声明4至10中任一项的点阵式手具，其中增益介质包括Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)、Nd:YAP(掺钕钇铝钙钛矿)或Nd:YLF(掺钕氟化钇锂)。
声明13：根据声明4的点阵式手具，其中增益介质包括前表面上的抗反射涂层和后表面上的第一波长下的高反射电介质涂层。
声明14：根据声明4至10中任一项的点阵式手具，其中可饱和吸收体包括Cr4+:YAG晶体或陶瓷Cr4:YAG。
声明15：根据声明1的点阵式手具，其中激光腔包括高反射器腔镜和与可饱和吸收体结合的增益介质。
声明16：根据声明15的点阵式手具，其中高反射器腔镜包括在第一波长下高透射且在第二波长下高反射的涂层。
声明17：根据声明15的点阵式手具，其中增益介质与可饱和吸收体结合，并夹有第一波长下的高反射涂层和第二波长下的抗反射涂层。
声明18：根据声明15的点阵式手具，其中所结合的增益介质的输入端涂覆有在第一和第二波长两者下的抗反射涂层，而所结合的可饱和吸收体的输出端具有第二波长下的部分反射涂层以充当输出耦合器。
声明19：根据声明1的点阵式手具，其中激光腔包括输出耦合器腔镜和与可饱和吸收体结合的增益介质。
声明20：根据声明19的点阵式手具，其中输出耦合器腔镜包括第二波长下的部分反射涂层。
声明21：根据声明19的点阵式手具，其中增益介质与可饱和吸收体结合，并夹有第一波长下的高反射涂层和第二波长下的抗反射涂层。
声明22：根据声明19的点阵式手具，其中所结合的增益介质的输入端涂覆有第二波长下的高反射涂层和第一波长下的高透射涂层以充当高反射器，而所结合的可饱和吸收体的输出端具有第二波长下的抗反射涂层。
声明23：根据声明1的点阵式手具，其中亚纳秒激光脉冲小于1000ps。
声明24：根据声明1的点阵式手具，进一步包括扫描系统，该扫描系统包括一对扫描镜以生成二维微束图案。
声明25：根据声明24的点阵式手具，其中经扫描的光束入射到透镜阵列上以形成微束阵列。
声明26：根据声明1的点阵式手具，其中分束组件包括1-D分束器和聚焦透镜。
声明27：根据声明26的点阵式手具，其中分束组件进一步包括轴锥体衍射光学器件以生成圆环光束图案。
声明28：根据声明26的点阵式手具，其中1-D分束器可操作以生成1-D点阵式微点线。
声明29：根据声明28的点阵式手具，进一步包括一个或多个滚轮，该一个或多个滚轮可操作以允许沿垂直于1-D点阵式微点线的方向手动移动手具，以形成2-D微光斑图案。
声明30：根据声明28的点阵式手具，其中分束组件进一步包括固定镜和旋转镜，该旋转镜可操作以扫描1-D点阵式微点线以形成2-D微光斑图案。
声明31：根据声明26的点阵式手具，其中分束组件可操作以卡扣在点阵式手具上。
声明32：根据声明31的点阵式手具，其中分束组件是可丢弃的。
声明33：根据声明1的点阵式手具，其中手具主体进一步包括二次谐波发生器以生成附加的激光波长。
声明34：根据声明1的点阵式手具，其中手具主体进一步包括快速光电检测器，该快速光电检测器可操作以感测亚纳秒脉冲激光束并关闭泵浦激光器以避免双重脉冲或多重脉冲。
声明35：根据声明1的点阵式手具，其中手具主体进一步包括在分束组件之前的均化器，所述均化器用于减轻不同重复率下的光束特性变化。
声明36：根据声明1的点阵式手具，其中手具主体进一步包括振动器，该振动器可操作以振动，以在激光器存在任何故障或滑动速度太慢或太快的情况下向用户发出警告或提供反馈。
声明37：根据声明1的点阵式手具，其中手具主体进一步包括衰减器，该衰减器可操作以实现用于不同皮肤类型或LIOB深度的治疗的适当能量。
声明38：根据声明1的点阵式手具，其中手具主体进一步包括一个或两个滚轮，以引导点阵式手具的移动并与激光脉冲同步。
声明39：根据声明1的点阵式手具，进一步包括控制器。
声明40：一种激光系统，包括：可操作以提供泵浦激光束的泵浦激光源；以及根据声明1至39中任一项的点阵式手具。
声明41：根据声明40的激光系统，其中泵浦激光源在点阵式手具内。
声明42：根据声明40的激光系统，其中泵浦激光源是二极管激光器或翠绿宝石激光器。
声明43：一种皮肤治疗方法，该方法包括：经由泵浦束源生成具有第一波长的泵浦激光束；将泵浦激光束递送到点阵式手具中的无源Q开关激光器组件，该无源Q开关激光器组件包括一个或多个泵浦透镜和包括一个或多个外部镜的激光腔；经由无源Q开关激光器组件生成具有第二波长的高功率亚纳秒脉冲激光束；经由分束组件将高功率亚纳秒脉冲激光束分成微束的1-D阵列；以及横越患者的皮肤移动点阵式手具，以在有其需要的患者的皮肤上生成2-D点阵式光束图案。

Claims (21)

1.一种用于皮肤治疗的点阵式手具，其包括：
手具主体，所述手具主体包括：
在所述手具主体内的无源Q开关激光器组件，所述无源Q开关激光器组件操作地连接到泵浦激光源以接收具有第一波长的泵浦激光束，所述无源Q开关激光器组件包括一个或多个泵浦透镜和包括一个或多个外部镜的激光腔；以及
分束组件，所述分束组件能够操作以对由所述无源Q开关激光器组件发射的实心光束进行分束，并且横越皮肤段形成微束阵列，
其中所述无源Q开关激光器组件生成具有第二波长的高功率亚纳秒脉冲激光束。
2.根据权利要求1所述的点阵式手具，其中所述激光腔包括高反射器腔镜、输出耦合器腔镜、增益介质和可饱和吸收体。
3.根据权利要求1所述的点阵式手具，其中所述激光腔包括高反射器腔镜、输出耦合器腔镜和增益介质，所述增益介质与可饱和吸收体结合并夹有所述第一波长下的高反射涂层和所述第二波长下的抗反射涂层。
4.根据权利要求3所述的点阵式手具，其中所述高反射器腔镜包括在所述第一波长下高透射且在所述第二波长下高反射的涂层。
5.根据权利要求3所述的点阵式手具，其中所述输出耦合器腔镜包括所述第二波长下的部分反射涂层。
6.根据权利要求3所述的点阵式手具，其中所述增益介质包括Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)、Nd:YAP(掺钕钇铝钙钛矿)或Nd:YLF(掺钕氟化钇锂)。
7.根据权利要求3所述的点阵式手具，其中所述可饱和吸收体包括Cr4+:YAG晶体或陶瓷Cr4:YAG。
8.根据权利要求1所述的点阵式手具，其中所述激光腔包括高反射器腔镜、增益介质和可饱和吸收体，所述可饱和吸收体的输出端包括所述第二波长下的部分反射涂层以充当输出耦合器。
9.根据权利要求1所述的点阵式手具，其中所述激光腔包括增益介质、可饱和吸收体和输出耦合器，所述增益介质具有输入端，所述输入端涂覆有所述第一波长下的高透射涂层和所述第二波长下的高反射涂层以充当高反射器。
10.根据权利要求1所述的点阵式手具，其中所述激光腔包括高反射器腔镜和增益介质，所述增益介质与可饱和吸收体结合并夹有所述第一波长下的高反射涂层和所述第二波长下的抗反射涂层。
11.根据权利要求10所述的点阵式手具，其中所述高反射器腔镜包括在所述第一波长下高透射且在所述第二波长下高反射的涂层。
12.根据权利要求10所述的点阵式手具，其中所结合的增益介质的输入端涂覆有所述第一波长和第二波长两者下的抗反射涂层，而所结合的可饱和吸收体的输出端具有所述第二波长下的部分反射涂层以充当输出耦合器。
13.根据权利要求1所述的点阵式手具，其中所述激光腔包括输出耦合器腔镜和增益介质，所述增益介质与可饱和吸收体结合并夹有所述第一波长下的高反射涂层和所述第二波长下的抗反射涂层。
14.根据权利要求13所述的点阵式手具，其中所述输出耦合器腔镜包括所述第二波长下的部分反射涂层。
15.根据权利要求13所述的点阵式手具，其中所结合的增益介质的输入端涂覆有所述第二波长下的高反射涂层和所述第一波长下的高透射涂层以充当高反射器，而所结合的可饱和吸收体的输出端具有所述第二波长下的抗反射涂层。
16.根据权利要求1所述的点阵式手具，其中所述手具主体进一步包括扫描系统，所述扫描系统包括一对扫描镜以生成二维微束图案。
17.根据权利要求1所述的点阵式手具，其中所述分束组件包括1-D分束器、聚焦透镜、固定镜和旋转镜，所述旋转镜能够操作以扫描1-D点阵式微点线以形成2-D微光斑图案。
18.根据权利要求1所述的点阵式手具，其中所述分束组件包括1-D分束器、聚焦透镜和一个或多个滚轮，所述一个或多个滚轮能够操作以允许沿垂直于1-D点阵式微点线的方向手动移动所述手具，以形成2-D微光斑图案。
19.根据权利要求18所述的点阵式手具，其中所述分束组件进一步包括轴锥体衍射光学器件以生成圆环光束图案。
20.根据权利要求1所述的点阵式手具，其中所述手具主体进一步包括二次谐波发生器以生成附加的激光波长。
21.根据权利要求1所述的点阵式手具，其中所述手具主体进一步包括：
快速光电检测器，所述快速光电检测器能够操作以感测所述亚纳秒脉冲激光束并关闭所述泵浦激光源以避免双重脉冲或多重脉冲；
在所述分束组件之前的均化器，所述均化器用于减轻不同重复率下的光束特性变化；
振动器，所述振动器能够操作以振动，以在所述激光器存在任何故障或滑动速度太慢或太快的情况下向用户发出警告或提供反馈；
衰减器，所述衰减器能够操作以实现用于不同皮肤类型或LIOB深度的治疗的适当能量；和/或
一个或两个滚轮，所述一个或两个滚轮用于引导所述点阵式手具的移动并与激光脉冲同步。
CN202180037662.4A 2020-05-27 2021-05-25 具有无源q开关激光器组件场的点阵式手具 Pending CN115666432A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/884,708 US11532919B2 (en) 2020-05-27 2020-05-27 Fractional handpiece with a passively Q-switched laser assembly
US16/884,708 2020-05-27
PCT/US2021/034026 WO2021242739A1 (en) 2020-05-27 2021-05-25 Fractional handpiece with a passively q-switched laser assembly field

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115666432A true CN115666432A (zh) 2023-01-31

Family

ID=78705657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180037662.4A Pending CN115666432A (zh) 2020-05-27 2021-05-25 具有无源q开关激光器组件场的点阵式手具

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11532919B2 (zh)
EP (1) EP4157126A4 (zh)
JP (1) JP2023527394A (zh)
CN (1) CN115666432A (zh)
AU (1) AU2021280249A1 (zh)
BR (1) BR112022022109A2 (zh)
WO (1) WO2021242739A1 (zh)

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4447723A (en) * 1981-09-03 1984-05-08 Excellon Industries Scanning beam reference employing a retroreflective code means
US5394413A (en) * 1994-02-08 1995-02-28 Massachusetts Institute Of Technology Passively Q-switched picosecond microlaser
US8182473B2 (en) * 1999-01-08 2012-05-22 Palomar Medical Technologies Cooling system for a photocosmetic device
TW348903U (en) * 1997-02-25 1998-12-21 Yung-Fu Chen Excitation-type single module solid state laser apparatus tightly sticked with optical-fiber coupling diode
US7703458B2 (en) * 2003-02-21 2010-04-27 Cutera, Inc. Methods and devices for non-ablative laser treatment of dermatologic conditions
WO2006111201A1 (en) * 2005-04-18 2006-10-26 Pantec Biosolutions Ag Laser microporator
US20090227995A1 (en) * 2006-09-29 2009-09-10 Bhawalkar Jayant D Precision Tube Assembly
US20090057409A1 (en) * 2007-08-30 2009-03-05 Nina Feinstein Automatic raster height and speed adjustment in programmable electeo-optical readers for reading two-dimensional symbols of different heights
US8366703B2 (en) * 2008-04-02 2013-02-05 Cutera, Inc. Fractional scanner for dermatological treatments
IL201369A0 (en) * 2009-10-11 2010-05-31 Michael Slatkine A bermatology apparatus
US20120253333A1 (en) * 2011-04-01 2012-10-04 Garden Jerome M Combination Laser Treatment of Skin Conditions
EP2879249B1 (en) * 2013-11-28 2021-06-23 Candela Corporation A laser system
AT515789B1 (de) 2014-07-07 2015-12-15 Daniel Dr Kopf Microchip-Laser
JP2017220652A (ja) 2016-06-10 2017-12-14 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 レーザ装置とその製造方法
IL251520A0 (en) * 2017-04-02 2017-06-29 Jerusalem College Of Tech Tolerable inversion of quality factor in a pumped-diode laser
US10413361B2 (en) * 2017-04-17 2019-09-17 Candela Corporation Device and method for skin treatment
US10622780B2 (en) * 2018-06-22 2020-04-14 Candela Corporation Handpiece with a microchip laser

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021242739A1 (en) 2021-12-02
EP4157126A4 (en) 2024-06-26
US20210376553A1 (en) 2021-12-02
AU2021280249A1 (en) 2022-12-08
EP4157126A1 (en) 2023-04-05
US11532919B2 (en) 2022-12-20
JP2023527394A (ja) 2023-06-28
BR112022022109A2 (pt) 2022-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11271356B2 (en) Handpiece with a microchip laser
JP3843374B2 (ja) 受動的ｑスイッチピコ秒マイクロレーザー
US6208673B1 (en) Multifunction solid state laser system
US6016324A (en) Short pulse laser system
US5742634A (en) Picosecond laser
WO1996042129A1 (en) Long-pulse-width narrow-bandwidth laser
JP2020127000A (ja) 圧縮パルス幅を有する受動ｑスイッチ型固体レーザ
US11532919B2 (en) Fractional handpiece with a passively Q-switched laser assembly
US20230048178A1 (en) Fractional handpiece with a passively q-switched laser assembly
CN107069414B (zh) 小型化百皮秒激光美容仪
US11796890B2 (en) Transport system for a laser beam
KR102513576B1 (ko) 레이저 장치
CN220628481U (zh) 一种激光光凝仪
EP4002609A1 (en) Solid-state laser system
RU2211715C2 (ru) Ультрафиолетовая лазерная установка для лечения заболеваний, сопровождающихся гнойными процессами
RU159418U1 (ru) Лазерная импульсная установка для прецизионной сварки высокоотражающих инфракрасное излучение металлических деталей
CN117175340A (zh) 一种激光光凝仪
JPH04171780A (ja) 固体レーザ装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination