CN116742455B - 四路固体钬激光系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种四路固体钬激光系统，包括：激光器，适于输出四路激光束；第一反射镜组件，包括四个第一反射镜，每个第一反射镜分别对准一路激光束，且每一第一反射镜的角度配置为将对应的一路入射激光束反射后在第一位置经过四路固体钬激光系统的光轴；以及第二反射镜组件，设置在激光器和第一反射镜组件之间且位于第一位置，第二反射镜组件包括对着四个第一反射镜且可平移的四个第二反射镜，每一第二反射镜能够平移到光轴，且每一第二反射镜的角度配置为适于将对应的第一反射镜反射的激光束沿着光轴反射。

Description

四路固体钬激光系统

技术领域

本发明主要涉及激光装置领域，尤其涉及一种四路固体钬激光系统。

背景技术

以激光装置为基础的激光治疗机因其无创或微创的优点，已被广泛应用于医学手术。以固体钬激光为例，其通常为单路激光器或二路激光器，每路激光器以脉冲式发射以用于激光治疗，尤其激光碎石时脉冲频率更高、功率更高手术效果和效率越好。单路激光器在损坏时会导致手术中断或终止，二路以上激光系统进行多路激光周期性地轮流工作时，每路激光器每次发射激光时存在时间间隔，二路激光器在损坏时加重另一激光器的损耗，使得激光手术在脉冲频率和功率上难以满足复杂的实际临床应用需求。现有技术中的一些更多路激光装置需要复杂的结构，导致可靠性差、调试和维护困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种脉冲频率和功率更高的四路固体钬激光系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种四路固体钬激光系统，包括：激光器，适于输出四路激光束；第一反射镜组件，包括四个第一反射镜，每个第一反射镜分别对准一路激光束，且每一第一反射镜的角度配置为将对应的一路入射激光束反射后在第一位置经过四路固体钬激光系统的光轴；以及第二反射镜组件，设置在激光器和第一反射镜组件之间且位于第一位置，第二反射镜组件包括对着四个第一反射镜且可平移的四个第二反射镜，每一第二反射镜能够平移到光轴，且每一第二反射镜的角度配置为适于将对应的第一反射镜反射的激光束沿着光轴反射。

在本发明的一实施例中，四路固体钬激光系统还包括控制器，配置为控制激光器选择性地输出一路激光束，且控制第二反射镜组件平移对应的第二反射镜至光轴。

在本发明的一实施例中，激光器包括包括谐振腔和位于谐振腔中的激励源，谐振腔包括相对设置的四路全反射镜组件和四路输出镜组件。

在本发明的一实施例中，第一反射镜组件还包括支架、四个楔形板以及四个底座，所述四个楔形板布置在所述支架且具有面向所述第二反射镜组件的倾斜面上，所述四个底座分别布置在所述四个楔形板的倾斜面上，所述四个第一反射镜分别设置在所述四个底座上。

在本发明的一实施例中，第一反射镜组件具有位于光轴上的第一通孔，以使各第二反射镜反射的激光束通过。

在本发明的一实施例中，第二反射镜组件具有四个供激光束通过的第二通孔。

在本发明的一实施例中，每一第二反射镜与对应的第一反射镜平行。

在本发明的一实施例中，第二反射镜组件还包括第一载台、第一平移驱动机构、第二载体和第二平移驱动机构，所述四个第二反射镜设于所述第一载台上，所述第一平移驱动机构分别适于使所述第一载台沿第一方向移动，所述第一载台设于所述第二载台上，所述第二平移驱动机构适于使所述第一载台沿第二方向移动，所述第一方向和第二方向相交。

在本发明的一实施例中，四路固体钬激光系统还包括：耦合透镜，设于第一反射镜组件的与出光侧相反的背侧，且位于光轴上以接收各第二反射镜反射的激光束；以及输出光纤，连接在耦合透镜的出光侧。

在本发明的一实施例中，四路激光束排列为正方形，四个第一反射镜排列为正方形，四个第二反射镜排列为正方形。

与现有技术相比，本发明提供的四路固体钬激光系统具有四组相对的第一反射镜和第二反射镜，可以使激光器沿不同光路输出的光束经过反射后通过同一输出光纤输出，并且不同光路的光路之间可以按需切换，相较于单路激光器件而言能够减少发射时间间隔所造成的无效时间，提高了出光的频率和功率。

附图说明

包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1是本申请一实施例的四路固体钬激光系统及其光路A示意图。

图2是本申请一实施例的激光器示意图。

图3A-3C是本申请一实施例的第一反射镜组件示意图。

图4是本申请一实施例的第二反射镜组件示意图。

图5是本申请一实施例的四路固体钬激光系统光路B示意图。

图6是本申请一实施例的四路固体钬激光系统光路C示意图。

图7是本申请一实施例的四路固体钬激光系统光路D示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图1是本申请一实施例的四路固体钬激光系统光路A示意图。参考图1所示，本发明提供了一种四路固体钬激光系统10，四路固体钬激光系统10包括激光器100、第一反射镜组件200和第二反射镜组件300，且第二反射镜组件300位于激光器100和第一反射镜组件200之间。

图2是本申请一实施例的激励源示意图。本实施例中的激光器100包括四路全反射镜组件111、四路输出镜组件112和激励源120，其中四路全反射镜组件111和四路输出镜组件112相对设置，形成一谐振腔110，激励源120则位于谐振腔110中，即四路全反射镜组件111和四路输出镜组件112之间。

具体的，本实施例中激励源120具有四个出光部130，适于输出四路激光束，为方便描述分别命名为A路出光部130a、B路出光部130b、C路出光部130c和D路出光部130d，并且每个出光部130均具有氙灯131和晶体132，其中氙灯131适于发出能量激发晶体132产生激光，在谐振腔110之间震荡最终通过不同的光路输出。具体的，出光部130a具有氙灯131a和晶体132a，出光部130b具有氙灯131b和晶体132b，出光部130c具有氙灯131c和晶体132c，出光部130d具有氙灯131d和晶体132d。

图3A和3B是本申请一实施例的第一反射镜组件不同视角的立体图，图3B是本申请一实施例的第一反射镜组件立体分解图。结合参考图3A-3C所示，第一反射镜组件200包括四个第一反射镜210，为方便描述分别命名为A路第一反射镜210a、B路第一反射镜210b、C路第一反射镜210c和D路第一反射镜210d。第一反射镜组件200还包括支架201、四个楔形板202和四个底座203。支架201能够竖直安装，并具有容纳空间。四个楔形板202则安装在支架201的容纳空间四角，并提供面向第二反射镜组件的倾斜面，倾斜面略向支架201的中心倾斜。四个底座203分别安装在四个楔形板202的倾斜面上。四个第一反射镜210分别安装在四个底座203上，且在倾斜面的作用下略向支架201的中心倾斜。

进一步的，本实施例中第一反射镜组件200是固定的。具体而言，第一反射镜组件200在四路固体钬激光系统10中的位置是固定的，各第一反射镜210在第一反射镜组件200中的位置在激光系统工作过程中也是固定的。但激光系统不工作时，各第一反射镜210的角度可以进行微调，从而更加精准地对激光束进行反射，以确保每一路激光束耦合到光纤芯层。具体而言，每一第一反射镜210包括镜座211和镜头212。镜座211的角落上设置两个螺钉213，每一镜头212通过这些螺钉213安装在对应镜座211上。通过调节角落上的螺钉213来改变镜座211和镜头212的距离，即可微调各第一反射镜210相对于底座203的角度。可以理解，第一反射镜210相对于底座203的角度越大，其向第二反射镜组件300的光程越短，同理，第一反射镜210相对于底座203的角度越小，通过其向第二反射镜组件300反射激光的光程越长，提高了本申请的适用范围。

图4是本申请一实施例的第二反射镜组件示意图。参考图4所示，对应于第一反射镜组件200，第二反射镜组件300包括四个第二反射镜310，分别命名为A路第二反射镜310a、B路第二反射镜310b、C路第二反射镜310c和D路第二反射镜310d。第二反射镜组件300还包括第一载台301、第一平移驱动机构302、第二载台303以及第二平移驱动机构304。四个第二反射镜310设于第一载台301上，且第一平移驱动机构302能够驱动四个第二反射镜310在第一载台301上沿第一方向X移动，使得四个第二反射镜310中的反射镜单元（A路第二反射镜310a、B路第二反射镜310b、C路第二反射镜310c和D路第二反射镜310d）沿X轴方向平移至光轴中心，以保证每一光路正常工作。第一载台301设于第二载台303上，且第二平移驱动机构304能够驱动第一载台301在第二载台303上沿第二方向Y移动，Y电机工作时，使得反射镜组件X轴电机整体在Y轴上移动，以使得反射镜组件沿Y方向平移至光轴中心，以保证每一光路正常工作。在此，第一方向X和第二方向Y相交，且最好是垂直。结合参考图1所示，第一方向X和第二方向Y均相对于水平面45°倾斜。

在该实施例中，平移驱动机构302、304包括直线电机。在本申请的其他一些实施例中，平移驱动机构302、304采用电机和与之配合的丝杆结构，本申请在此不做具体限制。

如图1-4为本申请一优选实施例，该实施例中四路激光束排列为正方形，相对应的，四个出光部130、第一反射镜210和第二反射镜310均排列为正方形。

进一步的，激励源120输出的激光束适于经过第一反射镜组件200反射后在第一位置S经过四路固体钬激光系统10的光轴O，在经过位于第一位置S的第二反射镜组件300反射后沿着光轴O输出。在如图1-4所示实施例中四路固体钬激光系统还包括耦合透镜400和输出光纤500，其中耦合透镜400设于第一反射镜组件200相对于第二反射镜组件300的一侧，即与出光侧相反的背侧，并且耦合透镜400位于光轴O上以接收各第二反射镜310反射的激光束，最终耦合入输出光纤500并通过输出光纤500输出。可以理解的是，光轴O指向输出光纤500，也即光轴O与输出光纤500所在直线重合，并且光轴O并非真实存在的物理结构，仅为空间概念。

为方便理解，参考图1-4对四路固体钬激光系统10的光路A进行详细说明如下：

当激励源120中的A路出光部130a工作，即A路氙灯131a发出能量时，激光器100所输出的激光束会经由光路A输出。

第一反射镜组件200中的A路第一反射镜210a的角度配置为可以将A路出光部130a所输出的激光束反射至第一位置S和光轴O交点处，即第二反射镜组件300所在平面和输出光纤500所在直线的交点处。

此时第二反射镜组件300通过第一平移驱动机构302和第二平移驱动机构304进行X、Y方向平移，令A路第二反射镜310a位于光轴O处，能够接收到由A路第一反射镜210a反射的激光束并再次进行反射。需要注意的是，A路第二反射镜310a与A路第一反射镜210a平行，因此经A路第二反射镜310a反射后的激光束的光路与A路出光部130a的输出光路平行，即沿光轴O输出。

在该实施例中，为了避免不同光路的激光束遭到遮挡，第一反射镜组件200在光轴O位置设置有第一通孔220，经过两次反射后的激光束通过第一通孔220后经过耦合透镜400，最终通过输出光纤500输出。

进一步的，为了避免不同光路的激光束遭到遮挡，第二反射镜组件300上同样设置有多个第二通孔330，以供激光束通过。

更进一步的，本发明所提供的四路固体钬激光系统10还具有控制器，配置为控制激光器100选择性地输出一路激光束，且控制平移驱动机构驱动各第二反射镜310一并平移而使对应的第二反射镜310至光轴O。在一个实施例中，控制器按照A-B-C-D的顺序周期性控制激光器100轮流输出激光束。可以理解的是，第一反射镜组件200中的每个第一反射镜210a、210b、210c和210d的角度均配置为将对应的入射激光束反射后在第一位置S经过四路固体钬激光系统的光轴O，因此无需移动，而每一第二反射镜310a、310b、310c和310d均分别与对应的第一反射镜210a、210b、210c和210d平行，因此只需进行平移即可完成反射。

图5是本申请一实施例的四路固体钬激光系统光路B示意图。参考图1-5所示，当控制器控制激光器100中的B路出光部130b工作时，激光器100所输出的激光束会经由光路B输出，此时控制器会同步控制第二反射镜组件300在平移驱动机构302、304的驱动下平移，使对应的B路第二反射镜310b移动至光轴O（此时第二反射镜组件300在B路出光部130b所输出的激光束的光路上设置有一第二通孔330），B路第二反射镜310b接收通过B路第一反射镜210b（由于角度原因图5中未示出，可参考图3所示）所反射的激光束，并对其再次反射，经过两次反射后的激光束沿光轴O输出并最终进入输出光纤500（图5未示出，可参考图1）。

图6是本申请一实施例的四路固体钬激光系统光路C示意图。参考图1-4、6所示，当控制器控制激光器100中的C路出光部130c工作时，激光器100所输出的激光束会经由光路C输出，控制器同步控制平移驱动机构302、304驱动各第二反射镜310整体平移而使对应的C路第二反射镜310c移动至光轴O（此时第二反射镜组件300在C路出光部130c所输出的激光束的光路上设置有一第二通孔330），C路第二反射镜310c接收通过C路第一反射镜210c（由于角度原因图6中未示出，可参考图3所示）所反射的激光束，并对其再次反射，经过两次反射后的激光束沿光轴O输出并最终进入输出光纤500（图6未示出，可参考图1）。

图7是本申请一实施例的四路固体钬激光系统光路D示意图。参考图1-4、7所示，当控制器控制激光器100中的D路出光部130d工作时，激光器100所输出的激光束会经由光路D输出，控制器同步控制平移驱动机构302、304驱动各第二反射镜310整体平移而使对应的D路第二反射镜310d移动至光轴O，D路第二反射镜310d接收通过D路第一反射镜210d所反射的激光束，并对其再次反射，经过两次反射后的激光束沿光轴O输出并最终进入输出光纤500。

本申请所提供的四路固体钬激光系统10可以控制四路激光器周期性地轮流工作，减少无法输出激光束的空白时间，大幅提高了激光治疗过程中的频率和功率，并且即便某一路出光出现故障，其他光路也可以替代工作，保证了一定的可靠性。另外，四路固体钬激光系统10只需要增加第一反射组件200和第二反射组件300，整体结构简单，方便调试和维护。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20%的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种四路固体钬激光系统，包括：

激光器，适于输出四路激光束；

第一反射镜组件，包括四个第一反射镜，每个第一反射镜分别对准一路激光束，且每一第一反射镜的角度配置为将对应的一路入射激光束反射后在第一位置经过所述四路固体钬激光系统的光轴；以及

第二反射镜组件，设置在所述激光器和所述第一反射镜组件之间且位于所述第一位置，所述第二反射镜组件包括对着所述四个第一反射镜且可平移的四个第二反射镜，每一第二反射镜能够在对应的激光束输出时平移到所述光轴，且每一第二反射镜的角度配置为适于将对应的第一反射镜反射的激光束沿着所述光轴反射。

2.如权利要求1所述的四路固体钬激光系统，其特征在于，还包括控制器，配置为控制所述激光器选择性地输出一路激光束，且控制所述第二反射镜组件平移对应的第二反射镜至所述光轴。

3.如权利要求1所述的四路固体钬激光系统，其特征在于，所述激光器包括谐振腔和位于所述谐振腔中的激励源，所述谐振腔包括相对设置的四路全反射镜组件和四路输出镜组件。

4.如权利要求1所述的四路固体钬激光系统，其特征在于，所述第一反射镜组件还包括支架、四个楔形板以及四个底座，所述四个楔形板布置在所述支架上且具有面向所述第二反射镜组件的倾斜面，所述四个底座分别布置在所述四个楔形板的倾斜面上，所述四个第一反射镜分别设置在所述四个底座上。

5.如权利要求1所述的四路固体钬激光系统，其特征在于，所述第一反射镜组件具有位于所述光轴上的第一通孔，以使各第二反射镜反射的激光束通过。

6.如权利要求1所述的四路固体钬激光系统，其特征在于，所述第二反射镜组件具有多个供所述激光束通过的第二通孔。

7.如权利要求1所述的四路固体钬激光系统，其特征在于，每一第二反射镜与对应的第一反射镜平行。

8.如权利要求1所述的四路固体钬激光系统，其特征在于，所述第二反射镜组件还包括第一载台、第一平移驱动机构、第二载台和第二平移驱动机构，所述四个第二反射镜设于所述第一载台上，所述第一平移驱动机构分别适于使所述第一载台沿第一方向移动，所述第一载台设于所述第二载台上，所述第二平移驱动机构适于使所述第一载台沿第二方向移动，所述第一方向和第二方向相交。

9.如权利要求1所述的四路固体钬激光系统，其特征在于，还包括：

耦合透镜，设于所述第一反射镜组件的与出光侧相反的背侧，且位于所述光轴上以接收各第二反射镜反射的激光束；以及

输出光纤，连接在所述耦合透镜的出光侧。

10.如权利要求1所述的四路固体钬激光系统，其特征在于，所述四路激光束排列为正方形，所述四个第一反射镜排列为正方形，所述四个第二反射镜排列为正方形。