CN116780325A - 一种激光高效耦合的光路装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光耦合技术领域，公开了一种激光高效耦合的光路装置及工作方法，通过将激光发射模块所发射的激光束依次输入至预设级次的脉冲展宽模块，每级脉冲展宽模块将输入本级的第一脉冲宽度的激光束进行偏振分光及束腰位置调整，生成第二脉冲宽度的激光束，并作为下一级的输入，激光耦合模块对经过脉冲展宽的激光束进行光斑匀化后，聚焦耦合至导管输入面，同时能量检测模块对导管输出面所反射回的光束进行能量检测。本发明通过脉冲展宽来调整激光束在时域上的分布，并对导管输出面回返光进行实时监测，能够降低导管输出激光的峰值功率，高效利用能量，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景，同时降低消融风险。

Description

一种激光高效耦合的光路装置及工作方法

技术领域

本发明涉及激光耦合技术领域，具体涉及一种激光高效耦合的光路装置及工作方法。

背景技术

激光消融技术是指利用紫外激光照射血管内的粥样硬化斑块使其消融的一项医疗技术。为了获得有效的组织消融，通常需要导管输出能量密度达到50mJ/mm2及以上量级，从而超过硬化斑块的消融阈值。但是这种高通量的能量输入对导管具有很大的损坏风险，由于脉宽较小（通常小于10ns@355nm）使得所产生的激光峰值功率较高、选择性加热、等离子体产生、高相干性、自聚焦等都可能导致导管的损坏的情况。为解决上述导管消融过程中出现的问题，使得导管能够安全有效的进行消融，需对光束进行整形或脉宽调整等处理使得进一步减少导管损伤的可能性。

目前在现有技术中已经提出了对激光器出射激光进行匀化整形等方法以消除“热点”的方法来降低损伤风险，具体的方法有：1）通过衍射光学元件(DOE)来匀化激光能量密度，降低由于光束干涉引起的热点，之后通过透镜聚焦到导管中；2）使用空间光调制器(SLM)对激光进行匀化处理，提升能量均匀性，之后再通过透镜进行聚焦耦合；3）使用微透镜阵列来匀化光斑，之后再通过聚焦透镜进行耦合；4）使用大芯径的多模导管对光束能量密度进行匀化，之后再通过聚焦透镜空间耦合至导管。

上述对激光进行整形的方法可有效降低导管损伤的风险，但还不足以消除导管的损伤。而且，虽然通过调整脉冲在时域上的分布能够消除导管的损伤，但是光路中无中继系统调节光斑发散角、能量损耗大、无法监测导管是否损伤等缺点，设备集成难度大，成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种激光高效耦合的光路装置及工作方法，以解决激光无法高效耦合导致导管损伤无法有效消除的问题。

第一方面，本发明提供了一种激光高效耦合的光路装置，装置包括：激光发射模块、预设级次的脉冲展宽模块及激光耦合模块；

激光发射模块，用于生成预设参数的激光束并发射至第一级次的脉冲展宽模块；

脉冲展宽模块，用于对激光束进行脉冲展宽，每级脉冲展宽模块依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将第二偏振光进行束腰位置调整后与第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束，所生成的第二脉冲宽度的激光束作为下一级脉冲展宽模块的输入；

激光耦合模块，用于对经过预设级次脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化处理，并将经过匀化的光束通过聚焦后耦合至导管输入面。

本发明实施例提供的激光高效耦合的光路装置，通过将激光发射模块所发射的激光束依次输入至，预设级次的脉冲展宽模块，每级脉冲展宽模块将输入本级的第一脉冲宽度的激光束进行偏振分光及束腰位置调整，生成第二脉冲宽度的激光束，并作为下一级脉冲展宽模块的输入，激光耦合模块对经过脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化后，聚焦耦合至导管输入面。本发明通过多次脉冲展宽来调整激光束在时域上的分布，能够降低导管输出激光的峰值功率，高效利用能量，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景，同时降低消融风险。

在一种可选的实施方式中，能量检测模块，用于将导管输出面反射回的第一偏振反光调整为第二偏振反光，并对第二偏振反光进行能量检测，其包括：法拉第旋光器、第二旋转半波片及能量探测器；法拉第旋光器及第二旋转半波片，用于将导管输出面反射的第一偏振反光调整为第二偏振反光；能量探测器，用于检测第二偏振反光的能量。

本发明通过对导管输出面的回返光进行能量检测，能够实时掌握所耦合光束的能量，在使用导管过程中输出端面出现异常时，传至能量检测器的回返光能量会发生改变，因此对所发射激光进行能量调整，从而降低消融风险，进一步消除导管损伤。

在一种可选的实施方式中，级次切换模块，用于当脉冲展宽模块的预设级次大于等于二级时，根据斑块类型进行脉冲展宽模块的预设级次切换，包括：第一角度反射镜、第二角度反射镜、第三角度反射镜及第四角度反射镜；第二角度反射镜及第三角度反射镜为固定反射镜；第一角度反射镜及第四角度反射镜安装于一维电动平台上，通过第一角度反射镜及第四角度反射镜的移动，来进行脉冲展宽模块的预设级次切换。

本发明通过对斑块类型的判断控制级次切换模块中反射镜的移动，选通或切断不同级次脉冲展宽模块之间的光路，从而实现脉冲展宽模块的预设级次切换，能够生成不同脉冲宽度的耦合激光束，在保持消融效率的同时更加有效的保护导管不受损伤。

在一种可选的实施方式中，脉冲展宽模块，包括：第一旋转半波片、第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第一平凹透镜、第二平凹透镜、第一平凸透镜、第二平凸透镜、第一反射镜及第二反射镜；第一旋转半波片，用于通过角度旋转对第一偏振光和第二偏振光的预设分量占比进行调整；第一偏振分光棱镜及第二偏振分光棱镜，用于将激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，第一偏振光依次透射经过第一偏振分光棱镜及第二偏振分光棱镜形成透射光路；第一平凹透镜、第二平凹透镜、第一平凸透镜及第二平凸透镜，用于对第二偏振光的束腰位置进行调整；第一反射镜及第二反射镜，用于将第二偏振光反射至与第一偏振光相同的光束方向，第二偏振光依次反射经过第一偏振分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜及第二偏振分光棱镜形成反射光路。

本发明通过一系列光学器件构成脉冲展宽模块，每级脉冲展宽模块将输入本级的激光束分为第一及第二偏振光，并对第二偏振光进行束腰位置调整，使第二偏振光经过反射后与第一偏振光的光斑大小和发散角完全相同。而且透射光路和反射光路的两光束之间的光程差可以控制光束之间的脉冲延迟，从而对激光束进行相应倍数的脉冲展宽，能够降低导管输出激光的峰值功率，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景。

在一种可选的实施方式中，激光耦合模块，包括：光束匀化元件及聚焦透镜；光束匀化元件，用于对经过脉冲展宽的激光束的光束能量进行匀化；聚焦透镜，用于对经过匀化后的光束进行聚焦，并耦合至导管输入面。

本发明通过光束匀化元件对激光进行匀化，减少光束相干性，消除激光热点，能够有效提升导管能量耦合效率，降低导管耦合端损伤风险。

在一种可选的实施方式中，根据光学器件的反射属性或透射属性，对光学器件及形成的透射光路或反射光路进行复用。

本发明通过对光学器件或部分光路进行复用，能够大幅缩小反射光路的长度，减少光学器件数量，从而能够减少光路损耗，提升系统整体集成度。

在一种可选的实施方式中，采用预设焦距的凹面反射镜代替第一平凹透镜、第二平凹透镜、第一平凸透镜、第二平凸透镜、第一反射镜及第二反射镜，用于对第二偏振光的束腰位置进行调整。

本发明采用预设焦距的凹面反射镜来达到调制光束束腰位置，能够减少光学器件，降低光路能量损耗，从而达到大幅缩小空间体积的目的。

第二方面，本发明提供了一种激光高效耦合的光路装置的工作方法，方法包括：

激光发射模块生成预设参数的激光束，并发射至预设级次的脉冲展宽模块中第一级次脉冲展宽模块；

每级脉冲展宽模块依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将第二偏振光进行束腰位置调整后与第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束，所生成的第二脉冲宽度的激光束作为下一级脉冲展宽模块的输入；

将经过预设级次脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化处理，并将经过匀化的光束通过聚焦后耦合至导管输入面。

本发明实施例提供的激光高效耦合的光路装置的工作方法，通过将激光发射模块所发射的激光束依次输入至预设级次的脉冲展宽模块，每级脉冲展宽模块将输入本级的第一脉冲宽度的激光束进行偏振分光及束腰位置调整，生成第二脉冲宽度的激光束并作为下一级脉冲展宽模块的输入，激光耦合模块对经过脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化后，聚焦耦合至导管输入面。本发明通过多次脉冲展宽来调整激光束在时域上的分布能够降低导管输出激光的峰值功率，高效利用能量，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景，同时降低消融风险。

在一种可选的实施方式中，每级脉冲展宽模块依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将第二偏振光进行束腰位置调整后与第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束的过程，包括：通过对脉冲展宽模块的第一旋转半波片的角度进行旋转来调整激光束中第一偏振光和第二偏振光的预设分量占比；激光束经过第一旋转半波片后入射至脉冲展宽模块的第一偏振分光棱镜，将激光束分为第一偏振光和第二偏振光；第一偏振光透射经过第一偏振分光棱镜后至脉冲展宽模块的第二偏振分光棱镜，再次透射形成透射光路；第二偏振光依次经过脉冲展宽模块的第一偏振分光棱镜、第一平凹透镜、第一平凸透镜、第一反射镜、第二反射镜、第二平凸透镜、第二平凹透镜及第二偏振分光棱镜，进行束腰位置调整及四次反射，形成反射光路，且反射至与第一偏振光相同的光束方向，与第一偏振光重合；其中，透射光路与反射光路形成光程差，通过光程差控制第一偏振光和第二偏振光之间的脉冲延时，将第一脉冲宽度的激光束展宽为第二脉冲宽度的激光束；脉冲延时设置为小于消融斑块组织时的弛豫时间。

本发明所设计的脉冲展宽模块通过一系列光学元件，将输入激光束经过偏振分光的两束光分别形成透射光路及反射光路，基于透射光路与反射光路之间光程差对激光束进行相应倍数的脉冲展宽。如此经过多级次脉冲展宽光路设计，能够降低导管输出激光的峰值功率，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景。同时，为了不影响消融效率，两光束之间的时间延时应设置为小于消融斑块组织时的驰豫时间。

在一种可选的实施方式中，还包括：对导管输出面的回返光进行实时能量监测，其过程，包括：将导管输出面反射回的第一偏振反光调整为第二偏振反光，并对第二偏振反光进行能量检测；实时监测能量检测结果，若能量检测结果发生变化，则通过调整激光发射模块所发射激光束的能量来进行激光束的高效耦合。

本发明通过对导管输出面的回返光进行能量检测，能够实时掌握所耦合光束的能量，在使用导管过程中输出端面出现异常时，传至能量检测器的回返光能量会发生改变，因此对所发射激光进行能量调整，从而降低消融风险，进一步消除导管损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的激光高效耦合的光路装置的结构框图；

图2是根据本发明实施例的包含一级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置的具体结构图；

图3是根据本发明实施例的包含二级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置的具体结构图；

图4是根据本发明实施例的包含三级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置的具体结构图；

图5是根据本发明实施例的包含一级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置光路复用具体结构图；

图6是根据本发明实施例的包含二级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置光路复用具体结构图；

图7是根据本发明实施例的另一包含二级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置光路复用具体结构图；

图8是根据本发明实施例的另一包含一级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置光路复用具体结构图；

图9是根据本发明实施例的又一包含二级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置光路复用具体结构图；

图10是根据本发明实施例的包含级次切换模块的激光高效耦合的光路装置光路的具体结构图；

图11是根据本发明实施例的激光高效耦合的光路装置的工作方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

本发明实施例适用于动脉介入治疗领域对动脉粥样硬化患者进行治疗过程中，通过将器械导管输送到血管内，利用激光消融等手段来疏通狭窄或阻塞的血管的场景。

实施例1

本发明实施例提供了一种激光高效耦合的光路装置，通过对激光束进行多级展宽及能量检测以达到通过激光高效耦合降低消融风险，避免导管损伤的效果。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。图1是根据本发明实施例的激光高效耦合的光路装置的结构框图，如图1所示，该装置包括：激光发射模块101、预设级次的脉冲展宽模块102及激光耦合模块103；

激光发射模块101，用于生成预设参数的激光束并发射至第一级次的脉冲展宽模块102。

具体地，在本发明实施例中，激光发射模块101所采用的激光器为固体泵浦三次谐波355nm的Nd：YAG激光器，输出波长355nm的紫外激光，光束质量因子M2大于50，脉宽小于10ns，重复频率最大40Hz可调，光斑直径小于10mm，单脉冲能量随外部控制可调，最大可达160mJ以上，仅作为举例，不以此为限。

脉冲展宽模块102，用于对激光束进行脉冲展宽，每级脉冲展宽模块102依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将第二偏振光进行束腰位置调整后与第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束，所生成的第二脉冲宽度的激光束作为下一级脉冲展宽模块102的输入。

具体地，在本发明实施例中，按照需求设计预设级次的脉冲展宽模块102，每级脉冲展宽模块102对输入本级的第一脉冲宽度的激光束进行脉冲展宽，生成第二预设脉冲宽度的激光束，并作为下一级脉冲展宽模块102的输入。本发明实施例每级脉冲展宽模块能够实现两倍左右的脉冲展宽，即第二脉冲宽度为第一脉冲宽度的两倍左右，但不以此为限。每级脉冲展宽模块102均包括：第一旋转半波片、第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第一平凹透镜、第二平凹透镜、第一平凸透镜、第二平凸透镜、第一反射镜及第二反射镜，各光学器件的功能如下所示：

第一旋转半波片，用于通过角度旋转对第一偏振光和第二偏振光的预设分量占比进行调整，本发明实施例中P偏振光为第一偏振光，S偏振光为第二偏振光，预设分量比设置为P偏振：S偏振=4:6，但不以此为限；

第一偏振分光棱镜及第二偏振分光棱镜，用于将激光束分为预设分量占比的P偏振光和S偏振光，P偏振光依次透射经过第一偏振分光棱镜及第二偏振分光棱镜形成透射光路；

第一平凹透镜、第二平凹透镜、第一平凸透镜及第二平凸透镜，用于对S偏振光的束腰位置进行调整；

第一反射镜及第二反射镜，用于将S偏振光反射至与P偏振光相同的光束方向，S偏振光依次反射经过第一偏振分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜及第二偏振分光棱镜形成反射光路。

激光耦合模块103，用于对经过预设级次脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化处理，并将经过匀化的光束通过聚焦后耦合至导管15输入面。

具体地，在本发明实施例中，激光耦合模块103包括：光束匀化元件及聚焦透镜。其中，光束匀化元件，用于对经过脉冲展宽的激光束的光束能量进行匀化，在本发明实施例中选择衍射光学元件（DOE）、微透镜阵列散射片或空间光调制器(SLM)进行光束匀化，但不以此为限。聚焦透镜，用于对经过匀化后的光束进行聚焦，并耦合至导管15的输入面。在本发明实施例中，通过对光束中光斑进行匀化处理能够降低激光相干性，提升导管的耦合效率达50%以上，但不以此为限。

本发明实施例提供的激光高效耦合的光路装置，通过将激光发射模块所发射的激光束依次输入至预设级次的脉冲展宽模块，每级脉冲展宽模块将输入本级的第一脉冲宽度的激光束进行偏振分光及束腰位置调整，生成第二脉冲宽度的激光束并作为下一级脉冲展宽模块的输入，激光耦合模块对经过脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化后，聚焦耦合至导管输入面。本发明通过多次脉冲展宽来调整激光束在时域上的分布，能够降低导管输出激光的峰值功率，高效利用能量，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景，同时降低消融风险。

实施例2

本发明实施例提供了一种激光高效耦合的光路装置，通过对激光束进行多级展宽及能量检测以达到通过激光高效耦合降低消融风险，避免导管损伤的效果。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。图2是根据本发明实施例的包含一级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置的具体结构图，如图2所示，该装置包括：激光发射模块201、预设级次的脉冲展宽模块202及激光耦合模块203；

激光发射模块201，用于生成预设参数的激光束并发射至第一级次的脉冲展宽模块202。详细请参见图1所示实施例的激光发射模块101，在此不再赘述。

脉冲展宽模块202，用于对激光束进行脉冲展宽，每级脉冲展宽模块202依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将第二偏振光进行束腰位置调整后与第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束，所生成的第二脉冲宽度的激光束作为下一级脉冲展宽模块202的输入。

具体地，在本发明实施例中，如图2所示，光路装置包含一级脉冲展宽模块202，对激光束进行一级脉冲展宽。激光器1将生成的第一脉冲宽度为小于10ns的激光束发射至脉冲展宽模块202的旋转半波片2后入射至偏振分光棱镜3，将激光束分为P偏振光和S偏振光两种状态，P偏振光通过偏振分光棱镜3后透射，然后再发射至偏振分光棱镜12后再次透射，形成透射路径。而S偏振光经过偏振分光棱镜3后反射。由于分束后两光束光程不同，再组合时光斑束腰位置有差别，为了调整束腰位置，使偏振分光棱镜3的S偏振反射光与偏振分光棱镜12的S偏振入射光的光斑相同，因此设置平凹透镜4和平凸透镜5以及平凹透镜9和平凸透镜8来调节束腰大小和补偿发散角作用，使得光束经过反射镜6和反射镜7传输至偏振分光棱镜12时两束光斑大小和发散角完全相同。通过调节两光束之间的光程差可以控制光束之间的脉冲延迟，为了不影响消融效率，两光束之间的时间延时应小于消融斑块组织时的驰豫时间。在本发明实施例中，对于小于10ns的脉冲，小于15ns的延迟时间是已验证可被接受的，但不以此为限。因此S偏振光依次反射经过偏振分光棱镜3、反射镜6、反射镜7及偏振分光棱镜12形成反射光路，与P偏振光重合，生成20ns量级脉冲宽度的激光束。

激光耦合模块203，用于对经过预设级次脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化处理，并将经过匀化的光束通过聚焦后耦合至导管15输入面。

具体地，在本发明实施例中，如图2所示，激光耦合模块203包括：衍射光学元件13及聚焦透镜14。详细请参见图1所示实施例的激光耦合模块103，在此不再赘述。

此外，该装置还包括能量检测模块204，用于将导管15输出面反射回的第一偏振反光调整为第二偏振反光，并对第二偏振反光进行能量检测，其包括：法拉第旋光器、第二旋转半波片及能量探测器；法拉第旋光器及第二旋转半波片，用于将导管15输出面反射的第一偏振反光调整为第二偏振反光；能量探测器，用于检测第二偏振反光的能量。

具体地，在本发明实施例中，如图2所示，能量检测模块204包括：法拉第旋光器10、旋转半波片11及能量探测器16。法拉第旋光器10和旋转半波片11可对经导管15的输出面反射的P偏振回反光的偏振态进行改变至S偏振光，使回返光再经过偏振分光棱镜3后反射至能量探测器16，在使用导管过程中输出端面出现异常时，传至能量探测器16的回返光能量会发生改变，通过对能量大小进行探测从而达到对导管输出端面进行实时监测的功能。

本发明通过脉冲展宽来调整激光束在时域上的分布，并对导管输出面回返光进行实时监测，能够降低导管输出激光的峰值功率，高效利用能量，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景，同时降低消融风险。

实施例3

本发明实施例提供了一种激光高效耦合的光路装置，通过对激光束进行多级展宽及能量检测以达到通过激光高效耦合降低消融风险，避免导管损伤的效果。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。图3是根据本发明实施例的包含二级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置的具体结构图，如图3所示，该装置包括：激光发射模块301、预设级次的脉冲展宽模块302、激光耦合模块303及能量检测模块304；

激光发射模块301，用于生成预设参数的激光束并发射至第一级次的脉冲展宽模块302。详细请参见图1所示实施例的激光发射模块101，在此不再赘述。

脉冲展宽模块302，用于对激光束进行脉冲展宽，每级脉冲展宽模块302依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将第二偏振光进行束腰位置调整后与第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束，所生成的第二脉冲宽度的激光束作为下一级脉冲展宽模块302的输入。

具体地，在本发明实施例中，如图3所示，光路装置包含两级脉冲展宽模块302，对激光束进行两级脉冲展宽。首先，激光器1将生成的脉冲宽度为小于10ns的激光束发射至第一级脉冲展宽模块302的旋转半波片2后入射至偏振分光棱镜3，将激光束分为P偏振光和S偏振光两种状态，P偏振光通过偏振分光棱镜3后透射，然后再发射至偏振分光棱镜10后再次透射，形成透射路径；S偏振光依次反射经过偏振分光棱镜3、反射镜6、反射镜7及偏振分光棱镜10进行4次反射形成反射光路，反射过程中通过平凹透镜4、平凸透镜5、平凸透镜6、平凹透镜7对S偏振光的束腰位置进行调整，S偏振光与P偏振光在偏振分光棱镜10后重合，组合生成20ns量级脉冲宽度的激光束。然后，生成的20ns量级脉冲宽度的激光束发射至第二级脉冲展宽模块302的旋转半波片11后入射至偏振分光棱镜12，将激光束分为P偏振光和S偏振光两种状态，P偏振光通过偏振分光棱镜12后透射，然后再发射至偏振分光棱镜21后再次透射，形成透射路径；S偏振光依次反射经过偏振分光棱镜12、反射镜15、反射镜16及偏振分光棱镜21进行4次反射形成反射光路，反射过程中通过平凹透镜13、平凸透镜14、平凸透镜17、平凹透镜18对S偏振光的束腰位置进行调整，S偏振光与P偏振光在偏振分光棱镜21后重合。其中，二级展宽中S偏振光束的光程应为一级展宽光程的两倍，从而使4个脉冲间距相等，展宽后总脉宽可大于50ns。在本发明实施例中，50ns量级的脉冲宽度已被验证在不明显影响消融效率的情况下，可消除导管24的损伤。

激光耦合模块303，用于对经过预设级次脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化处理，并将经过匀化的光束通过聚焦后耦合至导管24输入面。

具体地，在本发明实施例中，如图3所示，激光耦合模块303包括：衍射光学元件22及聚焦透镜23。详细请参见图1所示实施例的激光耦合模块103，在此不再赘述。

能量检测模块304，用于将导管24输出面反射回的第一偏振反光调整为第二偏振反光，并对第二偏振反光进行能量检测。

具体地，在本发明实施例中，如图3所示，能量检测模块304包括：法拉第旋光器19、旋转半波片20及能量探测器25。详细请参见图2所示实施例的能量检测模块204，在此不再赘述。

本发明通过多次脉冲展宽来调整激光束在时域上的分布，并对导管输出面回返光进行实时监测，能够降低导管输出激光的峰值功率，高效利用能量，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景，同时降低消融风险。

实施例4

本发明实施例提供了一种激光高效耦合的光路装置，通过对激光束进行多级展宽及能量检测以达到通过激光高效耦合降低消融风险，避免导管损伤的效果。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。图4是根据本发明实施例的包含三级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置的具体结构图，如图4所示，该装置包括：激光发射模块401、预设级次的脉冲展宽模块402、激光耦合模块403及能量检测模块404；

激光发射模块401，用于生成预设参数的激光束并发射至第一级次的脉冲展宽模块402。详细请参见图1所示实施例的激光发射模块101，在此不再赘述。

脉冲展宽模块402，用于对激光束进行脉冲展宽，每级脉冲展宽模块402依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将第二偏振光进行束腰位置调整后与第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束，所生成的第二脉冲宽度的激光束作为下一级脉冲展宽模块402的输入。

具体地，在本发明实施例中，如图3所示，光路装置包含三级脉冲展宽模块402的光路装置，对激光束进行三级脉冲展宽。首先，激光器1将生成的脉冲宽度为小于10ns的激光束发射至第一级脉冲展宽模块402的旋转半波片2后入射至偏振分光棱镜3，将激光束分为P偏振光和S偏振光两种状态，P偏振光通过偏振分光棱镜3后透射，然后再发射至偏振分光棱镜10后再次透射，形成透射路径；S偏振光依次反射经过偏振分光棱镜3、反射镜6、反射镜7及偏振分光棱镜10进行4次反射形成反射光路，反射过程中通过平凹透镜4、平凸透镜5、平凸透镜6、平凹透镜7对S偏振光的束腰位置进行调整，S偏振光与P偏振光在偏振分光棱镜10后重合，组合生成20ns量级脉冲宽度的激光束。然后，生成的20ns量级脉冲宽度的激光束发射至第二级脉冲展宽模块402的旋转半波片11后入射至偏振分光棱镜12，将激光束分为P偏振光和S偏振光两种状态，P偏振光通过偏振分光棱镜12后透射，然后再发射至偏振分光棱镜19后再次透射，形成透射路径；S偏振光依次反射经过偏振分光棱镜12、反射镜15、反射镜16及偏振分光棱镜19进行4次反射形成反射光路，反射过程中通过平凹透镜13、平凸透镜14、平凸透镜17、平凹透镜18对S偏振光的束腰位置进行调整，S偏振光与P偏振光在偏振分光棱镜19后重合。其中，二级展宽中S偏振光束的光程应为一级展宽光程的两倍，从而使4个脉冲间距相等，展宽后总脉宽可大于50ns。最后，生成的50ns量级脉冲宽度的激光束发射至第三级脉冲展宽模块402的旋转半波片20后入射至偏振分光棱镜21，将激光束分为P偏振光和S偏振光两种状态，P偏振光通过偏振分光棱镜21后透射，然后再发射至第二偏振分光棱镜30后再次透射，形成透射路径；S偏振光依次反射经过偏振分光棱镜21、反射镜26、反射镜27及偏振分光棱镜30进行4次反射形成反射光路，反射过程中通过平凹透镜24、平凸透镜25、第二平凸透镜28、第二平凹透镜29对S偏振光的束腰位置进行调整，S偏振光与P偏振光在偏振分光棱镜30后重合。其中，三级展宽中S偏振光束的光程应为一级展宽光程的四倍，从而使8个脉冲间距相等，展宽后总脉宽大于100ns。在本发明实施例中，100ns量级的脉冲宽度已被验证在不明显影响消融效率的情况下，可进一步降低导管33的损伤。

激光耦合模块403，用于对经过预设级次脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化处理，并将经过匀化的光束通过聚焦后耦合至导管33输入面。

具体地，在本发明实施例中，如图4所示，激光耦合模块403包括：衍射光学元件31及聚焦透镜32。详细请参见图1所示实施例的激光耦合模块103，在此不再赘述。

能量检测模块404，用于将导管33输出面反射回的第一偏振反光调整为第二偏振反光，并对第二偏振反光进行能量检测。

具体地，在本发明实施例中，如图4所示，能量检测模块404包括：法拉第旋光器22、旋转半波片23及能量探测器34。详细请参见图2所示实施例的能量检测模块204，在此不再赘述。

本发明通过多次脉冲展宽来调整激光束在时域上的分布，并对导管输出面回返光进行实时监测，能够降低导管输出激光的峰值功率，高效利用能量，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景，同时降低消融风险。

实施例5

本发明实施例提供了一种激光高效耦合的光路装置，通过对激光束进行多级展宽及能量检测以达到通过激光高效耦合降低消融风险，避免导管损伤的效果。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。图5是根据本发明实施例的包含一级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置光路复用具体结构图，如图5所示，该装置包括：激光发射模块501、预设级次的脉冲展宽模块502、激光耦合模块503及能量检测模块504；

激光发射模块501，用于生成预设参数的激光束并发射至第一级次的脉冲展宽模块502。详细请参见图1所示实施例的激光发射模块101，在此不再赘述。

脉冲展宽模块502，用于对激光束进行脉冲展宽，每级脉冲展宽模块502依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将第二偏振光进行束腰位置调整后与第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束，所生成的第二脉冲宽度的激光束作为下一级脉冲展宽模块502的输入。

具体地，在本发明实施例中，如图5所示，通过对部分光路进行复用，能够有效减少光学器件、降低光路能量损耗、压缩整体空间体积。光路装置包含一级脉冲展宽模块502，对激光束进行一级脉冲展宽。激光器1出射光束透射依次经过偏振分光棱镜16、旋光器15和半波片2后入射到偏振分光棱镜3，P偏振光透射，S偏振光反射依次经过1/4波片4和反射镜5，调节1/4波片角度使经0°反射镜5反射后光束为P偏振，透射经过偏振分光棱镜3后进入展宽延时区域，依次经过第一平凹透镜6、第二平凸透镜7、反射镜8和反射镜9后入射经过1/4波片10后到达0°反射镜11，经0°反射镜11反射后光束原路返回至偏振分光棱镜3，通过旋转1/4波片10角度使得返回光偏振态为S偏振，经偏振分光棱镜3反射后和透射P偏振光进行合束。在本发明实施例中，反射光路中平凸透镜7至1/4波片10之间不仅限于反射镜8和反射镜9两组镜片，反射镜数量可根据所需光程和结构布局进行增加。

激光耦合模块503，用于对经过预设级次脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化处理，并将经过匀化的光束通过聚焦后耦合至导管14输入面。

具体地，在本发明实施例中，如图5所示，激光耦合模块503包括：衍射光学元件12及聚焦透镜13。详细请参见图1所示实施例的激光耦合模块103，在此不再赘述。

能量检测模块504，用于将导管14输出面反射回的第一偏振反光调整为第二偏振反光，并对第二偏振反光进行能量检测。

具体地，在本发明实施例中，如图5所示，能量检测模块504包括：法拉第旋光器15及能量探测器17，并对脉冲展宽模块502的旋转半波片2进行复用。本发明实施例将法拉第旋光器15、偏振分光棱镜16和能量探测器17放置于激光器出光口处，经导管14输出面反射的P偏振回反光依次传输至法拉第旋光器15后偏振态改变为S偏振光，再经过偏振分光棱镜16后反射至能量探测器17。

本发明通过脉冲展宽来调整激光束在时域上的分布，并对导管输出面回返光进行实时监测，能够降低导管输出激光的峰值功率，高效利用能量，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景，同时降低消融风险。此外通过对部分光路进行复用，可达到有效减少光学器件、降低光路能量损耗、压缩整体空间体积的目的。

实施例6

本发明实施例提供了一种激光高效耦合的光路装置，通过对激光束进行多级展宽及能量检测以达到通过激光高效耦合降低消融风险，避免导管损伤的效果。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。图6是根据本发明实施例的包含二级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置光路复用具体结构图，如图6所示，该装置包括：激光发射模块601、预设级次的脉冲展宽模块602、激光耦合模块603及能量检测模块604；

激光发射模块601，用于生成预设参数的激光束并发射至第一级次的脉冲展宽模块602。详细请参见图1所示实施例的激光发射模块101，在此不再赘述。

脉冲展宽模块602，用于对激光束进行脉冲展宽，每级脉冲展宽模块602依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将第二偏振光进行束腰位置调整后与第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束，所生成的第二脉冲宽度的激光束作为下一级脉冲展宽模块602的输入。

具体地，在本发明实施例中，如图6所示，光路装置包含两级脉冲展宽模块602，对激光束进行两级脉冲展宽，且根据实施例5所示通过对部分光路进行复用，能够有效减少光学器件、降低光路能量损耗、压缩整体空间体积。激光器1出射光束透射依次经过偏振分光棱镜26、旋光器25和旋转半波片2后入射到偏振分光棱镜3，P偏振光透射，S偏振光反射依次经过1/4波片4和反射镜5，调节1/4波片4角度使经0°反射镜5反射后光束为P偏振，透射经过偏振分光棱镜3后进入展宽延时区域，依次经过第一平凹透镜6、第二平凸透镜7、反射镜8和反射镜9后入射经过1/4波片10后到达0°反射镜11，经0°反射镜11反射后光束原路返回至偏振分光棱镜3，通过旋转1/4波片10角度使得返回光偏振态为S偏振，经偏振分光棱镜3反射后和透射P偏振光进行合束在本发明实施例中，反射光路中平凸透镜7至1/4波片10之间不仅限于反射镜8和反射镜9两组镜片，反射镜数量可根据所需光程和结构布局进行增加。

在一种可选的实施方式中，组合后光束再次经过相同光路结构进行二次展宽，使得脉宽进一步加宽为一次展宽后的两倍左右，需要注意的是二次展宽中S偏振光束的光程应为一次展宽光程的两倍。同样的，反射光路中平凸透镜17至1/4波片20之间不仅限于反射镜18和反射镜19两片镜片，反射镜数量可根据所需光程和结构布局进行增加。

激光耦合模块603，用于对经过预设级次脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化处理，并将经过匀化的光束通过聚焦后耦合至导管24输入面。

具体地，在本发明实施例中，如图6所示，激光耦合模块603包括：衍射光学元件22及聚焦透镜23。详细请参见图1所示实施例的激光耦合模块103，在此不再赘述。

能量检测模块604，用于将导管24输出面反射回的第一偏振反光调整为第二偏振反光，并对第二偏振反光进行能量检测。

具体地，在本发明实施例中，如图6所示，能量检测模块604，包括：法拉第旋光器25及能量探测器27，并对脉冲展宽模块602的旋转半波片2进行复用。详细请参见图5所示实施例的能量检测模块504，在此不再赘述。

本发明通过多次脉冲展宽来调整激光束在时域上的分布，并对导管输出面回返光进行实时监测，能够降低导管输出激光的峰值功率，高效利用能量，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景，同时降低消融风险。此外通过对部分光路进行复用，可达到有效减少光学器件、降低光路能量损耗、压缩整体空间体积的目的。

实施例7

本发明实施例提供了一种激光高效耦合的光路装置，通过对激光束进行多级展宽及能量检测以达到通过激光高效耦合降低消融风险，避免导管损伤的效果。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。图7是根据本发明实施例的另一包含二级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置光路复用具体结构图，如图7所示，该装置包括：激光发射模块701、预设级次的脉冲展宽模块702、激光耦合模块703及能量检测模块704；

激光发射模块701，用于生成预设参数的激光束并发射至第一级次的脉冲展宽模块702。详细请参见图1所示实施例的激光发射模块101，在此不再赘述。

脉冲展宽模块702，用于对激光束进行脉冲展宽，每级脉冲展宽模块702依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将第二偏振光进行束腰位置调整后与第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束，所生成的第二脉冲宽度的激光束作为下一级脉冲展宽模块702的输入。

具体地，在本发明实施例中，如图7所示，光路装置包含两级脉冲展宽模块702，对激光束进行两级脉冲展宽，且在根据实施例6光路复用基础上进一步复用部分反射镜来达到有效减少光学器件、降低光路能量损耗、压缩整体空间体积的目的。具体描述为：在反射光路中采用矩形反射镜9和矩形反射镜10来进行传输激光，通过反射镜特定尺寸、角度和位置的设置使得一次展宽和二次展宽共用一组反射镜组，能够明显节省光学器件的数量和空间尺寸，有利于装置的集成。其余脉冲展宽功能器件，详细请参见图6所示实施例的脉冲展宽模块602，在此不再赘述。

激光耦合模块703，用于对经过预设级次脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化处理，并将经过匀化的光束通过聚焦后耦合至导管24输入面。

具体地，在本发明实施例中，如图7所示，激光耦合模块703包括：衍射光学元件22及聚焦透镜23。详细请参见图1所示实施例的激光耦合模块103，在此不再赘述。

能量检测模块704，用于将导管24输出面反射回的第一偏振反光调整为第二偏振反光，并对第二偏振反光进行能量检测。

具体地，在本发明实施例中，如图7所示，能量检测模块704包括：法拉第旋光器25及能量探测器27，并对脉冲展宽模块702的旋转半波片2进行复用。详细请参见图5所示实施例的能量检测模块504，在此不再赘述。

本发明通过多次脉冲展宽来调整激光束在时域上的分布，并对导管输出面回返光进行实时监测，能够降低导管输出激光的峰值功率，高效利用能量，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景，同时降低消融风险。此外通过对部分光路进行复用，可达到有效减少光学器件、降低光路能量损耗、压缩整体空间体积的目的。

实施例8

本发明实施例提供了一种激光高效耦合的光路装置，通过对激光束进行多级展宽及能量检测以达到通过激光高效耦合降低消融风险，避免导管损伤的效果。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。图8是根据本发明实施例的另一包含一级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置光路复用具体结构图，如图8所示，该装置包括：激光发射模块801、预设级次的脉冲展宽模块802、激光耦合模块803及能量检测模块804；

激光发射模块801，用于生成预设参数的激光束并发射至第一级次的脉冲展宽模块802。详细请参见图1所示实施例的激光发射模块101，在此不再赘述。

脉冲展宽模块802，用于对激光束进行脉冲展宽，每级脉冲展宽模块802依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将第二偏振光进行束腰位置调整后与第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束，所生成的第二脉冲宽度的激光束作为下一级脉冲展宽模块802的输入。

具体地，在本发明实施例中，在实施例5光路复用基础上，在反射光路中通过采用预设焦距的凹面反射镜来达到调制光束束腰位置、减少光学器件、降低光路能量损耗、大幅缩小空间体积的目的。如图8所示，在反射光路中采用凹面反射镜6和凹面反射镜7来进行反射激光，通过特定焦距的设置，使得光束大小与束腰位置和经过偏振分光棱镜3后的P偏振透射光相同，不需采用平凹、平凸透镜组进行束腰大小的调制，能够明显节省光学器件的数量和空间尺寸，有利于装置的集成。本发明实施例中反射光路中凹面反射镜的数量不限于图8中所示的凹面反射镜6-7，可根据所需的光程和结构布局进行增加。此外，其余2-5为脉冲展宽功能器件，详细请参见图5所示实施例的脉冲展宽模块502，在此不再赘述。

激光耦合模块803，用于对经过预设级次脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化处理，并将经过匀化的光束通过聚焦后耦合至导管12输入面。

具体地，在本发明实施例中，如图8所示，激光耦合模块803包括：衍射光学元件10及聚焦透镜11。详细请参见图1所示实施例的激光耦合模块103，在此不再赘述。

能量检测模块804，用于将导管12输出面反射回的第一偏振反光调整为第二偏振反光，并对第二偏振反光进行能量检测。

具体地，在本发明实施例中，如图8所示，能量检测模块804包括：法拉第旋光器13及能量探测器15，并对脉冲展宽模块802的旋转半波片2进行复用。详细请参见图5所示实施例的能量检测模块504，在此不再赘述。

本发明通过多次脉冲展宽来调整激光束在时域上的分布，并对导管输出面回返光进行实时监测，能够降低导管输出激光的峰值功率，高效利用能量，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景，同时降低消融风险。此外通过对部分光路进行复用，可达到有效减少光学器件、降低光路能量损耗、压缩整体空间体积的目的。

实施例9

本发明实施例提供了一种激光高效耦合的光路装置，通过对激光束进行多级展宽及能量检测以达到通过激光高效耦合降低消融风险，避免导管损伤的效果。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。图9是根据本发明实施例的又一包含二级脉冲展宽模块的激光高效耦合的光路装置光路复用具体结构图，如图9所示，该装置包括：激光发射模块901、预设级次的脉冲展宽模块902、激光耦合模块903及能量检测模块904；

激光发射模块901，用于生成预设参数的激光束并发射至第一级次的脉冲展宽模块902。详细请参见图1所示实施例的激光发射模块101，在此不再赘述。

脉冲展宽模块902，用于对激光束进行脉冲展宽，每级脉冲展宽模块902依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将第二偏振光进行束腰位置调整后与第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束，所生成的第二脉冲宽度的激光束作为下一级脉冲展宽模块902的输入。

具体地，在本发明实施例中，如图9所示，光路装置包含两级脉冲展宽模块902，对激光束进行两级脉冲展宽，且在根据实施例6光路复用基础上，在反射光路中通过采用预设焦距的凹面反射镜来达到调制光束束腰位置、减少光学器件、降低光路能量损耗、大幅缩小空间体积的目的。详细请参见图8所示实施例的脉冲展宽模块802，在此不再赘述。

激光耦合模块903，用于对经过预设级次脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化处理，并将经过匀化的光束通过聚焦后耦合至导管21输入面。

具体地，在本发明实施例中，如图9所示，激光耦合模块903包括：衍射光学元件19及聚焦透镜20。详细请参见图1所示实施例的激光耦合模块103，在此不再赘述。

能量检测模块904，用于将导管21输出面反射回的第一偏振反光调整为第二偏振反光，并对第二偏振反光进行能量检测。

具体地，在本发明实施例中，如图9所示，能量检测模块904包括：法拉第旋光器22及能量探测器24，并对脉冲展宽模块902的旋转半波片2进行复用。详细请参见图5所示实施例的能量检测模块504，在此不再赘述。

本发明通过多次脉冲展宽来调整激光束在时域上的分布，并对导管输出面回返光进行实时监测，能够降低导管输出激光的峰值功率，高效利用能量，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景，同时降低消融风险。此外通过对部分光路进行复用，可达到有效减少光学器件、降低光路能量损耗、压缩整体空间体积的目的。

实施例10

本发明实施例提供了一种激光高效耦合的光路装置，通过对激光束进行多级展宽及能量检测以达到通过激光高效耦合降低消融风险，避免导管损伤的效果。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。图10是根据本发明实施例的包含级次切换模块的激光高效耦合的光路装置光路的结构框图，如图10所示，该装置包括：激光发射模块1001、预设级次的脉冲展宽模块1002、激光耦合模块1003及能量检测模块1004；

激光发射模块1001，用于生成预设参数的激光束并发射至第一级次的脉冲展宽模块1002。详细请参见图1所示实施例的激光发射模块101，在此不再赘述。

脉冲展宽模块1002，用于对激光束进行脉冲展宽，每级脉冲展宽模块1002依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将第二偏振光进行束腰位置调整后与第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束，所生成的第二脉冲宽度的激光束作为下一级脉冲展宽模块1002的输入。详细请参见图6所示实施例的脉冲展宽模块602，在此不再赘述。

激光耦合模块1003，用于对经过预设级次脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化处理，并将经过匀化的光束通过聚焦后耦合至导管24输入面。详细请参见图6所示实施例的激光耦合模块603，在此不再赘述。

能量检测模块1004，用于将导管24输出面反射回的第一偏振反光调整为第二偏振反光，并对第二偏振反光进行能量检测。详细请参见图6所示实施例的能量检测模块604，在此不再赘述。

此外，该装置还包括级次切换模块1005，用于当脉冲展宽模块1002的预设级次大于等于二级时，根据斑块类型进行脉冲展宽模块1002的预设级次切换。如图11所示，级次切换模块包括第一角度反射镜28、第二角度反射镜29、第三角度反射镜30及第四角度反射镜31，其中，第二角度反射镜29及第三角度反射镜30为固定反射镜，第一角度反射镜28及第四角度反射镜31安装于一维电动平台上，通过第一角度反射镜及第四角度反射镜的移动，来进行脉冲展宽模块1002的预设级次切换。在本发明实施例中，采用上下升降的移动方式，四个反射镜均为45°反射镜，但不以此为限。当判断需要消融的目标斑块适合输出20ns量级激光脉冲进行消融时，采用一级展宽模式，反射镜28和反射镜31可通过软件控制驱动电机来切入光路之中，使一级展宽光束依次通过反射镜28-31后直接进入22-24的匀化光斑、聚焦光斑、耦合导管等功能模块中，不进入二级展宽光路之中，实现20ns量级的激光脉冲输出。当判断需要消融的目标斑块适用于50ns量级的脉冲时，采用两级展宽模式，反射镜28和反射镜31通过软件控制驱动电机切出光路，使一级展宽后光束直接进入二级展宽模块中，实现50ns量级的激光脉冲输出。

本发明通过多次脉冲展宽来调整激光束在时域上的分布，并对导管输出面回返光进行实时监测，能够降低导管输出激光的峰值功率，高效利用能量，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景，同时降低消融风险。此外根据不同类型斑块的采取不同的脉冲宽度，来更好的适配所需消融的目标斑块，在保持消融效率的同时更加有效的保护导管不受损伤。

实施例11

在本实施例中还提供了一种激光高效耦合的光路装置的工作方法，如图11所示，该工作方法基于实现上述实施例提供的装置进行激光高效耦合，步骤包括：

步骤S1101，激光发射模块生成预设参数的激光束，并发射至预设级次的脉冲展宽模块中第一级次脉冲展宽模块。

步骤S1102，每级脉冲展宽模块依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将第二偏振光进行束腰位置调整后与第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束，所生成的第二脉冲宽度的激光束作为下一级脉冲展宽模块的输入。

步骤S1103，将经过预设级次脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化处理，并将经过匀化的光束通过聚焦后耦合至导管输入面。

此外，在一种可选的实施方式中，还包括：步骤S1104，对导管输出面的回返光进行实时能量监测，其过程包括：

步骤S11041，将导管输出面反射回的第一偏振反光调整为第二偏振反光，并对第二偏振反光进行能量检测。

步骤S11042，实时监测能量检测结果，若能量检测结果发生变化，则通过调整激光发射模块所发射激光束的能量来进行激光束的高效耦合。

上述各个步骤的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。

本发明实施例提供的激光高效耦合的光路装置的工作方法，通过将激光发射模块所发射的激光束依次输入至预设级次的脉冲展宽模块，每级脉冲展宽模块将输入本级的第一脉冲宽度的激光束进行偏振分光及束腰位置调整，生成第二脉冲宽度的激光束并作为下一级脉冲展宽模块的输入，激光耦合模块对经过脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化后，聚焦耦合至导管输入面，同时能量检测模块对导管输出面所反射回的光束进行能量检测，并根据能量检测结果调整激光束的能量。本发明通过多次脉冲展宽来调整激光束在时域上的分布，并对导管输出面回返光进行实时监测，能够降低导管输出激光的峰值功率，高效利用能量，有效保护导管在恶劣使用环境中时不会损伤，增加导管适用消融场景，同时降低消融风险。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种激光高效耦合的光路装置，其特征在于，所述装置包括：激光发射模块、预设级次的脉冲展宽模块及激光耦合模块；

所述激光发射模块，用于生成预设参数的激光束并发射至第一级次的脉冲展宽模块；

所述脉冲展宽模块，用于对激光束进行脉冲展宽，每级脉冲展宽模块依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将所述第二偏振光进行束腰位置调整后与所述第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束，所生成的第二脉冲宽度的激光束作为下一级脉冲展宽模块的输入；

所述激光耦合模块，用于对经过预设级次脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化处理，并将经过匀化的光束通过聚焦后耦合至导管输入面。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：能量检测模块，用于将导管输出面反射回的第一偏振反光调整为第二偏振反光，并对第二偏振反光进行能量检测，其包括：法拉第旋光器、第二旋转半波片及能量探测器；

所述法拉第旋光器及第二旋转半波片，用于将导管输出面反射的第一偏振反光调整为第二偏振反光；

所述能量探测器，用于检测所述第二偏振反光的能量。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：级次切换模块，用于当所述脉冲展宽模块的预设级次大于等于二级时，根据斑块类型进行所述脉冲展宽模块的预设级次切换，其包括：第一角度反射镜、第二角度反射镜、第三角度反射镜及第四角度反射镜；

所述第二角度反射镜及第三角度反射镜为固定反射镜；

所述第一角度反射镜及第四角度反射镜安装于一维电动平台上，通过所述第一角度反射镜及第四角度反射镜的移动，来进行所述脉冲展宽模块的预设级次切换。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脉冲展宽模块，包括：第一旋转半波片、第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第一平凹透镜、第二平凹透镜、第一平凸透镜、第二平凸透镜、第一反射镜及第二反射镜；

所述第一旋转半波片，用于通过角度旋转对所述第一偏振光和所述第二偏振光的预设分量占比进行调整；

所述第一偏振分光棱镜及第二偏振分光棱镜，用于将激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，所述第一偏振光依次透射经过所述第一偏振分光棱镜及第二偏振分光棱镜形成透射光路；

所述第一平凹透镜、第二平凹透镜、第一平凸透镜及第二平凸透镜，用于对第二偏振光的束腰位置进行调整；

所述第一反射镜及第二反射镜，用于将第二偏振光反射至与所述第一偏振光相同的光束方向，所述第二偏振光依次反射经过所述第一偏振分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜及第二偏振分光棱镜形成反射光路。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光耦合模块，包括：光束匀化元件及聚焦透镜；

所述光束匀化元件，用于对经过脉冲展宽的激光束的光束能量进行匀化；

所述聚焦透镜，用于对经过匀化后的光束进行聚焦，并耦合至导管输入面。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的装置，其特征在于，根据光学器件的反射属性或透射属性，对光学器件及形成的透射光路或反射光路进行复用。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，采用预设焦距的凹面反射镜代替第一平凹透镜、第二平凹透镜、第一平凸透镜、第二平凸透镜、第一反射镜及第二反射镜，用于对第二偏振光的束腰位置进行调整。

8.一种激光高效耦合的光路装置的工作方法，其特征在于，所述方法包括：

激光发射模块生成预设参数的激光束，并发射至预设级次的脉冲展宽模块中第一级次脉冲展宽模块；

每级所述脉冲展宽模块依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将所述第二偏振光进行束腰位置调整后与所述第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束，所生成的第二脉冲宽度的激光束作为下一级脉冲展宽模块的输入；

将经过预设级次脉冲展宽的激光束进行光束能量匀化处理，并将经过匀化的光束通过聚焦后耦合至导管输入面。

9.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于，所述每级所述脉冲展宽模块依次将输入本级的第一脉冲宽度的激光束分为预设分量占比的第一偏振光和第二偏振光，并将所述第二偏振光进行束腰位置调整后与所述第一偏振光组合生成第二脉冲宽度的激光束的过程，包括：

通过对所述脉冲展宽模块的第一旋转半波片的角度进行旋转来调整所述激光束中第一偏振光和所述第二偏振光的预设分量占比；

所述激光束经过所述第一旋转半波片后入射至所述脉冲展宽模块的第一偏振分光棱镜，将所述激光束分为第一偏振光和第二偏振光；

所述第一偏振光透射经过所述第一偏振分光棱镜后至所述脉冲展宽模块的第二偏振分光棱镜，再次透射形成透射光路；

所述第二偏振光依次经过所述脉冲展宽模块的第一偏振分光棱镜、第一平凹透镜、第一平凸透镜、第一反射镜、第二反射镜、第二平凸透镜、第二平凹透镜及第二偏振分光棱镜，进行束腰位置调整及四次反射，形成反射光路，且反射至与所述第一偏振光相同的光束方向，与所述第一偏振光重合；

其中，所述透射光路与反射光路形成光程差，通过光程差控制所述第一偏振光和所述第二偏振光之间的脉冲延时，将第一脉冲宽度的激光束展宽为第二脉冲宽度的激光束，所述脉冲延时设置为小于消融斑块组织时的弛豫时间。

10.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于，还包括：对导管输出面的回返光进行实时能量监测，其过程，包括：

将导管输出面反射回的第一偏振反光调整为第二偏振反光，并对第二偏振反光进行能量检测；

实时监测能量检测结果，若能量检测结果发生变化，则通过调整所述激光发射模块所发射激光束的能量来进行激光束的高效耦合。