CN117175340A - 一种激光光凝仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光光凝仪，属于眼科医疗器械技术领域，在KTA及同构体晶体的拉曼光谱测量和二阶非线性相位匹配计算的基础上，提出KTA拉曼自倍频方案，即将拉曼和倍频转化作用在一块沿晶轴X轴切割的KTA晶体中实现；并选用Nd:YAG/Cr4+:YAG键合设计的晶体实现被动调Q的脉冲1064nm激光来驱动变频晶体，使得激光光凝仪的结构小型化，更紧凑，最终实现紧凑型窄脉宽的拉曼自倍频黄光激光光源，整体结构简单，使其体积得到控制，且成本有效降低，极大程度的保障了长时间使用的寿命稳定。
Description
技术领域
本发明属于眼科医疗器械技术领域，具体地说，涉及激光光凝仪。
背景技术
目前黄色激光主要可通过以下三种固体激光器获得：双波长和频激光光凝仪，直接倍频弱增益红外波长的激光光凝仪，全固态拉曼倍频或和频激光光凝仪。这些方法普遍是将拉曼转化和二阶非线性频率变换的作用分立于两个不同的晶体中，激光器系统不够紧凑，且成本较高。针对黄光激光的重要应用需求及目前相关激光器存在的问题。
黄光激光由于具有叶黄素吸收低，血红素吸收高的特性，易于穿透核硬化白内障治疗微动脉瘤及黄斑水肿的血管病灶，是眼底病光凝治疗的理想激光。但目前医用黄光激光光源主要由577nm铜蒸气激光和氪激光等提供，存在着体积大、成本高、使用寿命短等不足。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
一种激光光凝仪，包括：
控制系统及其控制的激光光源和光源传输系统；
激光光源包括：
激光二极管；
位于激光光源的末端设置，用于产生持续脉冲激光；
耦合透镜；
位于激光二极管的脉冲激光发射端口设置，用于调整激光束的焦距和发散角，以控制激光在目标上的聚焦程度；
键合晶体；
位于耦合透镜的一侧设置，用于接收脉冲激光并调Q基频脉冲激光输出；
变频晶体；
位于键合晶体的一侧设置，受键合晶体驱动，实现级联拉曼Stokes激光的窄脉宽激光输出；
光源传输系统包括；
偏振片；
所述偏振片位于激光光源的输出端设置，用于特定方向的偏振光通过控制；
分光镜；
位于偏振片的一侧设置，通过将窄脉宽偏振激光分解成不同波长的光谱线；
分束镜；
位于分光镜的一侧设置，用于将入射光线分成两个或多个方向，使光线按照固定比例传输；
光纤聚焦镜；
设置于分光镜的一侧，用于将来自自由空间的光束聚焦到光纤的输入端；
瞄准镜；
位于分束镜的一侧设置，用于光线精准引导照射于患处治疗。
作为本发明的进一步方案：所述耦合透镜包括准直透镜和聚焦透镜，所述准直透镜位于激光二极管的发射端，用于激光二极管光纤束发出的持续脉冲激光进行准直，校准光纤束算出过程的发散角度，所述聚焦透镜位于键合晶体的一侧，用于平行光束聚焦到键合晶体。
作为本发明的进一步方案：所述键合晶体的左侧与变频晶体的右侧分别设置有输入镜和输出镜；
所述输入镜的高透过率HT给定波长值为808nm，高反射率HR的给定波长范围为1.06-1.15μm；
所述输出镜高透过率HT给定波长值为573nm，高反射率HR的给定波长范围为1.06-1.15μm。
作为本发明的进一步方案：所述键合晶体包括Nd:YAG和Cr4+:YAG一体成型设置，且Nd:YAG端位于耦合透镜的一侧，Cr4+:YAG位于光源传输系统一侧。
作为本发明的进一步方案：所述光源传输系统还包括：
内部能量探测器；
外部能量探测器；
所述内部能量探测器与所述外部能量探测器均位于分光镜的一侧设置。
作为本发明的进一步方案：所述光线聚焦镜的一侧设置有输出光束传输的光纤接口。
作为本发明的进一步方案：所述变频晶体包括KTiOAsO4或RbTiOPO4晶体用于实现拉曼转化和二阶非线性频率变换，用于同时实现拉曼转化和二阶非线性频率变换，实现拉曼自变频转换完成级联拉曼Stokes激光的窄脉宽激光输出。
作为本发明的进一步方案：所述变频晶体与键合晶体之间设置有辅助透镜，所述辅助透镜的高透过率HT给定波长值为1.06um，高反射率HR的给定波长范围为115um和573nm。
有益效果：
本方案使用了激光二极管和耦合透镜来产生持续脉冲激光，并通过准直透镜和聚焦透镜控制激光束的焦距和发散角。采用了键合晶体和变频晶体来实现级联拉曼Stokes激光的输出，通过Nd:YAG/Cr4+:YAG晶体来产生基频脉冲激光。在光源传输系统中使用偏振片、分光镜、光纤聚焦镜、分束镜和瞄准镜来控制激光的偏振和传输。整个系统包括内部能量探测器和外部能量探测器，用于监测激光的输出能量。控制器用于控制激光输出的模式和参数，保持激光的稳定性和输出特性。
在KTA及同构体晶体的拉曼光谱测量和二阶非线性相位匹配计算的基础上，提出KTA拉曼自倍频方案，即将拉曼和倍频转化作用在一块沿晶轴X轴切割的KTA晶体中实现；并选用Nd:YAG/Cr4+:YAG键合设计的晶体实现被动调Q的脉冲1064nm激光来驱动变频晶体，使得激光光凝仪的结构小型化，更紧凑，最终实现紧凑型窄脉宽的拉曼自倍频黄光激光光源，整体结构简单，使其体积得到控制，且成本有效降低，极大程度的保障了长时间使用的寿命稳定。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
在附图中：
图1为本发明激光光凝仪的结构示意图；
图2为本发明键合晶体的结构示意图；
图3为本发明激光腔长和脉宽示意图；
图4为本发明573nm激光眼底治疗组织吸收图谱。
图中：1、控制器；2、光源发生器；21、激光二极管；22、耦合透镜；221、准直透镜；222、聚焦透镜；23、变频晶体；24、输入镜；25、键合晶体；251、Nd:YAG；252、Cr4+:YAG；26、输出镜；27、辅助透镜；3、光源传输系统；31、偏振片；32、分光镜；33、分束镜；34、聚焦镜；35、瞄准镜；36、光纤接口；4、外部能量探测器；5、内部能量探测器。
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，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明。
实施例一
请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：一种激光光凝仪，包括：
控制系统及其控制的激光光源和光源传输系统3；
激光光源包括：
激光二极管21，位于激光光源的末端设置，用于产生持续脉冲激光；
耦合透镜22，位于激光二极管21的脉冲激光发射端口设置，用于调整激光束的焦距和发散角，以控制激光在目标上的聚焦程度；
耦合透镜22包括准直透镜221和聚焦透镜222，准直透镜221位于激光二极管21的发射端，用于激光二极管21光纤束发出的持续脉冲激光进行准直，校准光纤束算出过程的发散角度，聚焦透镜222位于键合晶体25的一侧，用于平行光束聚焦到键合晶体25。
键合晶体25，位于耦合透镜22的一侧设置，用于接收脉冲激光并调Q基频脉冲激光输出；
变频晶体23，位于键合晶体25的一侧设置，受键合晶体25驱动，实现级联拉曼Stokes激光的窄脉宽激光输出，键合晶体25包括Nd:YAG251和Cr4+:YAG252一体成型设置，且Nd:YAG251端位于耦合透镜22的一侧，Cr4+:YAG252位于光源传输系统3一侧
键合晶体25的左侧与变频晶体23的右侧分别设置有输入镜24和输出镜253，输入镜24的高透过率HT给定波长值为808nm，高反射率HR的给定波长范围为1.06-1.15μm；输出镜253高透过率HT给定波长值为573nm，高反射率HR的给定波长范围为1.06-1.15μm。
变频晶体23包括KTiOAsO4或RbTiOPO4晶体用于实现拉曼转化和二阶非线性频率变换，用于同时实现拉曼转化和二阶非线性频率变换，实现拉曼自变频转换完成级联拉曼Stokes激光的窄脉宽激光输出。
光源传输系统3包括；
偏振片31，偏振片31位于激光光源的输出端设置，用于特定方向的偏振光通过控制；
分光镜32，位于偏振片31的一侧设置，通过将窄脉宽偏振激光分解成不同波长的光谱线；
光纤聚焦镜34，设置于分光镜32的一侧，用于将来自自由空间的光束聚焦到光纤的输入端；
分束镜33，位于分光镜32的一侧设置，用于将入射光线分成两个或多个方向，使光线按照固定比例传输；
瞄准镜35，位于分束镜33的一侧设置，用于光线精准引导照射于患处治疗。
光源传输系统3还包括：
内部能量探测器5；
外部能量探测器4；
内部能量探测器5与外部能量探测器4均位于分光镜32的一侧设置。
光线聚焦镜34的一侧设置有输出光束传输的光纤接口36。
控制器1用于控制激光输出的模式和参数，光源发生器2用于提供窄脉宽且稳定的微脉冲激光，光源传输系统3用于产生合适的光斑并保持激光稳定的输出。
通过使用Q-switching技术，激光光凝仪可以产生高峰值功率和高能量的窄脉冲，这对于激光治疗可以实现更有效的光凝效果，激光光凝仪采用紧凑型腔结构和脉宽压缩技术，实现了非常窄的脉冲宽度，窄脉冲宽度有助于在光凝过程中集中能量，提高治疗精度，黄光激光在眼底病治疗中具有良好的透视性，可以减少对患者的不适感，因此，使用黄光激光进行眼底病治疗可以提高患者的接受度和治疗效果。
黄光激光在眼底病治疗中具有较高的吸收效率，因此可以实现更有效的治疗效果。高能量、窄脉冲的特性有助于在短时间内实现治疗目标。
成本相对较低，这可以使更多的医疗机构和实验室能够获得先进的激光设备，从而提高医疗和研究的效率。
控制系统和传感器的存在使得激光光凝仪能够实时监测激光输出的能量和特性，从而保持稳定的输出和精确的治疗。
总体而言本方案结合了多个技术和优势，可以提供高效、高能量的激光输出，适用于眼底病治疗等多个领域。其窄脉冲宽度、黄光输出、多功能性和成本效益等特点使其在医疗和科研应用中具有广泛的潜力。
在变频晶体23与键合晶体25之间设置一块用于增强功率密度和提高输出效率的辅助透镜27，该辅助透镜27的高透过率HT给定波长值为1.06um，高反射率HR的给定波长范围为115um和573nm。
结合图一结构可知：相较于现有激光光凝仪，本方案所提出的激光光凝仪在成本、脉宽和腔长方面取得了显著的突破。具体而言，NG-573的成本降低了70％，脉宽压缩率达到了75％，而腔长则实现了80％的压缩。这些突破性的进展使得NG-573成为一款更具经济效益和性能优越的激光光凝仪，这意味着用户可以以更低的成本获得更短的脉冲宽度和更紧凑的设备尺寸，从而在各种应用领域中获得更高的效率和性能。
结合图4可知：眼底病治疗的最先进且最有效的方法，激光的波长选择对治疗效果起着关键的作用。本方案采用573nm的激光波长进行治疗，这一波长的选择基于对眼底病激光治疗原理的深入研究。结合相关治疗原理，本方案提出的激光光凝仪在眼底病光凝治疗仪拥有比市场上577nm激光光凝仪及532nm激光光凝仪更好的治疗效果。
结合图3可知：本方案可按照需求可提供0.2-0.5W级、输出脉宽1.2ns、峰值功率17.2kW的激光光凝仪，输出线宽小于0.2nm，光束质量接近TEM00，支持连续和调Q运转模式，功率稳定性(rms，超过4小时)<3％,平均故障时间MTBF>2000h。
由于可饱和吸收晶体和激光晶体都是YAG基质，将可饱和吸收晶体Cr4+:YAG252与激光晶体Nd:YAG251键合，键合被动调Q激光模组相比于主动调Q模组，可使腔长大幅压缩
综上可知，利用Nd:YAG251/Cr4+:YAG252晶体调Q基频脉冲激光驱动KTA/RTP晶体，实现级联拉曼Stokes激光，并在同一块KTA或RTP晶体中同时实现拉曼转化和二阶非线性频率变换，实现拉曼自变频转换，本方案利用紧凑型腔结构和拉曼激光脉宽压缩作用，实现迄今为止黄光激光器中最窄脉宽。
本发明的工作原理为：
Nd:YAG251/Cr4+:YAG252晶体→产生基频光1064nm→驱动KTA晶体同时发生拉曼和倍频作用→受激拉曼散射1064nm-1146nm→一阶Stokes光→倍频1146nm-573nm→输出稳定高效的窄脉宽黄色激光。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。
Claims (8)
1.一种激光光凝仪，其特征在于，包括：
控制系统及其控制的激光光源和光源传输系统(3)；
激光光源包括：
激光二极管(21)；
位于激光光源的末端设置，用于产生持续脉冲激光；
耦合透镜(22)；
位于激光二极管(21)的脉冲激光发射端口设置，用于调整激光束的焦距和发散角，以控制激光在目标上的聚焦程度；
键合晶体(25)；
位于耦合透镜(22)的一侧设置，用于接收脉冲激光并调Q基频脉冲激光输出；
变频晶体(23)；
位于键合晶体(25)的一侧设置，受键合晶体(25)驱动，实现级联拉曼Stokes激光的窄脉宽激光输出；
光源传输系统(3)包括；
偏振片(31)；
所述偏振片(31)位于激光光源的输出端设置，用于特定方向的偏振光通过控制；
分光镜(32)；
位于偏振片(31)的一侧设置，通过将窄脉宽偏振激光分解成不同波长的光谱线；
分束镜(33)；
位于分光镜(32)的一侧设置，用于将入射光线分成两个或多个方向，使光线按照固定比例传输；
光纤聚焦镜(34)；
设置于分光镜(32)的一侧，用于将来自自由空间的光束聚焦到光纤的输入端；
瞄准镜(35)；
位于分束镜(33)的一侧设置，用于光线精准引导照射于患处治疗。
2.根据权利要求1所述的一种激光光凝仪，其特征在于，所述耦合透镜(22)包括准直透镜(221)和聚焦透镜(222)，所述准直透镜(221)位于激光二极管(21)的发射端，用于激光二极管(21)光纤束发出的持续脉冲激光进行准直，校准光纤束算出过程的发散角度，所述聚焦透镜(222)位于键合晶体(25)的一侧，用于平行光束聚焦到键合晶体(25)。
3.根据权利要求1所述的一种激光光凝仪，其特征在于，所述键合晶体(25)的左侧与变频晶体(23)的右侧分别设置有输入镜(24)和输出镜(253)；
所述输入镜(24)的高透过率HT给定波长值为808nm，高反射率HR的给定波长范围为1.06-1.15μm；
所述输出镜(253)高透过率HT给定波长值为573nm，高反射率HR的给定波长范围为1.06-1.15μm。
4.根据权利要求1所述的一种激光光凝仪，其特征在于，所述键合晶体(25)包括Nd:YAG(251)和Cr4+:YAG(252)一体成型设置，且Nd:YAG(251)端位于耦合透镜(22)的一侧，Cr4+:YAG(252)位于光源传输系统(3)一侧。
5.根据权利要求1所述的一种激光光凝仪，其特征在于，所述光源传输系统(3)还包括：
内部能量探测器(5)；
外部能量探测器(4)；
所述内部能量探测器(5)与所述外部能量探测器(4)均位于分光镜(32)的一侧设置。
6.根据权利要求1所述的一种激光光凝仪，其特征在于，所述光线聚焦镜(34)的一侧设置有输出光束传输的光纤接口(36)。
7.根据权利要求1所述的一种激光光凝仪，其特征在于，所述变频晶体(23)包括KTiOAsO4或RbTiOPO4晶体用于实现拉曼转化和二阶非线性频率变换，用于同时实现拉曼转化和二阶非线性频率变换，实现拉曼自变频转换完成级联拉曼Stokes激光的窄脉宽激光输出。
8.根据权利要求1所述的一种激光光凝仪，其特征在于，所述变频晶体(23)与键合晶体(25)之间设置有辅助透镜(27)，所述辅助透镜(27)的高透过率HT给定波长值为1.06um，高反射率HR的给定波长范围为115um和573nm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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