CN218675358U - 一种匀光棒及医疗用多波长激光系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种匀光棒及医疗用多波长激光系统，匀光棒包括棒体以及位于所述棒体一端的入光部，所述入光部包括多个依次连接的入光面，多个所述入光面构成正多棱锥形状，且正多棱锥的顶点远离所述棒体。本申请有助于降低光路耦合的功率损耗，以达到良好的成像质量。

Description

一种匀光棒及医疗用多波长激光系统

技术领域

本申请涉及光学设备技术领域，尤其是涉及一种匀光棒及医疗用多波长激光系统。

背景技术

匀光棒是由长条形熔融石英棒组成，横截面为多边形结构，利用全反射原理使光线在其中进行传输。只要匀光棒足够长和全反射次数足够多，光线会均匀的分布整个输出端面内。

目前利用多颗波长激光光源合成多波长大功率激光光源的方式主要有偏振合束和光谱合束。这会导致合束的系统调试复杂、稳定性差，且对于相近波长激光用到的合束片镀膜要求极高。光纤束合束是将不同波长激光模块分别耦合进不同根光纤内，光纤通过捆扎的方式出射，出射的激光直接或者透镜组耦合进多边形匀光棒内。激光模块耦合进光纤时会有较大功率的损耗，特别是对光斑质量差的激光模块，损耗更严重。

因此，亟需一种匀光棒。

实用新型内容

为了有效地降低光路耦合的功率损耗，本申请提供一种匀光棒及医疗用多波长激光系统。

采用如下技术方案：棒体以及位于所述棒体一端的入光部，所述入光部包括多个依次连接的入光面，多个所述入光面构成正多棱锥形状，且正多棱锥的顶点远离所述棒体。

通过采用上述技术方案，光源从入光部的入光面进入，从棒体远离入光部的一端射出，可以实现将光源发出激光在匀光棒内部发射多次全反射，并从匀光棒的另一端出射，无需通过光纤或合束片进行耦合，能够有效地降低耦合的功率损耗，以实现实现良好的成像质量。

可选的，所述棒体为圆柱体或者多棱柱。

通过采用上述技术方案，圆柱体或多棱柱均具有多个反射面，能够提升匀光帮的匀光效果。

可选的，所述棒体为棱柱，所述入光面与所述棒体的棱面一一对应。

通过采用上述技术方案，使得棒体具有多个对应的反射面，有助于光线进入匀光棒进行多次全内反射传播，能够有效地提升光线的利用率。

可选的，所述入光面与所述棒体的侧面之间的角度大于90°且小于或等于100°。

通过采用上述技术方案，将入光面与棱柱侧面之间的夹角设置为90-100°，在该角度范围内入射光线能够达到全反射角以使入射光线的功率损失降低，能够提升光路耦合效果。

可选的，所述棱柱为六棱柱、七棱柱以及八棱柱中的任意一种。

通过采用上述技术方案，选用六棱柱、七棱柱以及八棱柱能够使得入射至匀光棒内的光线能够实现多次全反射，以从棱柱另一端出射近似平顶能量的光斑，若棱柱面过多会导致光线功率损耗较大，无法得到符合光强要求的光斑。

可选的，所述匀光棒的长度为50～500mm。

通过采用上述技术方案，选用长度为50～500mm的匀光棒，有助于提升光线在匀光棒内发生全反射的次数，以此提升匀光棒的匀光效果。

可选的，所述入光面镀有泵浦高透膜。

通过采用上述技术方案，通过在正多棱锥的入光面镀设泵浦高透膜，以减小光线进入匀光棒时的入射损耗。

一种医疗用多波长激光系统，包括：多个激光模块、聚焦透镜组以及上述匀光棒，多个所述激光模块设置于靠近所述正多棱锥的一端，所述聚焦透镜组设置于所述匀光棒的出光路径上。

通过采用上述技术方案，将多个激光模块出射的激光以极小损耗经匀光棒进行传输匀光，并通过聚焦透镜组将输出光线聚焦成一个近平顶能量分布的多边形光斑，既可以有效地减少激光在传输过程的额外损耗，又可以产生均匀能量分布的光斑。

可选的，每个所述激光模块发射的激光波长不同。

通过采用上述技术方案，可以将多个波长激光耦合匀光成多边形光斑，可以通过调节耦合形成光斑的有效焦点深度，以治疗不同型号的疾病。

将多个模块波长的激光极小损耗的经多边形匀光棒的传输匀光。

可选的，所述聚焦透镜组包括单透镜、双透镜以及自聚焦透镜中的任意一种或多种。

通过采用上述技术方案，设置聚焦透镜组以使出射光线亮度均匀并减少在光线在传播过程中的散失。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.光源从正多棱锥的入光面进入，从棱柱射出，可以实现将光源发出激光在匀光棒内部发射多次全反射，并从匀光棒的另一端出射，无需通过光纤或合束片进行耦合，能够有效地降低耦合的功率损耗，以实现实现良好的成像质量；并且匀光棒一端为正多棱锥，另一端为棱柱，匀光棒可基于方柱制得，工艺简单，易于制造；

2.将多个激光模块出射的激光以极小损耗经匀光棒进行传输匀光，并通过聚焦透镜组将输出光线聚焦成一个近平顶能量分布的多边形光斑，既可以有效地减少激光在传输过程的额外损耗，又可以产生均匀能量分布的光斑。

附图说明

图1是本申请提供的一种匀光棒的结构示意图；

图2是本申请提供的一种医疗用多波长激光系统的结构示意图。

附图标记说明：1、匀光棒；11、棒体；12、入光部；13、入光面；2、激光模块；3、聚焦透镜组。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请提供的一种匀光棒的作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

除非另作定义，本发明中使用的技术用语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

参考图1，本申请实施例提供一种匀光棒1，棒体11以及位于棒体11一端的入光部12，入光部12包括多个依次连接的入光面13，多个入光面13构成正多棱锥形状，且正多棱锥的顶点远离棒体11。

光源从入光部12的入光面13进入，从棒体11远离入光部12的一端射出，可以实现将光源发出激光在匀光棒1内部发射多次全反射，并从匀光棒1的另一端出射，无需通过光纤或合束片进行耦合，能够有效地降低耦合的功率损耗，以实现实现良好的成像质量。

棒体11为圆柱体或者多棱柱，匀光棒1一端为正多棱锥，另一端为棱柱，匀光棒1可基于圆柱或方柱制得，工艺简单，易于制造，同时圆柱体或多棱柱均具有多个反射面，能够提升匀光棒1的匀光效果。

优选地，棒体11为棱柱，入光面13与棒体11的棱面一一对应。使得棒体11具有多个对应的反射面，有助于光线进入匀光棒1进行多次全内反射传播，能够有效地提升光线的利用率。

在本实施例中，入光面13与棒体11的侧面之间的角度大于90°且小于或等于100°。在该角度范围内入射光线能够达到全反射角以使入射光线的功率损失降低，能够提升光路耦合效果。

在本实施例中，棱柱为六棱柱或八棱柱，能够使得入射至匀光棒1内的光线能够实现多次全反射，以从棒体1另一端出射近似平顶能量的光斑，若棱柱面过多会导致光线功率损耗较大，无法得到符合光强要求的光斑。

在一种示例中，匀光棒1可以选用棱长数大于3的棱柱，但在棱长为6和8时，匀光棒1的匀光效果最好。

匀光棒1为全内反射匀光棒，光线进入全内反射匀光棒进行全内反射传播，能够有效地提升光线的利用率。

在本实施例中，匀光棒1的长度为50～500mm，在该长度范围内的匀光棒1，能够提升光线在匀光棒1内发生全反射的次数，以此提升匀光棒1的匀光效果，当匀光棒长度超过500mm后对匀光效果提升很小，匀光棒长度在50mm内时匀光效果不足。

匀光棒1的长度影响棒体11的体积、光线在棒体11的传播时间、反射次数及匀光/聚光效果。综合考虑后，长度处于50～500mm范围内的匀光棒1的匀光/聚光效果较好。

在本实施例中，入光面13镀有泵浦高透膜，以减小入射光线进入匀光棒1时的入射损耗。

在本实施例中，匀光棒1为透明实心匀光棒1，匀光棒1的材料为塑料、玻璃以及晶体陶瓷中的任意一种。匀光棒1的材料选用塑料、玻璃以及晶体陶瓷，能够具有较好的匀光效果和光效果，以提升出射光线的质量。

在一个示例中，匀光棒1材料可选用折射率介于1.46～1.70的塑料或折射率介于1.47～1.70的玻璃。

参考图2，本实施例还提供一种医疗用多波长激光系统，包括多个激光模块2、聚焦透镜组3以及上述匀光棒1，多个激光模块2设置于靠近正多棱锥的一端，聚焦透镜组3设置于匀光棒1的出光路径上。

将多个激光模块2出射的激光以极小损耗经匀光棒1进行传输匀光，并通过聚焦透镜组3将输出光线聚焦成一个近平顶能量分布的多边形光斑，既可以有效地减少激光在传输过程的额外损耗，又可以产生均匀能量分布的光斑。

激光模块2提供激光，匀光棒1为上述任一的匀光棒1，匀光棒1的设有正多棱锥的一端面对激光模块2设置，匀光棒1通过入光面13接收来自激光模块2的激光并将激光通过棱柱原理激光模块2的一端传出。其中，激光模块2可以为半导体激光器或者固体激光器，且设置的多个激光模块2可以输出不同波长的激光。

在本实施例中，激光模块2正对于入光面13，以使激光从入光面13正入射。

激光由正多棱锥的入光面13正入射，有利于入射光线实现全反射，以减小入射光线的功率损失，当激光入射方向与正入射方向偏离时，会导致光耦合效率降低，并增加入射光线的功率损耗。

在本实施例中，聚焦透镜组3包括单透镜、双透镜以及自聚焦透镜中的任意一种或多种。设置聚焦透镜组3以使出射光线亮度均匀并减少在光线在传播过程中的散失。通过聚焦透镜组3将多个波长激光聚焦成一个尺寸合适的光斑，并且匀光棒1的光轴与聚焦透镜组3的法线共线，以保持光斑形成位置位于同一轴线。

由上述匀光棒1作为医疗用多波长激光系统的匀光元件使得整个系统的输出能量高，与传统合光入射方式相比，使用本设计可以将多个波长激光较小损耗的耦合进匀光棒1内。既没有光谱合束带来的合束损耗，也没有光纤耦合带来的耦合损耗，由于每个激光模块2发射的激光波长不同，因此可以将多个波长激光耦合匀光成一个多边形光斑，可以通过不同的波长输出治疗不同型号的疾病，其中，正多棱锥的形状对应形成光斑的形状。

实施原理：激光模块2分别通过匀光棒1顶面的多棱锥的入光面13正入射，由于多棱锥的入光面13镀设泵浦高透膜，以减少激光入射损耗，入射激光进入匀光棒1内部时发生多次全反射，最后在匀光棒1另一端出射，出射激光经聚焦透镜系统的聚焦，焦点处成像为一光强均匀的成像光斑。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种匀光棒，其特征在于，包括：棒体(11)以及位于所述棒体(11)一端的入光部(12)，所述入光部(12)包括多个依次连接的入光面(13)，多个所述入光面(13)构成正多棱锥形状，且正多棱锥的顶点远离所述棒体(11)。

2.根据权利要求1所述的一种匀光棒，其特征在于：所述棒体(11)为圆柱体或者多棱柱。

3.根据权利要求2所述的一种匀光棒，其特征在于：所述棒体(11)为棱柱，所述入光面(13)与所述棒体(11)的棱面一一对应。

4.根据权利要求3所述的一种匀光棒，其特征在于：所述入光面(13)与所述棒体(11)的侧面之间的角度大于90°且小于或等于100°。

5.根据权利要求3所述的一种匀光棒，其特征在于：所述棱柱为六棱柱、七棱柱以及八棱柱中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种匀光棒，其特征在于：所述匀光棒(1)的长度为50～500mm。

7.根据权利要求1所述的一种匀光棒，其特征在于：每个所述入光面(13)镀有泵浦高透膜。

8.一种医疗用多波长激光系统，其特征在于，包括：多个激光模块(2)、聚焦透镜组(3)以及如权利要求1-7中任一项所述的匀光棒(1)，每个所述激光模块(2)正对所述入光部(12)的其中一个入光面(13)设置，所述聚焦透镜组(3)设置于所述匀光棒(1)的出光路径上。

9.根据权利要求8所述的一种医疗用多波长激光系统，其特征在于：每个所述激光模块(2)发射的激光波长不同。

10.根据权利要求8所述的一种医疗用多波长激光系统，其特征在于：所述聚焦透镜组(3)包括单透镜、双透镜以及自聚焦透镜中的任意一种或多种。

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