CN219591828U - 一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器，包括种子源以及激光放大组件；种子源内具有以激光晶体Nd:YAG和可饱和吸收体Cr:YAG键合的键合晶体，且可饱和吸收体Cr:YAG位于输出侧。本实用新型的窄脉宽激光器的种子源可达到脉宽1ns‑2ns/4ns‑5ns，频率1Hz‑10Hz，单脉冲能量30mJ‑50mJ的激光输出，弥补了目前市面上在低频大能量窄脉宽的欠缺；该激光器种子源结构简单，器件极少，采用特殊切向的Cr:YAG与Nd:YAG键合，调节好键合晶体棒的相对位置及电源、冷却等参数，便可在1Hz‑10Hz下获得偏振态良好的激光输出，不同于其他种子源需要腔镜及偏振片等器件。

Description

一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，尤其涉及一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器。

背景技术

由于激光有很好的单色性，因此能很好的适用于人体相关组织的选择吸收性，可以选择不同的波长针对不同的人体组织进行相应的治疗。其中的一个重要分支就是利用激光针对色素类疾病的治疗，如雀斑、纹身、胎记等。利用激光技术来对皮肤色素类的相关疾病进行治疗的基本理论依据为“选择性光热解”理论。根据这一理论，要想能利用“选择性光热解”进行相关疾病的治疗，需要激光满足以下几个条件：首先是大部分激光能够被病变部位吸收而对病变边上的正常部分不造成损伤，即要求特殊的激光波长；其次是脉冲的持续时间要足够短，不超过相关机体的热弛豫时间，这就对激光的脉冲宽度有要求，激光光束的脉冲宽度越窄，受照射的人体组织的痛感也就越小；最后一个要求是激光的能量密度要大，达到病变组织被破坏需要的能量或温度。因此，激光波长为1064nm，脉宽为纳秒级或亚纳秒、单脉冲能量为百毫焦量级的Nd:YAG激光美容机有很大的应用前景。

现市面上常见的纳秒级美容机激光器多是通过电光调Q方式压缩脉宽至8ns左右，针对一些常规色素病变疗效果较好，但对于一些顽固的色素颗粒沉着的肌肤问题治疗效果一般，需经多次反复治疗。近些年，临床上采用减小激光脉宽提高峰值功率的办法来治疗这类顽固性色素病变，效果较好。

根据国内外在窄脉宽高能量激光器方向上的相关研究，目前所使用的实现方法有以下几种：锁模、SBS(受激布里渊散射)压缩、脉冲削波以及微片种子源等方式。

其中，锁模技术能将激光的脉冲宽度压到皮秒量级，但要求的光学结构十分复杂，对电路同步精度和环境要求较高；受激布里渊散射(SBS)压缩技术为保证出光的稳定性，入射光源需要单纵模光束，单纵模激光器的经济成本较高，整体激光器器件数量也较多；脉冲削波技术对削波电光器件的容值和其驱动电路要求很高，一般要求驱动电路的上升沿和下降沿时间达到激光脉宽的一半以下，国内器件较难实现；微片激光器为小尺寸的工作物质键合被动调Q晶体，通过LD泵浦，实现窄脉冲输出，再通过隔离放大实现大能量的皮秒级脉宽输出。这种结构也是目前国内外皮秒激光普遍采用的方式，微片激光器一般输出能量为100uJ-200uJ能量，经过三到四级放大实现约500mJ、500ps脉宽的输出，在放大过程中，能量被放大3000倍以上，存在较大的热致双折射效应、热透镜效应和ASE光，实现过程需要较大的物理空间和技术难度，维护中对器件调节有一定难度。

因此，基于上述技术问题，本领域的技术人员亟需研发一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器。本申请提供一种实现波长为1064nm/532nm，脉冲能量为500mJ，脉宽为1ns-2ns/4ns-5ns的双脉宽激光器，相对于以上皮秒机实现方式，该激光器具有结构简单、器件数量少、输出稳定、成本较低、便于维护，治疗范围更广等特点。而相比市面上常规的调Q美容机又具有热扩散范围小、精度高等特点，能更好的治疗色素类皮肤疾病。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种种子源结构简单，器件极少，采用特殊切向的Cr:YAG与Nd:YAG键合，调节好键合晶体棒的相对位置及电源、冷却等参数，便可在1Hz-10Hz下获得偏振态良好的激光输出，仅经过单棒双程放大或双灯双棒单程放大即可实现较为可观的能量输出，且整体结构简单易调节的具有高能量种子源的窄脉宽激光器。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型的一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器，该激光器包括：

种子源，所述种子源分为第一种子源和第二种子源，且所述第一种子源内的氙灯和所述第二种子源内的氙灯在电路上并联布置；以及

位于所述种子源的光路输出端的激光放大组件；

所述种子源内具有以激光晶体Nd:YAG和可饱和吸收体Cr:YAG键合的键合晶体，且所述可饱和吸收体Cr:YAG位于输出侧；

所述激光晶体Nd:YAG一侧端面镀高反膜，所述可饱和吸收体Cr:YAG一侧端面镀输出膜。

进一步的，所述第一种子源包括：

第一聚光腔，所述第一聚光腔采用不锈钢腔体外壳，且所述不锈钢腔体外壳内部形成为椭圆陶瓷腔；

位于所述第一聚光腔内的第一键合晶体和第一氙灯；

所述第一键合晶体被配置为激光晶体Nd:YAG和可饱和吸收体Cr:YAG键合的键合晶体；

所述第一键合晶体的直径为3mm～5mm，长度为25mm～40mm；

所述第一键合晶体的激光晶体Nd:YAG的掺杂浓度为1％～2％，高反膜反射率大于99.5％；

所述第一键合晶体的可饱和吸收体Cr:YAG的初始透过率为10％～30％，输出膜层透过率为30％～70％；

所述第一氙灯为侧泵方式，所述第一氙灯的内径为3mm～5mm，弧长为20mm～35mm，所述第一氙灯充气压力为450torr-1000torr；

所述第一种子源的光源输入能量为7J～10J，放电脉冲为270μs-500μs。

进一步的，所述第二种子源包括：

第二聚光腔，所述第二聚光腔采用不锈钢腔体外壳，且所述不锈钢腔体外壳内部形成为椭圆陶瓷腔；

位于所述第二聚光腔内的第二键合晶体和第二氙灯；

所述第二键合晶体被配置为激光晶体Nd:YAG和可饱和吸收体Cr:YAG键合的键合晶体；

所述第二键合晶体的直径为3mm～5mm，长度为25mm～50mm；

所述第二键合晶体的激光晶体Nd:YAG的掺杂浓度为1％～2％，Nd:YAG一侧端面镀的膜为高反膜，且该高反膜反射率大于99.5％；

所述第二键合晶体的可饱和吸收体Cr:YAG的初始透过率为10％～35％，端面输出膜层透过率为30％～70％

所述第二氙灯为侧泵方式，所述第二氙灯的内径为3mm～5mm，弧长为20mm～35mm，所述第二氙灯充气压力为450torr-1000torr；

所述第二种子源的光源输入能量为7J～10J，放电脉冲为270μs-500μs。

进一步的，所述第一种子源的输出端沿光路布置有第一扩束镜和第一偏振片；

所述第二种子源的输出端沿光路布置有第二扩束镜和第二全反镜；

所述第一偏振片的输出端沿光路依次布置有二分之一波片、光阑、第二偏振片和所述激光放大组件；

经过所述激光放大组件放大后的光束直接输出、或经过倍频组件后输出。

进一步的，所述激光放大组件包括一组或两组。

进一步的，所述激光放大组件为一组时，所述激光放大组件输出端沿光路布置有四分之一波片和第一全反镜；

经过所述第一全反镜反射的光束再次经过所述激光放大组件放大后由所述第二偏振片反射至第三全反镜并直接输出、或经过倍频组件后输出；

所述激光放大组件包括第一放大腔，该第一放大腔采用不锈钢作为腔体外壳，其内部具有椭圆聚光腔；

所述第一放大腔内布置有第一放大棒激光晶体和第三氙灯；

所述第一放大棒激光晶体为Nd:YAG，所述第一放大棒激光晶体的直径为7mm～8mm，长度为100mm～120mm，所述第一放大棒激光晶体的两端面镀1064nm高透膜；

所述第三氙灯为侧泵方式，其内径为5mm～8mm，弧长为80nm～100nm；

所述第一激光放大组件的第一放大棒激光晶体的电源输入能量为10J～30J，放电脉宽为270μs-500μs。

进一步的，所述激光放大组件为两组时，两组所述激光放大组件沿光路布置，经过两组所述激光放大组件放大后的光束直接输出、或经过倍频组件后输出；

两组所述激光放大组件分别具有第一放大腔和第二放大腔，所述第一放大腔和所述第二放大腔均采用不锈钢作为腔体外壳，内部均设置有椭圆聚光腔；

两组所述激光放大组件分别设置有第一放大棒激光晶体和第二放大棒激光晶体、以及分别设置有第三氙灯和第四氙灯；

两组激光放大组件的放大棒激光晶体均为Nd:YAG，所述放大棒激光晶体的直径为7mm～8mm，长度为100mm～120mm，所述放大棒激光晶体的两端面镀1064nm高透膜；

所述第三氙灯和第四氙灯均为侧泵方式，其内径为5mm～8mm，弧长为80nm～100nm；

所述激光放大组件的放大棒激光晶体的电源输入能量为10J～30J，放电脉宽为270μs-500μs。

进一步的，所述倍频组件包括：

倍频晶体KTP，所述倍频晶体KTP选用高损伤阈值的KTP；

短波通，所述短波通的材质为石英玻璃材质，且该短波通选用高损伤阈值的短波通。

在上述技术方案中，本实用新型提供的一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器，具有以下有益效果：

本实用新型的窄脉宽激光器的种子源可达到脉宽1ns-2ns/4ns-5ns，频率1Hz-10Hz，单脉冲能量30mJ-50mJ的激光输出，弥补了目前市面上在低频大能量窄脉宽的欠缺；该激光器种子源结构简单，器件极少，采用特殊切向的Cr:YAG与Nd:YAG键合，调节好键合晶体棒的相对位置及电源、冷却等参数，便可在1Hz-10Hz下获得偏振态良好的激光输出，不同于其他种子源需要腔镜及偏振片等器件。

本实用新型的窄脉宽激光器仅经过单棒双程放大或双灯双棒单程放大即可实现较为可观的能量输出，整体结构简单易调节,放大倍率低，避免了种子在放大过程中的产生的ASE、热透镜、热致双折射等负效应。在设备输出上体现为：在不同能量、频率输出时，激光光斑大小、能量分布差异很小，有利于临床参数一致性。双脉宽双波长的输出使治疗应用更全面,同时满足顽固性色素病变和常规色素病变的快速治疗。如在黄褐斑的治疗中优选1nS-2nS的1064nm激光治疗；在治疗雀斑时，优选4ns-5ns的532nm激光治疗，减小色沉风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器的键合晶体的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器的第一种实施方式的光路图；

图3为本实用新型实施例提供的一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器的第二种实施方式的光路图。

附图标记说明：

101、第一键合晶体；102、第一氙灯；103、第一聚光腔；104、第二键合晶体；105、第二氙灯；106、第二聚光腔；

2、第一扩束镜；3、第一偏振片；4、二分之一波片；5、光阑；7、第二扩束镜；8、第二全反镜；9、第三全反镜；

601、第二偏振片；602、第一放大棒激光晶体；603、第三氙灯；604、第一放大腔；605、四分之一波片；606、第一全反镜；607、第二放大棒激光晶体；608、第四氙灯；609、第二放大腔；

1001、倍频晶体KTP；1002、短波通。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

参见图1至图3所示；

本实施例的一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器，该激光器包括：

种子源，种子源分为第一种子源和第二种子源，且第一种子源内的氙灯和第二种子源内的氙灯在电路上并联布置；以及

位于种子源的光路输出端的激光放大组件；

种子源内具有以激光晶体Nd:YAG和可饱和吸收体Cr:YAG键合的键合晶体，且可饱和吸收体Cr:YAG位于输出侧，其中，键合晶体参见图1所示，S1面镀高反膜S2面镀输出膜，激光在键合晶体内部振荡；

激光晶体Nd:YAG一侧端面镀高反膜，可饱和吸收体Cr:YAG一侧端面镀输出膜。

本实例中两种子级均为氙灯侧面泵浦激光晶体Nd:YAG与可饱和吸收体Cr:YAG组合的键合工作物质，其中Nd:YAG一侧端面镀高反膜，Cr:YAG一侧端面镀输出膜，构成谐振腔。在氙灯泵浦初期，谐振腔内产生的荧光很弱，Cr:YAG晶体的透过率很低，谐振腔的损耗非常大，谐振腔处于低Q值状态，不能产生激光振荡。此时增益介质上能级积累反转粒子数，处于储能阶段。随着泵浦继续，增益介质上能级的反转粒子数不断增加，谐振腔内的荧光逐渐增强，腔内荧光的光强增大到Cr:YAG晶体的饱和吸收光强时，晶体被漂白，此时Cr:YAG晶体对腔内荧光变得透明，谐振腔损耗迅速减小，谐振腔的Q值猛增，受激辐射发生，激光振荡建立，增益介质储能以巨光脉冲形式输出。之后谐振腔内的振荡光减弱，Cr:YAG晶体重新变得不透明，Q值减小，为下一个脉冲输出储能。

1ns-2ns种子源中键合晶体截面尺寸约3mm～5mm、总长(谐振腔长度)约25mm-40mm，4ns-5ns种子源中键合晶体截面尺寸约3mm-5mm、总长(谐振腔长度)约25mm～50mm，而常规调Q系统中激光晶体截面约为6mm-8mm、谐振腔长度约300mm-350mm。相比之下键合晶体的截面缩小近2倍、长度缩减近10倍，谐振腔长度越短光一次往返震荡所需时间就更短，截面更小有利于基膜震荡抑制高阶膜产生，以上都利于系统能更迅速的积攒能量达到激光输出阈值并以极短的光脉冲输出。进而实现脉宽1ns-2ns或4ns-5ns，频率1Hz-10Hz，单脉冲能量30mJ-50mJ的线偏振种子光，种子光通过扩束整形后经过一二分之一波片及偏振片。由于种子光的泵浦源为氙灯，可提供的功率远远高于LD输出功率，因此可提供较高的增益实现在大尺寸工作物质中产生小脉宽输出。

优选的，本实施例的第一种子源包括：

第一聚光腔103，第一聚光腔103采用不锈钢腔体外壳，且不锈钢腔体外壳内部形成为椭圆陶瓷腔；

位于第一聚光腔103内的第一键合晶体101和第一氙灯102；

第一键合晶体103被配置为激光晶体Nd:YAG和可饱和吸收体Cr:YAG键合的键合晶体；

第一键合晶体103的直径为3mm～5mm，长度为25mm～40mm；

第一键合晶体101的激光晶体Nd:YAG的掺杂浓度为1％～2％，高反膜反射率大于99.5％；

第一键合晶体101的可饱和吸收体Cr:YAG的初始透过率为10％～30％，输出膜层透过率为30％～70％

第一氙灯102为侧泵方式，第一氙灯102的内径为3mm～5mm，弧长为20mm～35mm，第一氙灯102充气压力为450torr-1000torr；

第一种子源的光源输入能量为7J～10J，放电脉冲为270μs-500μs。

其次，本实施例的第二种子源包括：

第二聚光腔106，第二聚光腔106采用不锈钢腔体外壳，且不锈钢腔体外壳内部为椭圆陶瓷腔”(聚光腔实际包括两个部分，即外面的不锈钢外壳和内部的陶瓷腔)；

位于第二聚光腔106内的第二键合晶体104和第二氙灯105；

第二键合晶体104被配置为激光晶体Nd:YAG和可饱和吸收体Cr:YAG键合的键合晶体；

第二键合晶体104的直径为3mm～5mm，长度为25mm～50mm；

第二键合晶体104的激光晶体Nd:YAG的掺杂浓度为1％～2％，Nd:YAG一侧端面镀的膜为高反膜，且该高反膜反射率大于99.5％；

第二键合晶体104的可饱和吸收体Cr:YAG的初始透过率为10％～35％，端面输出膜层透过率为30％～70％；

第二氙灯105为侧泵方式，第二氙灯105的内径为3mm～5mm，弧长为20mm～35mm，第二氙灯105充气压力为450torr-1000torr；

第二种子源的光源输入能量为7J～10J，放电脉冲为270μs-330μs。

优选的，本实施例的第一种子源的输出端沿光路布置有第一扩束镜2和第一偏振片3；

第二种子源的输出端沿光路布置有第二扩束镜7和第二全反镜8；

第一偏振片3的输出端沿光路依次布置有二分之一波片4、光阑5、第二偏振片601和激光放大组件；

经过激光放大组件放大后的光束直接输出、或经过倍频组件后输出。

本实施例的第一扩束镜2和第二扩束镜7能对光束起到扩束作用并使能与后续放大级激光棒孔径匹配；上述的偏振片可选用介质膜偏振片和45度偏光棱镜，优选介质膜偏振片，可防止自激射，透振方向为水平方向。

单棒双程放大条件下，当第二种子源工作时此波片通过内部传动进入光路中，实现第二种子光束的偏振态转换；本实施例的光阑5将后的种子光束进行能量分布软化，还可减小激光放大过程中由于放大激光棒孔径限制而产生的衍射环，实现终端输出光束的匀化，优选通光孔径小于放大级激光棒直径0.5mm。

优选的，本实施例的激光放大组件包括一组或两组。

实施例一：

本实施例一公开了第一种光路形式，当激光放大组件为一组时，激光放大组件输出端沿光路布置有四分之一波片605和第一全反镜606；

经过第一全反镜606反射的光束再次经过激光放大组件放大后由第二偏振片601反射至第三全反镜606并直接输出、或经过倍频组件后输出；

激光放大组件包括第一放大腔604，该第一放大腔604采用不锈钢作为腔体外壳，其内部具有椭圆聚光腔；

第一放大腔604内布置有第一放大棒激光晶体602和第三氙灯606；

第一放大棒激光晶体602为Nd:YAG，第一放大棒激光晶体602的直径为7mm～8mm，长度为100mm～120mm，第一放大棒激光晶体602的两端面镀1064nm高透膜；

第三氙灯606为侧泵方式，其内径为5mm～8mm，弧长为80nm～100nm；

第一激光放大组件的第一放大棒激光晶体602的电源输入能量为10J～30J，放电脉宽为270μs-500μs。

本实施例一的工作原理为：

第一种子源1ns-2ns工作。氙灯注入能量为7J时，种子源产生1ns-2ns，能量为20mJ-50mJ的水平线偏振光种子光输出，当通过改变种子氙灯的放电脉宽，使注入能量增大到10J时，种子光输出相同脉宽，相同能量的双脉冲；经过第一扩束镜2后实现光斑直径的放大，经过第一偏振片3检偏后可进一步精确输出为水平偏振；经过高斯光阑后光束能量重新分布，此步骤可减小激光放大过程中由于放大激光棒孔径限制而产生的衍射光环；经过第二偏振片601和第一放大棒激光晶体602后进行能量的一次放大，经过四分之一波片605传递至第一全反镜606处被返回，再一次经过四分之一波片605后偏振方向变为竖直方向，经过第一放大棒激光晶体602后被二次放大，放大后的激光经过第二偏振片601反射输出；种子光的放电脉宽要与放大级的放电脉宽相匹配，即当种子光为单脉冲时，放大级的放电脉宽要与种子光进行延时匹配；当种子光为双脉冲时，放大级的放电结束时刻要与第二脉冲产生时刻相同。需要说明的是，种子光束的脉宽和能量不受泵浦能量影响，激光器调整能量单纯靠放大级的电压进行调整。

需要532nm输出时，可将倍频组件移动至光路中，放大后的激光通过KTP倍频后波长变为532nm，经过短波通后进一步滤掉1064nm使输出激光为532nm。

第二种子源4ns-5ns工作，氙灯注入能量为7J时，种子源产生4ns-5ns，能量为20mJ-50mJ的竖直线偏振光种子光输出(因晶体装配精度，激光电场振动方向可能不是理想的水平方向)，当通过改变种子氙灯的放电脉宽，使注入能量增大到10J时，种子光输出相同脉宽，相同能量的双脉冲；经过第二扩束镜7后实现光斑直径的放大，经过第一偏振片3反射至二分之一波片4处，调节二分之一波片4使其变为水平偏振光。经过高斯光阑5后光束能量重新分布，此步骤可减小激光放大过程中有与放大激光棒孔径限制而产生的衍射光环；经过第二偏振片601和第一放大棒激光晶体602后进行能量的一次放大，经过四分之一波片605传递至第一全反镜处被返回，再一次经过四分之一波片605后偏振方向变为竖直方向，经过第一放大棒激光晶体602后被二次放大，放大后的激光经过第二偏振片601反射输出；种子光的放电脉宽要与放大级的放电脉宽相匹配，即当种子光为单脉冲时，放大级的放电脉宽要与种子光进行延时匹配；当种子光为双脉冲时，放大级的放电结束时刻要与第二脉冲产生时刻相同。需要说明的是，种子光束的脉宽和能量不受泵浦能量影响，激光器调整能量单纯靠放大级的电压进行调整。

需要532nm输出时，可将倍频组件移动至光路中，放大后的激光通过KTP倍频后波长变为532nm，经过短波通后进一步滤掉1064nm使输出激光为532nm。

实施例二：

本实施例二公开了第二种光路形式，当激光放大组件为两组时，两组激光放大组件沿光路布置，经过两组激光放大组件放大后的光束直接输出、或经过倍频组件后输出；

两组激光放大组件分别具有第一放大腔604和第二放大腔607，第一放大腔604和第二放大腔607均采用不锈钢作为腔体外壳，内部均设置有椭圆聚光腔；

两组激光放大组件分别设置有第一放大棒激光晶体602和第二放大棒激光晶体607、以及分别设置有第三氙灯603和第四氙灯608；

两组激光放大组件的放大棒激光晶体均为Nd:YAG，放大棒激光晶体的直径为7mm～8mm，长度为100mm～120mm，放大棒激光晶体的两端面镀1064nm高透膜；

第三氙灯603和第四氙灯604均为侧泵方式，其内径为5mm～8mm，弧长为80nm～100nm；

激光放大组件的放大棒激光晶体的电源输入能量为10J～30J，放电脉宽为270μs-500μs。

本实施例二的工作原理为：

第一种子源1ns-2ns工作，氙灯注入能量为7J时，种子源产生1ns-2ns，能量为20mJ-50mJ的水平线偏振光种子光输出，当通过改变种子氙灯的放电脉宽，使注入能量增大到10J时，种子光输出相同脉宽，相同能量的双脉冲；经过第一扩束镜2后实现光斑直径的放大，经过第一偏振片3检偏后可进一步精确输出为水平偏振；经过高斯光阑5后光束能量重新分布，此步骤可减小激光放大过程中有与放大激光棒孔径限制而产生的衍射光环；经过第一偏振片3和第一放大激光棒602后进行能量的一次放大，随后经过第二放大激光棒607进行第二次放大后输出；种子光的放电脉宽要与放大级的放电脉宽相匹配，即当种子光为单脉冲时，放大级的放电脉宽要与种子光进行延时匹配；当种子光为双脉冲时，放大级的放电结束时刻要与第二脉冲产生时刻相同。需要说明的是，种子光束的脉宽和能量不受泵浦能量影响，激光器调整能量单纯靠放大级的电压进行调整。

需要532nm输出时，可将倍频组件移动至光路中，放大后的激光通过KTP倍频后波长变为532nm，经过短波通后进一步滤掉1064nm使输出激光为532nm。

第二种子源4ns-5ns工作，氙灯注入能量为7J时，种子源产生4ns-5ns，能量为20mJ-50mJ的竖直线偏振光种子光输出(因晶体装配精度，激光电场振动方向可能不是理想的水平方向)，当通过改变种子氙灯的放电脉宽，使注入能量增大到10J时，种子光输出相同脉宽，相同能量的双脉冲；经过第二扩束镜7后实现光斑直径的放大，经过第一偏振片3反射至高斯光阑5处。经过高斯光阑5后光束能量重新分布，此步骤可减小激光放大过程中有与放大激光棒孔径限制而产生的衍射光环；经过第一偏振片3和第一放大棒激光晶体602后进行能量的一次放大，随后经过第二放大棒激光晶体607进行第二次放大后输出；种子光的放电脉宽要与放大级的放电脉宽相匹配，即当种子光为单脉冲时，放大级的放电脉宽要与种子光进行延时匹配；当种子光为双脉冲时，放大级的放电结束时刻要与第二脉冲产生时刻相同。需要说明的是，种子光束的脉宽和能量不受泵浦能量影响，激光器调整能量单纯靠放大级的电压进行调整。

需要532nm输出时，可将倍频组件移动至光路中，放大后的激光通过KTP倍频后波长变为532nm，经过短波通后进一步滤掉1064nm使输出激光为532nm。

优选的，本实施例的倍频组件包括：

倍频晶体KTP1001，倍频晶体KTP1001选用高损伤阈值的KTP；

短波通1002，短波通1002的材质为石英玻璃材质，且该短波通1002选用高损伤阈值的短波通。

在上述技术方案中，本实用新型提供的一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器，具有以下有益效果：

本实用新型的窄脉宽激光器的种子源可达到脉宽1ns-2ns/4ns-5ns，频率1Hz-10Hz，单脉冲能量30mJ-50mJ的激光输出，弥补了目前市面上在低频大能量窄脉宽的欠缺；该激光器种子源结构简单，器件极少，采用特殊切向的Cr:YAG与Nd:YAG键合，调节好键合晶体棒的相对位置及电源、冷却等参数，便可在1Hz-10Hz下获得偏振态良好的激光输出，不同于其他种子源需要腔镜及偏振片等器件。

本实用新型的窄脉宽激光器仅经过单棒双程放大或双灯双棒单程放大即可实现较为可观的能量输出，整体结构简单易调节,放大倍率低，避免了种子在放大过程中的产生的ASE、热透镜、热致双折射等负效应。在设备输出上体现为：在不同能量、频率输出时，激光光斑大小、能量分布差异很小，有利于临床参数一致性。双脉宽双波长的输出使治疗应用更全面,可同时满足顽固性色素病变和常规色素病变的快速治疗。如在黄褐斑的治疗中优选1ns-2ns的1064nm激光治疗；在治疗雀斑时，优选4ns-5ns的532nm激光治疗，减小色沉风险。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (8)

1.一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器，其特征在于，该激光器包括：

种子源，所述种子源分为第一种子源和第二种子源，且所述第一种子源内的氙灯和所述第二种子源内的氙灯在电路上并联布置；以及

位于所述种子源的光路输出端的激光放大组件；

所述种子源内具有以激光晶体Nd:YAG和可饱和吸收体Cr:YAG键合的键合晶体，且所述可饱和吸收体Cr:YAG位于输出侧；

所述激光晶体Nd:YAG一侧端面镀高反膜，所述可饱和吸收体Cr:YAG一侧端面镀输出膜。

2.根据权利要求1所述的一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器，其特征在于，所述第一种子源包括：

第一聚光腔(103)，所述第一聚光腔(103)采用不锈钢腔体外壳，且所述不锈钢腔体外壳内部形成为椭圆形陶瓷腔；

位于所述第一聚光腔(103)内的第一键合晶体(101)和第一氙灯(102)；

所述第一键合晶体(101)被配置为激光晶体Nd:YAG和可饱和吸收体Cr:YAG键合的键合晶体；

所述第一键合晶体(101)的直径为3mm～5mm，长度为25mm～40mm；

所述第一键合晶体(101)的激光晶体Nd:YAG的高反膜反射率大于99.5％；

所述第一键合晶体(101)的可饱和吸收体Cr:YAG的初始透过率为10％～30％，输出膜层透过率为30％～70％；

所述第一氙灯(102)为侧泵方式，所述第一氙灯(102)的内径为3mm～5mm，弧长为20mm～35mm，所述第一氙灯(102)充气压力为450torr-1000torr；

所述第一种子源的光源输入能量为7J～10J，放电脉冲为270μs-500μs。

3.根据权利要求2所述的一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器，其特征在于，所述第二种子源包括：

第二聚光腔(106)，所述第二聚光腔(106)采用不锈钢腔体外壳，且所述不锈钢腔体外壳内部形成为椭圆形陶瓷腔；

位于所述第二聚光腔(106)内的第二键合晶体(104)和第二氙灯(105)；

所述第二键合晶体(104)被配置为激光晶体Nd:YAG和可饱和吸收体Cr:YAG键合的键合晶体；

所述第二键合晶体(104)的直径为3mm～5mm，长度为25mm～50mm；

所述第二键合晶体(104)的激光晶体Nd:YAG的一侧端面镀的膜为高反膜，且该高反膜反射率大于99.5％；

所述第二键合晶体(104)的可饱和吸收体Cr:YAG的初始透过率为10％～35％，端面输出膜层透过率为30％～70％；

所述第二氙灯(105)为侧泵方式，所述第二氙灯(105)的内径为3mm～5mm，弧长为20mm～35mm，所述第二氙灯(105)充气压力为450torr-1000torr；

所述第二种子源的光源输入能量为7J～10J，放电脉冲为270μs-500μs。

4.根据权利要求3所述的一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器，其特征在于，所述第一种子源的输出端沿光路布置有第一扩束镜(2)和第一偏振片(3)；

所述第二种子源的输出端沿光路布置有第二扩束镜(7)和第二全反镜(8)；

所述第一偏振片(3)的输出端沿光路依次布置有二分之一波片(4)、光阑(5)、第二偏振片(601)和所述激光放大组件；

经过所述激光放大组件放大后的光束直接输出、或经过倍频组件后输出。

5.根据权利要求4所述的一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器，其特征在于，所述激光放大组件包括一组或两组。

6.根据权利要求5所述的一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器，其特征在于，所述激光放大组件为一组时，所述激光放大组件输出端沿光路布置有四分之一波片(605)和第一全反镜(606)；

经过所述第一全反镜(606)反射的光束再次经过所述激光放大组件放大后由所述第二偏振片(601)反射至第三全反镜(9)并直接输出、或经过倍频组件后输出；

所述激光放大组件包括第一放大腔(604)，该第一放大腔(604)采用不锈钢作为腔体外壳，其内部具有椭圆聚光腔；

所述第一放大腔(604)内布置有第一放大棒激光晶体(602)和第三氙灯(603)；

所述第一放大棒激光晶体(602)为Nd:YAG，所述第一放大棒激光晶体(602)的直径为7mm～8mm，长度为100mm～120mm，所述第一放大棒激光晶体(602)的两端面镀1064nm高透膜；

所述第三氙灯(603)为侧泵方式，其内径为5mm～8mm，弧长为80nm～100nm；

所述激光放大组件的第一放大棒激光晶体(602)的电源输入能量为10J～30J，放电脉宽为270μs-500μs。

7.根据权利要求5所述的一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器，其特征在于，所述激光放大组件为两组时，两组所述激光放大组件沿光路布置，经过两组所述激光放大组件放大后的光束直接输出、或经过倍频组件后输出；

两组所述激光放大组件分别具有第一放大腔(604)和第二放大腔(609)，所述第一放大腔(604)和所述第二放大腔(609)均采用不锈钢作为腔体外壳，内部均设置有椭圆聚光腔；

两组所述激光放大组件分别设置有第一放大棒激光晶体(602)和第二放大棒激光晶体(607)、以及分别设置有第三氙灯(603)和第四氙灯(608)；

两组激光放大组件的放大棒激光晶体均为Nd:YAG，所述放大棒激光晶体的直径为7mm～8mm，长度为100mm～120mm，所述放大棒激光晶体的两端面镀1064nm高透膜；

所述第三氙灯(603)和第四氙灯(608)均为侧泵方式，其内径为5mm～8mm，弧长为80nm～100nm；

所述激光放大组件的放大棒激光晶体的电源输入能量为10J～30J，放电脉宽为270μs-500μs。

8.根据权利要求4所述的一种具有高能量种子源的窄脉宽激光器，其特征在于，所述倍频组件包括：

倍频晶体KTP(1001)，所述倍频晶体KTP(1001)选用高损伤阈值的KTP；

短波通(1002)，所述短波通(1002)的材质为石英玻璃材质，且该短波通(1002)选用高损伤阈值的短波通。