JPH06217990A - レーザー装置 - Google Patents

レーザー装置

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JPH06217990A
JPH06217990A JP5010741A JP1074193A JPH06217990A JP H06217990 A JPH06217990 A JP H06217990A JP 5010741 A JP5010741 A JP 5010741A JP 1074193 A JP1074193 A JP 1074193A JP H06217990 A JPH06217990 A JP H06217990A
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JP
Japan
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output
laser
elements
power
input
Prior art date
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Withdrawn
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JP5010741A
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English (en)
Inventor
Masaya Yoshihara
雅也 吉原
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザーエネルギー変換効率のアップし、消費
電力の少ないレーザー装置を提供することにある。 【構成】複数個のLD素子1と、これらLD素子1の個
々に電力を入力する電源6と、この電源6を制御し、出
力設定装置8によるレーザー出力値に応じて前記LD素
子1への電力の入力を個別に制御する制御装置7とを具
備したことにある。出力設定装置8によってレーザー出
力値を設定すると、その出力値に応じて制御装置7によ
って電源6を制御し、LD素子1へ入力する個々の電力
を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はレーザー光により生体
組織を切開・止血・凝固・蒸散するためのレーザー装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザー光により生体組織を切開・止血
・凝固・蒸散するレーザーメスが広く使用されている。
現在、レーザーメスにはNd:YAGレーザーが多く使
用されているが、装置が大きく、大重量で、高価であ
り、また大容量の電源が必要であるという欠点があり、
普及を妨げる要因となっている。
【0003】これに対し、最近、半導体レーザー(La
ser Diode:以下LD素子という)が高出力化
され、レーザーメスへの応用が可能となってきている。
しかし、高出力されたといっても、MAX1W〜数W程
度であり、レーザーメスとして必要な数十ワットを得る
のは困難である。
【0004】そこで、LD素子を複数個使用して、高出
力化を実現することが試みられている。例えば、PCT
92/02844には、32個のLD素子を使用し、2
5Wの出力を得る例が示されている。また、特開平4−
110916号公報には、最大4個のLD素子を使用す
る場合の効率的なレーザー光合成手段が示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、LD素子
は、入力電力を上げること(たとえば電圧一定で電流を
上げていく)により、レーザー出力も上がっていくが、
LD素子がレーザー光を発生し始めるしきい値電流があ
る。これは、ある一定の電流値まではレーザー光は発生
せず、その値を超えると、レーザー光が発生し始める電
流値であり、しきい値電流以下では電力消費はしてもレ
ーザー光は得られないこととなる。
【0006】多くのLD素子を使用し、個々のLD素子
に同じ値の電流値を与えることにより、任意のレーザー
出力を得ることができるが、この場合、どのLD素子に
もしきい値電流分の電力を消費しており、レーザーエネ
ルギーへの変換効率が良くない。このレーザーエネルギ
ー変換効率の値は、必要とするレーザー光の出力が低い
程全体電流のうち、しきい値電流の割合が多くなるの
で、悪い値(低い値)となる。
【0007】1個のLD素子のMAX出力は1200m
Wであり、これを30個使用することにより、MAX1
200mW×30個=36Wの出力が可能なレーザー装
置である。
【0008】したがって、仮に、18Wの出力を得たい
場合、30個のLD素子より均等に出力を得ると、1個
当り600mWで600mW×30個=18Wとなり、
この時の1個のLD素子当りの電流値は、図5(LD素
子の電流−出力特性)に示すように、1200mAであ
り、電圧を2Vとすると、1200mA×2V=2.4
Wの入力となる。30個全部の入力は、2.4W×30
個=72Wである。
【0009】したがって、レーザー出力で18Wを得る
ために72Wの入力を必要としたこととなり、レーザー
エネルギー変換効率は、18W/72W=0.25、つ
まり25%と低い。
【0010】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、複数のLD素子を使
用して、高出力のレーザー光を得るようにした装置にお
いて、レーザーエネルギー変換効率高く、消費電力が少
なくすむレーザー装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段および作用】この発明は前
記目的を達成するために、複数個の半導体レーザーと、
これら半導体レーザーの個々に電力を入力する電源と、
この電源を制御し、出力設定手段によるレーザー出力値
に応じて前記半導体レーザーへの電力の入力を個別に制
御する制御手段とから構成したことにある。出力設定手
段によってレーザー出力値を設定すると、その出力値に
応じて制御手段によって電源を制御し、半導体レーザー
へ入力する個々の電力を制御する。
【0012】
【実施例】図1はレーザメス等のレーザー装置の第1の
実施例を示すもので、1はLD素子であり、1個のLD
素子1のMAX出力は1200mWを複数個(例えば、
ここでは30個とする)を使用している。各々のLD素
子1…はレンズ2によりファイバー3にカップリングさ
れている。すなわち、図示しないが、LD素子1とレン
ズ2は一体的に保持され、ファイバー3はコネクタによ
り着脱される構造となっている。複数本のファイバー3
…は他端で束ねられ、集光レンズ4により、ファイバー
からなるレーザプローブ5に導光されるように構成され
ている。
【0013】また、LD素子1は各々に個別に入力を与
える電源6に電気的に接続され、電源6は制御装置7に
電気的に接続されている。さらに、制御装置7は所望の
出力を設定し、表示する出力設定手段としての出力設定
装置8が電気的に接続され、この出力設定装置8には出
力設定ボタン9および表示部10が設けられている。
【0014】前記LD素子1個のMAX出力は1200
mWであり、これを30個使用することにより、MA
X.1200mW×30個=36Wの出力が可能なレー
ザー装置である。
【0015】したがって、仮に18Wの出力を得たい場
合、従来は30個のLD素子1より均等に出力させ、1
個当り600mWで600mW×30個=18Wとし、
1個のLD素子1当りの電流値は、1200mAである
ことから、電圧を2Vとすると、1200mA×2V=
2.4Wの入力となる。30個全部の入力は、2.4W
×30個=72Wであった。したがって、従来は、レー
ザー出力で18Wを得るために72Wの入力を必要とし
たこととなり、レーザーエネルギー変換効率は、18W
/72W=0.25、つまり25%と低い。
【0016】しかし、この実施例においては、制御装置
7によって電源6を制御し、各々のLD素子1の電流値
を制御して最少のLD素子1で18Wを得る場合、LD
素子1のMAX出力は1200mWなので、18W/1
200mW=15個のLD素子1を最大出力で発生する
こととなり、この時のLD素子1の1個当りの電流値は
図5に示すように、2000mAである。
【0017】電圧2Vなので、2000mA×2V=4
Wの入力となる。15個全部の入力は、4W×15個=
60Wである。つまりレーザー出力で18Wを得るため
に60Wの入力を必要としたこととなり、レーザーエネ
ルギー変換効率は18W/60W=0.3、つまり従来
の25%に対し、この実施例によれば、30%となり、
5%のレーザーエネルギー変換効率のアップとなる。
【0018】このように、使用するLD素子1が少なく
なったため、しきい値電流分の入力が使用してないLD
素子1の個数だけ減少したことによる。よってレーザー
エネルギー変換効率は、使用したいレーザー出力が低い
程(低出力で使用する場合程)アップすることになる。
このため、レーザーエネルギー変換効率が向上し、少な
い電力(入力)で高出力レーザーが得られるという効果
がある。
【0019】図2は第2の実施例を示す。この実施例に
おいては19個のLD素子1と同数のファイバー3を使
用している。各々のLD素子1の光を導くファイバー3
を束にした状態を示す。
【0020】ファイバー3を束にした状態で、LD素子
1からレーザーを放射する場合、どのファイバー3から
レーザーが照射されるかにより、出力分布が異なり、照
射対象の加工状態に影響を与えるが、この実施例は、図
2の(a)に示すように、ファイバー3を丸棒状のファ
イバ束11の中心部の番号(1) を第1群12とし、この
第1群12の周囲の番号(2) 〜(7) のファイバー3を第
2群13とし、さらにその外周の番号(8) 〜(19)のファ
イバー3を第3群14とし、第1,第2,第3群12,
13,14に分けて、各LD素子1群12の電源6の入
力を制御することとした。
【0021】つまり、番号(1) のファイバー3(第1群
12)に対応するLD素子1を出力させると、図2の
(b)の第1の出力分布12aとなり、次に、より高い
出力を得るために、番号(2) 〜(7) のファイバー3(第
2群13)に対応するLD素子1も出力させると、第1
と第2の出力分布12a,13aとなる。
【0022】さらに、より高い出力を得るために、番号
(8) 〜(19)のファイバー3(第3群14)に対応するL
D素子1も出力させると、第1〜第3の出力分布12
a,13a,14aとなる。したがって、バンドルファ
イバーを用い、その中心軸に均等に分布するレーザー光
を得ることができ、照射対象を均等、一様に照射できる
という効果がある。
【0023】図3は第3の実施例を示し、4個のLD素
子を用いたものである。すなわち、第1のLD素子1a
(780nm,P波)と第2のLD素子1b(810n
m,P波)を合成する第1のダイクロイックミラー15
が設けられている。また、第3LD素子1c(780n
m,S波)と第4のLD素子1d(81nm,S波)を
合成する第2のダイクロイックミラー16が設けられて
いる。
【0024】さらに、第1と第2のダイクロイックミラ
ー15,16により合成されたレーザー光L1 ,L2
合成するPBS(Polarizing Beam S
pliffers)17が設けられ、このPBS17の
光軸o上に集光レンズ18とファイバー19が設置され
ている。なお、第1〜第4のLD素子1a〜1dには出
力センサー(図示しない)が設けられている。
【0025】したがって、第1のLD素子1aと第2の
LD素子1bからのレーザー光は波長の違いにより第1
のダイクロイックミラー15により合成され、また、第
3のLD素子1cと第4のLD素子1dからのレーザー
光は第2のダイクロイックミラー16により同じく波長
の違いにより合成される。
【0026】合成された2つのレーザー光L1 ,L
2 は、PBS17により波形の違いにより合成される。
この波長と波形の違いを利用し、第1〜第4のLD素子
1a〜1dを選択的に出力させることができるととも
に、効率よく合成することができる。
【0027】ここで、第1〜第4のLD素子1a〜1d
のうち任意のLD素子、例えば第1のLD素子1aが一
定出力に達した時、別のLD素子、例えば第2のLD素
子1bの出力を開始するように制御し、順次第1〜第4
のLD素子1a〜1dを出力させ、所望の出力を得るこ
とを説明する。なお、第1〜第4のLD素子1a〜1d
の出力を各々5Wとする。
【0028】第1のLD素子1aの出力を上げていき、
5Wになったことを出力センサーで検知し、それにより
第2のLD素子1bの電源を制御して出力開始する。第
1のLD素子1aの出力はMAXのままで第2のLD素
子1bの出力を上げていくため、全体では10Wまで出
力制御が可能である。
【0029】同様に15Wまでは、第3のLD素子1c
を加えて出力させ、20Wまでは第4のLD素子1dを
加えて出力させる。つまり、第1のLD素子1aでは0
〜5Wまでの出力範囲をカバーし、第1、第2のLD素
子1a+1bで5〜10W、第1〜第3のLD素子1a
+1b+1cで10〜15W、第1〜第4のLD素子1
a+1b+1c+1dで15〜20Wの範囲をカバーす
ることができ、第1および第2の実施例と同様にしきい
値電流分の入力を減少させることができる。
【0030】図4は、複数個、例えば9個のLD素子2
0…を使用する場合、各LD素子20…をペルチェ素子
21上に配置を示したものである。LD素子20は発熱
するためペルチェ素子21によって冷却する必要がある
が、複数個のLD素子20…1つのペルチェ素子21上
に並べた場合、出力させるLD素子20が片寄ると発熱
も片寄ってしまい、LD素子20…を良好に冷却でき
ず、LD素子20の破損や出力ダウンまたは波長のバラ
ツキを生じてしまう。
【0031】そこで、図4に示すように、番号(1) 〜
(9) の9個のLD素子20…を番号が若い順に出力させ
るようにした。つまり、9個のLD素子20…の配列
は、出力させるLD素子20…を出力させる順番にペル
チェ素子21上で、各々最も遠い位置に配したものであ
る。これにより、LD素子20…の発熱がペルチェ素子
21上で集中することなく一様に冷却できる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、レーザー出力値に応じて複数個の半導体レーザーへ
の電圧の入力を個別に制御するようにしたから、レーザ
ーエネルギー変換効率高く、消費電力が少なくすむレー
ザー装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示すレーザー装置の
構成図。
【図2】この発明の第2の実施例を示し、(a)は束ね
たファイバーの端面図、(b)は出力分布図。
【図3】この発明の第3の実施例を示すレーザ装置の構
成図。
【図4】LD素子をペルチェ素子に配置した状態の平面
図および正面図。
【図5】LD素子の電流−出力特性図。
【符号の説明】
1…LD素子、6…電源、7…制御装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個の半導体レーザーと、これら半導
    体レーザーの個々に電力を入力する電源と、この電源を
    制御し、出力設定手段によるレーザー出力値に応じて前
    記半導体レーザーへの電力の入力を個別に制御する制御
    手段とを具備したことを特徴とするレーザー装置。
JP5010741A 1993-01-26 1993-01-26 レーザー装置 Withdrawn JPH06217990A (ja)

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JP5010741A JPH06217990A (ja) 1993-01-26 1993-01-26 レーザー装置

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JP (1) JPH06217990A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030081668A (ko) * 2002-04-12 2003-10-22 이재웅 레이저광을 이용한 치료장치 및 그 치료방법
JP2006049788A (ja) * 2004-08-08 2006-02-16 Nichia Chem Ind Ltd レーザ光源装置

Cited By (3)

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Effective date: 20000404