JPH0663165A - Semiconductor laser stimulator and semiconductor laser therefor - Google Patents

Semiconductor laser stimulator and semiconductor laser therefor

Info

Publication number
JPH0663165A
JPH0663165A JP4219430A JP21943092A JPH0663165A JP H0663165 A JPH0663165 A JP H0663165A JP 4219430 A JP4219430 A JP 4219430A JP 21943092 A JP21943092 A JP 21943092A JP H0663165 A JPH0663165 A JP H0663165A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
laser
stimulator
wavelength
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4219430A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroo Nomura
浩朗 野村
Hideaki Iwano
英明 岩野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP4219430A priority Critical patent/JPH0663165A/en
Publication of JPH0663165A publication Critical patent/JPH0663165A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a portable semiconductor laser stimulator which is absolutely safe for the eyes and which has a high degree of treating efficiency, by using high power pulse semiconductor laser having a peak output and a duration time which are specified, for stimulating an affected part or a therapeutic point. CONSTITUTION:When a power source 2 is turned on by manipulating an external switch 1, an oscillator 3 generates reference clock pulses, and a frequency divider 4 lowers the frequency of a reference signal while a gate circuit 5 performs logical computation between the lowered frequency of the reference signal and a source frequency. An input 6 from an external trigger switch is applied to the gate circuit 5, and a laser drive circuit 7 generates a drive current in accordance with the signal, and the semiconductor laser 8 blinks by short pulses. Thus generated laser beam is irradiated to an affected part to be treated through an optical system 9 composed of lenses, optical fibers or the like. This laser stimulator generates a sharp laser beam having a peak value of higher than 1W and a pulse width of less than 100ns. Thereby it is possible to provide a semiconductor laser stimulator having a high safety for the eyes.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザを用いた治
療器の改良に関する。また、その治療器に用いる半導体
レーザの構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to improvement of a therapeutic device using a semiconductor laser. It also relates to the structure of a semiconductor laser used in the therapeutic device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、低出力レーザを用いた治療器が東
洋医学の鍼灸と同じ効果をもたらすことが知られてき
た。また、歯科、口腔外科でのレーザ治療が実用化され
効果を上げている。「OプラスE」1988年12月号
(No.109)69頁には、その解説記事が掲載され
ている。これによればレーザは鎮痛、消炎、血行改善な
どの治療効果が認められているが、未だそのメカニズム
については明らかでない。即ち、レーザ照射による体液
性因子の変化、血流増加などは針刺激と同様に現れる
が、それがレーザの光化学作用なのか、偏光性、電磁界
効果なのか、コヒーレント性が関与しているのかいない
のかなど不明瞭な点が多い。しかし、いずれにしても照
射出力が大きいほど治療効果が大きく、従来の針に代わ
る治療、鎮痛・消炎、歯科、癌の治療にまで発展してい
るのは事実である。
2. Description of the Related Art Recently, it has been known that a therapeutic device using a low-power laser has the same effect as acupuncture and moxibustion in Oriental medicine. In addition, laser treatment in dentistry and oral surgery has been put to practical use and has been effective. An explanatory article is published on page 69 of “O Plus E” December 1988 issue (No. 109). According to this, laser has therapeutic effects such as analgesia, anti-inflammatory and blood circulation improvement, but the mechanism is still unclear. That is, changes in humoral factors due to laser irradiation, increase in blood flow, etc. appear in the same way as with needle stimulation, but whether it is the photochemical action of the laser, the polarization property, the electromagnetic field effect, or the coherence property is involved. There are many unclear points such as whether or not it is there. However, in any case, the greater the irradiation output, the greater the therapeutic effect, and it is a fact that it has been developed into treatments that replace conventional needles, analgesia / anti-inflammatory, dental treatment, and cancer treatment.

【0003】代表的な治療方法は、出力20〜30mW
のHe−Neレーザ、または、最高出力100mW以下
の半導体レーザを、数回に分けて連続照射することが行
われている。また、出力数Wの半導体レーザのパルス照
射も研究事例としては有るが、半導体レーザそのものの
入手が困難であるため実用化はされていない。
A typical treatment method has an output of 20 to 30 mW.
The He-Ne laser or the semiconductor laser having a maximum output of 100 mW or less is continuously irradiated in several times. Further, although pulse irradiation of a semiconductor laser having an output of several W is also a research example, it has not been put to practical use because it is difficult to obtain the semiconductor laser itself.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このように、現在のレ
ーザ治療器にはこれといった決まった治療法は無く、レ
ーザの照射方法は使用者の経験と感に任された面がかな
り多い。また、レーザを扱う際の安全性についても万全
とは云いがたいのが現状である。即ち、現在使用中の低
出力レーザ治療器は、大部分がレーザ安全基準のクラス
3Bに属し、光のオン・オフとは別にキースイッチが必
要であり、動作に当っては2重、3重の安全装置の設置
が必要である。特に、目に対する安全対策は重要であ
る。本発明はこのような課題に対し、クラス1のレーザ
装置を提供し、目に対して絶対安全でかつ治療効果の高
い携帯に適した半導体レーザ治療器を実現することを目
的としている。
As described above, there is no fixed treatment method in the current laser treatment device, and the irradiation method of the laser is largely dependent on the experience and feeling of the user. In addition, it is difficult to say that the safety when handling the laser is perfect. That is, most of the low-power laser therapy devices currently in use belong to Class 3B of the laser safety standard, and a key switch is required in addition to turning the light on and off. It is necessary to install the safety device. In particular, eye safety measures are important. An object of the present invention is to provide a laser device of class 1 for such a problem, and to realize a semiconductor laser treatment device which is absolutely safe for eyes and has a high therapeutic effect and which is suitable for carrying.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、尖頭出力1W
以上、持続時間100ns以下のパルス化された高出力
半導体レーザの光を患部、または、経穴(ツボ)に照射
することによって治療効果を得る半導体レーザ治療器で
あり、さらには、この光源が発振領域幅200μm以上
で、活性層が量子井戸構造を有するInGaAsP系あ
るいはAlGaAs系半導体レーザであることを特徴と
している。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is based on a peak output 1W.
As described above, the semiconductor laser treatment device obtains a therapeutic effect by irradiating the affected part or the acupuncture point with the light of a pulsed high-power semiconductor laser having a duration of 100 ns or less. Furthermore, the light source has an oscillation region. It is characterized in that it has a width of 200 μm or more and the active layer is an InGaAsP-based or AlGaAs-based semiconductor laser having a quantum well structure.

【0006】[0006]

【実施例】図1は、本発明による半導体レーザ治療器の
構成を概略示したものである。外部スイッチ1によって
電源2がオンされると、発振器3が基準クロックを発信
し始める。分周器4はこの基準信号を低周波数にし、源
周波数との論理演算がゲート回路5で取られる。さら
に、ゲート回路5には外部からのトリガースイッチ入力
6が加わり、結果的には短いパルスがある継続時間周期
的に持続するような波形となる。この様子を図2にタイ
ムチャートで示した。レーザ駆動回路7はこの信号によ
ってレーザの駆動電流を発生し、半導体レーザ8が短い
パルスで点滅する。発生したレーザ光は、レンズあるい
は光ファイバ等の光学系9を通して被治療部位に照射さ
れる。図3はこの治療箇所へのレーザ照射の様子を簡略
図で示した。図3(イ)は半導体レーザ14から出た光
を集光レンズ15で絞り込み、患部あるいはツボに照射
するタイプ、(ロ)は光ファイバ16を通してプローブ
先端から散乱光を皮膚などに照射するタイプである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 schematically shows the structure of a semiconductor laser treatment device according to the present invention. When the power supply 2 is turned on by the external switch 1, the oscillator 3 starts transmitting the reference clock. The frequency divider 4 lowers the frequency of this reference signal, and the gate circuit 5 takes a logical operation with the source frequency. Further, an external trigger switch input 6 is added to the gate circuit 5, and as a result, a short pulse has a waveform which lasts periodically for a certain duration. This situation is shown in the time chart of FIG. The laser drive circuit 7 generates a laser drive current by this signal, and the semiconductor laser 8 blinks with a short pulse. The generated laser light is applied to the treatment site through an optical system 9 such as a lens or an optical fiber. FIG. 3 shows a simplified diagram of the state of laser irradiation to this treatment site. FIG. 3A shows a type in which the light emitted from the semiconductor laser 14 is narrowed down by the condenser lens 15 and irradiates the affected area or acupuncture point, and FIG. 3B shows a type in which scattered light is emitted from the probe tip to the skin through the optical fiber 16. is there.

【0007】さて、図1に戻って、レーザ治療器の基本
は上記部分で充分達成できるが、この他に光源のパワー
モニター10からの結果と、治療器に組み込まれたタイ
マー11の表示と、レーザの照射時間の累積時間計算結
果12などを表示するディスプレイ13があれば、治療
条件の把握と再現性が保て非常に使いやすいものとな
る。ディスプレイには液晶を用いると、携帯型の治療器
も簡単に実現できる。
Now, returning to FIG. 1, although the basics of the laser treatment device can be sufficiently achieved by the above-mentioned part, in addition to this, the result from the power monitor 10 of the light source and the display of the timer 11 incorporated in the treatment device, If the display 13 for displaying the cumulative time calculation result 12 of the laser irradiation time and the like is provided, the grasping and reproducibility of the treatment condition can be maintained, and it is very easy to use. A liquid crystal display can be used to easily implement a portable therapy device.

【0008】さて、本発明はこのような構成のレーザ治
療器で尖頭出力が1W以上、パルス幅100ns以下の
鋭いレーザ光を照射するものであるが、その根拠は目に
対する安全性を第1に考え、かつ、従来の治療器と同等
の効果を上げようとするものである。以下その説明を行
う。
The present invention is to irradiate a sharp laser beam having a peak output of 1 W or more and a pulse width of 100 ns or less with a laser treatment device having such a configuration, and the grounds for this are the safety to the eyes. In consideration of the above, it is intended to obtain the same effect as the conventional treatment device. The description will be given below.

【0009】図4は、JIS C6802−1991の
付図13「クラス1の可視および近赤外レーザ製品のA
EL(被ばく放出限界)」を転載したものであるが、可
視光に対しより波長の長い近赤外光の方が安全な事が分
かる。例えば、可視の400nmから700nmの放出
持続時間10-9から10-5sの所では、放出エネルギで
2×10-7Jが上限であるが、これを現在最も入手がた
やすく、かつ、出力が出ている830nmのレーザで求
めると、放出エネルギの上限は3.6×10-7であるの
で、可視光に比し1.8倍までの出力が許される。さら
には、波長1400nmから105 nmでは上限が8×
10-5Jとなり、可視の400倍まで出力が許される事
になる。
FIG. 4 is a diagram of JIS C6802-1991, "A of Class 1 Visible and Near Infrared Laser Products".
It is a reprint of "EL (exposure emission limit)", but it can be seen that near infrared light, which has a longer wavelength than visible light, is safer. For example, in the visible emission range of 400 nm to 700 nm, where the emission duration is 10 −9 to 10 −5 s, the upper limit of the emission energy is 2 × 10 −7 J. The upper limit of the emission energy is 3.6 × 10 −7 , and the output is up to 1.8 times that of visible light. Furthermore, the upper limit is 8 × in the wavelength range of 1400 nm to 10 5 nm.
It will be 10 -5 J, and output will be allowed up to 400 times the visible.

【0010】一方、持続時間5×10-5〜10sの所で
t=1として、同じようにAELを求めると波長400
〜700nmでは7×10-4Jに対し、波長830nm
では1.27×10-3J、波長1400〜105 nmで
は4.4×10-3Jとなり、可視光に対する比率は1.
8倍、6.3倍となる。以上の事より、長波長側では可
視光より出力を上げても安全性が数段高いことが分か
る。特に、波長が1.4μmを越え、パルス幅が10-5
s以下のところでは2桁の差が出ることが分かる。以上
を分かりやすいように次頁に表1とした。
On the other hand, when t = 1 is set at a duration of 5 × 10 -5 to 10 s and the AEL is similarly obtained, a wavelength of 400 is obtained.
At ~ 700 nm, the wavelength is 830 nm for 7 × 10 -4 J
Is 1.27 × 10 −3 J and the wavelength is 1400 to 10 5 nm is 4.4 × 10 −3 J, and the ratio to visible light is 1.
8 times and 6.3 times. From the above, it can be seen that the safety is much higher on the long wavelength side even if the output is increased from visible light. Especially, the wavelength exceeds 1.4 μm and the pulse width is 10 −5.
It can be seen that there is a two-digit difference below s. Table 1 is shown on the next page for easy understanding.

【0011】さて、表1を基に10Wのレーザ照射のパ
ルス幅を求めると、可視では20ns、波長830nm
では36nsとなる。また、波長1.4μm以上では何
とパルス幅100nsとしても800Wまで出力できる
事が分かる。これに対し、レーザの連続照射で時間1秒
とすると、前述の各々の波長に対しそれぞれ0.7m
W、1.27mW、4.4mWの微弱出力となり、レー
ザによる治療効果はあまり上がらない。この辺が前述し
たクラス1レーザ製品で、治療効果の高いレーザ治療器
が実現できていない理由である。しかし、レーザによる
治療効果は温熱的な作用というよりは、光化学、電磁波
的な効果が指摘されているところであり、高い波高値を
持ったレーザ(1w以上)を短時間照射して充分な治療
効果を上げる事の方が有効である。また、そうする事に
よってレーザ製品として絶対安全とされるクラス1の達
成もなされる。次に、目に対する安全性の根拠について
若干述べる。
The pulse width of laser irradiation of 10 W is calculated based on Table 1 and is 20 ns in the visible and the wavelength is 830 nm.
Will be 36 ns. Further, it can be seen that at a wavelength of 1.4 μm or more, a pulse width of 100 ns can be output up to 800 W. On the other hand, assuming that the continuous irradiation of the laser takes 1 second, 0.7 m is obtained for each wavelength described above.
The weak output of W, 1.27 mW, 4.4 mW is obtained, and the therapeutic effect of the laser does not increase so much. This is the reason why the above-mentioned class 1 laser product has not been able to realize a laser therapeutic device having a high therapeutic effect. However, it is pointed out that the therapeutic effect of laser is photochemical or electromagnetic effect rather than thermal effect, and a sufficient therapeutic effect can be obtained by irradiating a laser with a high peak value (1 w or more) for a short time. It is more effective to raise. Also, by doing so, Class 1 is achieved, which is absolutely safe for laser products. Next, some grounds for eye safety are described.

【0012】[0012]

【表1】 [Table 1]

【0013】図5は光の波長と眼球透過率及び眼底吸収
率を図示したもので、可視光および近赤外光は眼球をよ
く透過し、波長1.4μm以上では眼内に光が殆ど入ら
ず、角膜表層にエネルギが吸収される事が分かる。ま
た、眼球を透過し網膜に焦点を結ぶ可視光は、単位面積
当たり光強度で角膜上の1万倍にもなると云われてい
る。この様な事が、上記レーザの波長に対する安全性の
大きな差の現れる理由であり、また、1.4μm以上の
波長を用いたレーザ治療器の実現が望まれる所である。
FIG. 5 shows the wavelength of light and the transmittance of the eyeball and the absorption rate of the fundus of the eye. Visible light and near-infrared light pass through the eyeball well, and when the wavelength is 1.4 μm or more, almost no light enters the eye. However, it can be seen that energy is absorbed in the corneal surface layer. Further, it is said that the visible light which passes through the eyeball and focuses on the retina has a light intensity per unit area of 10,000 times on the cornea. This is the reason why there is a large difference in safety with respect to the wavelength of the laser, and the realization of a laser treatment device using a wavelength of 1.4 μm or more is desired.

【0014】それではこのような長波長寄りのレーザ
は、如何にしたら実現できるのか?以下、その具体例を
述べる。
Then, how can such a long-wavelength laser be realized? A specific example will be described below.

【0015】図6は波長1μm帯のInGaAsPレー
ザの利得導波型ストライプ構造の例である。基本的には
800nm付近で最も実用化が進んでいるAlGaAs
レーザの場合と同じであるので、そちらの解説書も参考
にされるとよい。1μm帯の基本構造はInP基板61
の上に、InGaAsPの活性層63をp型、n型のI
nPクラッド層65、62でサンドイッチしたものを積
み上げ、これにオーミック電極をとり易くする為のp−
InGaAsPのキャップ層66を重ねる。オーミック
電極としては、p側68にはAu−Zn、n側69には
Au−Ge−Niがよく用いられる。また、電極を帯状
にする為の絶縁には、SiO2 67を用いる。1.4μ
m以上の波長のInGaAsPレーザでは、第3層In
Pクラッド層を液層成長する際、活性層がメルトバック
されて界面が凸凹になるので、これを避けるためにIn
GaAsPのアンチメルトバック64が付けられるか、
低温で高い過冷却温度のもとに第3層p−InPが成長
される。また、液層成長以外の気層成長法(MO−CV
Dなど)やMBEで作る場合には、メルトバック現象は
無いのでAM層は不要である。活性層厚は0.1μmか
ら0.2μm程度、ストライプ幅は10μm前後でよ
い。波長については、In1-xGaxAsy1-y活性層の
組成比x、yを変える事により、1.11μmから1.
67μmが得られる。
FIG. 6 shows an example of a gain waveguide type stripe structure of an InGaAsP laser having a wavelength of 1 μm band. Basically, AlGaAs, which is most practically used near 800 nm
Since it is the same as the case of the laser, it is good to refer to the manual there as well. InP substrate 61 has a basic structure of 1 μm band
An InGaAsP active layer 63 is formed on top of the
The n-type clad layers 65 and 62 sandwiched are stacked and p- for facilitating the formation of an ohmic electrode.
A cap layer 66 of InGaAsP is overlaid. As the ohmic electrode, Au-Zn is often used for the p-side 68 and Au-Ge-Ni is often used for the n-side 69. Further, SiO 2 67 is used for the insulation for forming the electrode into a strip shape. 1.4μ
In the InGaAsP laser with a wavelength of m or more, the third layer In
When the P clad layer is grown as a liquid layer, the active layer is melted back and the interface becomes uneven.
Is GaAsP anti-melt back 64 attached?
The third layer p-InP is grown at a low temperature and a high supercooling temperature. In addition, vapor phase growth methods other than liquid phase growth (MO-CV
In the case of D) or MBE, the AM layer is not necessary because there is no meltback phenomenon. The active layer thickness may be about 0.1 μm to 0.2 μm, and the stripe width may be about 10 μm. Regarding the wavelength, the composition ratio x, y of the In 1-x Ga x As y P 1-y active layer was changed from 1.11 μm to 1.
67 μm is obtained.

【0016】図7は波長1μm帯の屈折率導波型ストラ
イプレーザの代表的なものの構造である。屈折率導波型
では、局在する利得領域の中に屈折率分布を持った導波
路が作られ、これが導波領域となって水平横モードを決
定する。導波路幅Wは2μm前後であり、電流注入スト
ライプ幅Sとの関係から、S>Wのリブ導波型とS=W
のBH(埋め込み)型に大きく2分できる。図は前者の
タイプで示した。一般に、屈折率導波型ストライプ構造
では水平横モードが安定しており、縦モードも単一化し
易い。また、光学損傷が発生しにくく、高光出力密度で
の動作が可能であることも特徴である。
FIG. 7 shows the structure of a typical refractive index guided stripe laser having a wavelength band of 1 μm. In the refractive index guided type, a waveguide having a refractive index distribution is formed in a localized gain region, which serves as a waveguide region and determines a horizontal transverse mode. The waveguide width W is about 2 μm. From the relationship with the current injection stripe width S, the rib waveguide type of S> W and S = W
BH (embedded) type can be roughly divided into two. The figure shows the former type. Generally, in the refractive index guided stripe structure, the horizontal and transverse modes are stable, and the longitudinal modes are easily unified. In addition, it is also characterized in that optical damage is unlikely to occur and operation at high light output density is possible.

【0017】上記InGaAsP系レーザは、主に光通
信用でポピュラーであり、CW出力で数10mW、パル
スで数100mWクラスのレーザが得られている。しか
し、本発明に必要な出力1W以上、数10Wのパルスレ
ーザを得るには、上記のレーザをベースに更に次なよう
な改良が必要である。
The InGaAsP-based laser is popular mainly for optical communication, and a laser having a CW output of several 10 mW and a pulse of several 100 mW is obtained. However, in order to obtain a pulsed laser with an output of 1 W or more and several tens of W required for the present invention, the following improvements are needed based on the above laser.

【0018】図8は、活性層を多重量子井戸構造とした
本発明による新しいレーザである。構造は前述の利得導
波型と共通する所が多い。即ち、n−InP基板81上
にn型InPのクラッド層82を成長させ、この上に量
子井戸構造の活性層83In1-xGaxAsy1-yを積み
上げ、さらに、p−InPのクラッド層84で挟みサン
ドイッチ構造とする。この時、量子井戸その他の形成に
はMOCVDまたはMBE法を用い、組成のxは0.7
6または0.65に固定する。また、y組成については
yの上限をを0.4から0.9に取り、yの底を0.1
になるように振る。さらには、この時の井戸幅は100
オングストローム以下、バリア幅は70オングストロー
ム程度に設定し、周期的に井戸を形成する。こうして活
性層を形成した後は、オーミックコンタクトを得るため
のキャップ層85p−InGaAsPを成長させ、不要
部分をSiO2 86で絶縁の後、p電極87のストライ
プ幅を200μm以上のブロードにする。共振器長は4
00〜500μmである。このようにすると、発振波長
で1.4μmから1.6μm、レーザ発振領域の大面積
化で出力数10W、パルス幅100ns以下のジャイア
ントパルス半導体レーザが得られる。これは出力で従来
タイプの一桁から二桁のアップであるから、レーザ治療
器としての能力アップは絶大である。また、前述した通
り目に対しても影響の無い波長域となっているので、安
全性も極めて高い。
FIG. 8 shows a new laser according to the present invention in which the active layer has a multiple quantum well structure. The structure has many points in common with the above-mentioned gain waveguide type. That is, an n-type InP clad layer 82 is grown on an n-InP substrate 81, an active layer 83In 1-x Ga x As y P 1-y having a quantum well structure is stacked on the clad layer 82, and p-InP It is sandwiched by the clad layers 84 to form a sandwich structure. At this time, MOCVD or MBE method is used to form the quantum well and the like, and the composition x is 0.7.
Fix at 6 or 0.65. Regarding the y composition, the upper limit of y is set to 0.4 to 0.9, and the bottom of y is set to 0.1.
Shake to Furthermore, the well width at this time is 100
The barrier width is set to about 70 angstroms or less, and wells are periodically formed. After forming the active layer in this way, a cap layer 85p-InGaAsP for obtaining an ohmic contact is grown, and an unnecessary portion is insulated with SiO 2 86, and then the stripe width of the p electrode 87 is broadened to 200 μm or more. Resonator length is 4
It is from 00 to 500 μm. By doing so, a giant pulse semiconductor laser having an oscillation wavelength of 1.4 μm to 1.6 μm, an output of 10 W and a pulse width of 100 ns or less can be obtained by increasing the area of the laser oscillation region. This is a one-digit to two-digit increase in output compared to the conventional type, so the ability as a laser treatment device is greatly increased. Further, as mentioned above, the wavelength range has no effect on the eyes, so that the safety is extremely high.

【0019】さて、上記量子井戸構造のレーザにはいく
つかの特徴がある。第1は、低いしきい値電流が可能な
ことである。この事は装置の低パワー化、バッテリ駆動
化にとって好都合となる。第2の特徴は、量子井戸の幅
を変えるだけで発振波長を変えることが出来ることであ
る。この事は波長を操作するパラメータが、材料組成の
変化の他に井戸の幅を変えるという手段も取れるので、
自由度が非常に高くなる。第3の特徴は、しきい値電流
の温度依存性がダブルへテロレーザと較べると小さいと
いうことである。これは実用上非常に好都合で、温度依
存性の少ない装置を実現できる。第4の特徴は、ダブル
へテロレーザよりも高速変調特性が優れていることであ
る。これも光をパルス化して使うレーザ治療器にとって
は大事なファクターとなる。このように量子井戸型レー
ザを使用可能とする事で、実用機にとっては幾多の好結
果をもたらす。
The quantum well structure laser has several features. First, a low threshold current is possible. This is convenient for lowering the power of the device and making it battery-operated. The second feature is that the oscillation wavelength can be changed only by changing the width of the quantum well. This means that the parameter that controls the wavelength can change the width of the well as well as change the material composition.
The degree of freedom is extremely high. The third feature is that the temperature dependence of the threshold current is smaller than that of the double hetero laser. This is very convenient in practice, and a device having little temperature dependence can be realized. The fourth characteristic is that the high speed modulation characteristic is superior to that of the double hetero laser. This is also an important factor for a laser treatment device that uses pulsed light. By making it possible to use the quantum well laser in this manner, a number of good results are obtained for practical machines.

【0020】以上述べたInGaAsP系以外で、波長
1.4μm以上の半導体レーザを実現する可能性を持っ
たものには、2μm付近と3〜4μm範囲ではInGa
AsSb系、1〜6μm帯ではInAsPSb系、4〜
8μm帯ではPbSSe系、6〜28μm帯ではPbS
nTe系とPbSnSe系がある。しかし、一般に発振
波長が長くなるとバンド間エネルギの小さい合金を用い
るので、熱エネルギで電子や正孔が励起され易くpn接
合が形成がされなくなる。また、これらの電荷寿命は温
度が高いほど短くなるので、それを防ぐための冷却器が
必要になってくる。従って、本発明のもう一つの目的で
ある装置の小型化には、相反するものとなりかねない。
注意が必要である。
Other than the above-mentioned InGaAsP system, there is a possibility that a semiconductor laser having a wavelength of 1.4 μm or more can be realized, and InGa near 2 μm and in the range of 3 to 4 μm.
AsSb system, InAsPSb system in 1 to 6 μm band, 4 to
PbSSe system in the 8 μm band, PbS in the 6 to 28 μm band
There are nTe system and PbSnSe system. However, in general, when the oscillation wavelength becomes long, an alloy having a small band-to-band energy is used, so that electrons and holes are easily excited by thermal energy and a pn junction is not formed. Further, the higher the temperature, the shorter the life of these charges. Therefore, a cooler is required to prevent this. Therefore, the miniaturization of the device, which is another object of the present invention, may be conflicting.
Caution must be taken.

【0021】図9はAlGaAs系で、同じように活性
層を量子井戸型とした近赤外の波長850nmの半導体
レーザである。n−GaAs基板91上にn型AlGa
Asのクラッド層92を成長させ、この上に量子井戸構
造の活性層93AlxGa1-xAsを積み上げ、さらに、
p−AlGaAsのクラッド層84で挟みサンドイッチ
構造とする。この時、量子井戸その他の形成には前例と
同様にMOCVDまたはMBE法を用い、組成のxは上
限を0.22から0.20に取り、xの底を0になるよ
うに振る。さらには、この時の井戸幅は100オングス
トローム以下、バリア幅は70オングストローム程度に
設定する。こうして活性層を形成した後は、オーミック
コンタクトを得るためのコンタクト層95p−GaAs
を成長させ、不要部分をSiO2 96で絶縁の後、p電
極97のストライプ幅を200μm以上のブロードにす
る。共振器長は400〜500μmである。このように
すると、発振波長で850nm付近、レーザ発振領域の
大面積化で出力数10W、パルス幅100ns以下のジ
ャイアントパルス半導体レーザが得られる。この近赤外
半導体レーザはパルス幅を表1に示したように数10n
sとすれば、ピーク出力を10W級にしてもクラス1の
レーザ製品とする事が可能である。
FIG. 9 shows a semiconductor laser having a wavelength of 850 nm in the near infrared, which is also an AlGaAs system and similarly has an active layer of a quantum well type. n-type AlGa on n-GaAs substrate 91
A clad layer 92 of As is grown, and an active layer 93Al x Ga 1-x As having a quantum well structure is stacked on the clad layer 92.
It is sandwiched between p-AlGaAs cladding layers 84 to form a sandwich structure. At this time, the MOCVD or MBE method is used for forming the quantum well and the like as in the previous example, and the upper limit of the composition x is set to 0.22 to 0.20 and the bottom of x is set to 0. Further, at this time, the well width is set to 100 angstroms or less and the barrier width is set to about 70 angstroms. After forming the active layer in this way, a contact layer 95p-GaAs for obtaining ohmic contact is formed.
Is grown and the unnecessary portion is insulated with SiO 2 96, and then the stripe width of the p-electrode 97 is broadened to 200 μm or more. The resonator length is 400 to 500 μm. By doing so, a giant pulse semiconductor laser having an oscillation wavelength of about 850 nm, an output number of 10 W and a pulse width of 100 ns or less can be obtained by increasing the area of the laser oscillation region. This near-infrared semiconductor laser has a pulse width of several tens of nanometers as shown in Table 1.
If s is set, it is possible to make a laser product of class 1 even if the peak output is 10 W class.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上述べたとおり、本発明は光源に高出
力のパルス半導体レーザを用い、治療を要する患部ある
いはツボに照射するようにしたので、小型で目に対する
安全性の高い半導体レーザ治療器が実現できた。また、
活性層に量子井戸構造を取り入れたInGaAsP系半
導体レーザでは、波長;1.4μm〜1.7μm、持続
時間;数ns〜100ns、尖頭値;数10Wのパルス
レーザが実現でき、小型で治療効果の高い装置が実現で
きる。また、波長850nm付近の近赤外AlGaAs
半導体レーザにおいても、同様の高出力パルスレーザを
実現でき、取扱いの楽なクラス1レーザ治療器が提供で
きた。このように本発明は、従来のクラス3Bのレーザ
治療器をクラス1の目に対する安全性が高く、誰が用い
ても問題がない装置へと改善できたので、広く一般にレ
ーザ治療器を普及する事ができる。
As described above, according to the present invention, a high-power pulsed semiconductor laser is used as a light source to irradiate an affected area or an acupuncture point requiring treatment. Therefore, the semiconductor laser therapeutic apparatus is compact and highly safe for the eyes. Was realized. Also,
With an InGaAsP-based semiconductor laser incorporating a quantum well structure in the active layer, a pulse laser having a wavelength of 1.4 μm to 1.7 μm, a duration of several ns to 100 ns, and a peak value of several tens W can be realized, and it is small and has a therapeutic effect. A high-performance device can be realized. In addition, near-infrared AlGaAs having a wavelength near 850 nm
Also for the semiconductor laser, a similar high-power pulse laser can be realized, and a class 1 laser treatment device that is easy to handle can be provided. As described above, the present invention can improve the conventional laser treatment device of class 3B to a device of class 1 which is highly safe for the eyes and has no problem for anyone to use, so that the laser treatment device can be widely popularized. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による半導体レーザ治療器の概略構成
図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a semiconductor laser treatment device according to the present invention.

【図2】本発明によるレーザ治療器の信号波形時間図。FIG. 2 is a signal waveform time chart of the laser treatment device according to the present invention.

【図3】本発明によるレーザ治療器の光照射の状態模式
図。
FIG. 3 is a schematic view of the state of light irradiation of the laser treatment device according to the present invention.

【図4】クラス1の可視及び近赤外レーザ製品のAEL
を表した規格図。
FIG. 4 AEL for Class 1 visible and near infrared laser products
The standard diagram showing.

【図5】光の波長と眼球透過率及び眼底吸収率を示した
測定図。
FIG. 5 is a measurement diagram showing light wavelength, eyeball transmittance, and fundus absorptivity.

【図6】InGaAsP系レーザの利得導波型ストライ
プ構造の概略構成図。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a gain waveguide type stripe structure of an InGaAsP laser.

【図7】InGaAsP系レーザの屈折率導波型ストラ
イプ構造の構成図。
FIG. 7 is a configuration diagram of a refractive index guided stripe structure of an InGaAsP laser.

【図8】本発明によるInGaAsP系多重量子井戸型
レーザの概略構成図。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an InGaAsP multiple quantum well laser according to the present invention.

【図9】本発明によるAlGaAs系多重量子井戸型レ
ーザの概略構成図。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of an AlGaAs multiple quantum well laser according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電源スイッチ 2 電源 3 発振器 4 分周回路 5 ゲート回路 6 外部トリガースイッチ 7 レーザ駆動回路 8 レーザ光源 9 光学系 10 光パワーモニタ 11 タイマー 12 照射積算時間 13 液晶ディスプレイ 61 n−InP基板 62 n−InP 63 InGaAsP活性層 64 InGaAsP AM層 65 p−InP 66 p−InGaAsP 67 SiO2 68 p−電極 69 n−電極 81 n−InP基板 82 n−InP 83 InGaAsP活性層 84 p−InP 85 p−InGaAsP 86 SiO2 87 p−電極 88 n−電極 91 n−GaAs基板 92 n−AlGaAs 93 AlGaAs活性層 94 p−AlGaAs 95 p−GaAs 96 SiO2 97 p−電極 98 n−電極 1 power switch 2 power source 3 oscillator 4 frequency divider circuit 5 gate circuit 6 external trigger switch 7 laser drive circuit 8 laser light source 9 optical system 10 optical power monitor 11 timer 12 irradiation accumulated time 13 liquid crystal display 61 n-InP substrate 62 n-InP 63 InGaAsP active layer 64 InGaAsP AM layer 65 p-InP 66 p-InGaAsP 67 SiO2 68 p-electrode 69 n-electrode 81 n-InP substrate 82 n-InP 83 InGaAsP active layer 84 p-InP 85 p-InGaAsP 86 SiO2 87 p-electrode 88 n-electrode 91 n-GaAs substrate 92 n-AlGaAs 93 AlGaAs active layer 94 p-AlGaAs 95 p-GaAs 96 SiO2 97 p-electrode 98 n-electrode

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 尖頭出力1W以上、持続時間100ns
以下のパルス化された高出力半導体レーザの光を患部、
または、経穴(ツボ)に照射することによって治療効果
を得ることを特徴とする半導体レーザ治療器。
1. A peak output of 1 W or more and a duration of 100 ns
The affected part of the following pulsed high-power semiconductor laser light,
Alternatively, a semiconductor laser treatment device characterized in that a therapeutic effect is obtained by irradiating acupuncture points.
【請求項2】 発振領域幅が200μm以上で、かつ、
活性層が量子井戸構造を有することを特徴とする請求項
1に記載の半導体レーザ治療器用半導体レーザ。
2. The oscillation region width is 200 μm or more, and
The semiconductor laser for a semiconductor laser therapeutic device according to claim 1, wherein the active layer has a quantum well structure.
【請求項3】 発振波長が1.4μmから1.7μmの
間にあるInGaAsP系半導体レーザであることを特
徴とする請求項2に記載の半導体レーザ治療器用半導体
レーザ。
3. The semiconductor laser for a semiconductor laser therapeutic device according to claim 2, wherein the semiconductor laser is an InGaAsP-based semiconductor laser having an oscillation wavelength of 1.4 μm to 1.7 μm.
【請求項4】 発振波長が近赤外の850nm付近にあ
るAlGaAs系半導体レーザであることを特徴とする
請求項2に記載の半導体レーザ治療器用半導体レーザ。
4. The semiconductor laser for a semiconductor laser therapeutic device according to claim 2, which is an AlGaAs semiconductor laser having an oscillation wavelength near 850 nm in the near infrared.
JP4219430A 1992-08-18 1992-08-18 Semiconductor laser stimulator and semiconductor laser therefor Pending JPH0663165A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4219430A JPH0663165A (en) 1992-08-18 1992-08-18 Semiconductor laser stimulator and semiconductor laser therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4219430A JPH0663165A (en) 1992-08-18 1992-08-18 Semiconductor laser stimulator and semiconductor laser therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0663165A true JPH0663165A (en) 1994-03-08

Family

ID=16735280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4219430A Pending JPH0663165A (en) 1992-08-18 1992-08-18 Semiconductor laser stimulator and semiconductor laser therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0663165A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008086636A (en) * 2006-10-04 2008-04-17 Showa Yakuhin Kako Kk Laser therapy instrument
JP2010521258A (en) * 2007-03-19 2010-06-24 ウェーブライト アーゲー Eye-friendly laser system for refractive surgery
CN106340804A (en) * 2016-11-09 2017-01-18 苏州圣昱激光测量技术有限公司 Driving source structure of short-pulse heavy-current semiconductor laser for laser scanning

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008086636A (en) * 2006-10-04 2008-04-17 Showa Yakuhin Kako Kk Laser therapy instrument
JP2010521258A (en) * 2007-03-19 2010-06-24 ウェーブライト アーゲー Eye-friendly laser system for refractive surgery
CN106340804A (en) * 2016-11-09 2017-01-18 苏州圣昱激光测量技术有限公司 Driving source structure of short-pulse heavy-current semiconductor laser for laser scanning
CN106340804B (en) * 2016-11-09 2023-10-31 苏州圣昱激光测量技术有限公司 Short pulse high current semiconductor laser driving source structure for laser scanning

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7118562B2 (en) Laser system and method for treatment of biologic targets
US5843072A (en) Method for treatment of unwanted veins and device therefor
US6045548A (en) Alexandrite laser system for hair removal and method therefor
CA2250240C (en) Diode laser irradiation system for biological tissue stimulation
US6228075B1 (en) Alexandrite laser system for hair removal
US10277001B2 (en) Laser system and method for controlling the laser pulse shape
Wheeland Clinical uses of lasers in dermatology
IL116308A (en) Device for near infrared selective photothermolysis for treatment of vascular target and process for cosmetic treatment of vascular targets
JPH09103508A (en) Method and apparatus for curing psoriasis by using pulse electromagnetic emission
EP3023074B1 (en) Laser system for skin treatment
KR102405083B1 (en) Laser system for multiple beam tissue therapy
US20180110566A1 (en) Method and Apparatus for Tattoo Removal and Skin Pigment Reduction Using Femtosecond Laser Irradiation
Pratesi Diode lasers in photomedicine
US20030144713A1 (en) Ultra-long flashlamp-excited pulse dye laser for therapy and method therefor
JPH0663165A (en) Semiconductor laser stimulator and semiconductor laser therefor
GB2381752A (en) Laser skin treatment device with control means dependent on a sensed property of the skin to be treated
Goldberg et al. Treatment of Facial Telangiectases with the Diode-pumped Frequency-doubled Q-switched NdiYAG Laser
Keiser Fundamentals of light sources
Yeragi et al. LASER Physics& its Application in Dentistry–A Review
US20200038677A1 (en) Laser System For Skin Treatment
KR101348426B1 (en) Fractional laser treatment apparatus using solid fiber glass for reduction of burn effect
Bailin et al. Special Articles?: Laser Therapy of the Skin: A Review of Principles and Applications
Roenigk et al. Basic Laser Physics/Timothy J. Rosio
Boechat et al. Lasers, Lights, and Related Technologies in Cosmetic Dermatology
O’Connor et al. Understanding Lasers, Light Sources, and Other Energy-Based Technology