KR20030064525A - Medical laser diode package using the dual-chip - Google Patents

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KR20030064525A
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Abstract

PURPOSE: A medical laser diode package using a dual chip is provided to produce a low-priced and small-sized laser medical treatment apparatus by using a laser diode package as a light source. CONSTITUTION: A medical laser diode package using a dual chip includes at least one more laser diodes(110,120), a cooling portion(130), and a photo diode(140). The laser diodes are used for outputting the light to perform a surgical operation or indicating a surgical operation part. The cooling portion cools the heat which is generated from the operating process of the laser diodes. The photo diode is used for monitoring the amount of the light of the laser diodes. The laser diodes are formed with a surgical operation laser diode and an indicative laser diode or two surgical operation laser diodes.

Description

듀얼칩을 이용한 의료용 레이저 다이오드 패키지{Medical laser diode package using the dual-chip}Medical laser diode package using the dual-chip}

본 발명은 의료용 레이저 다이오드 패키지에 관한 것으로, 특히 여러 개의 시술용 레이저 다이오드 또는 시술용 레이저 다이오드와 지시용 레이저 다이오드를 하나의 패키지로 구성한 듀얼칩(dual-chip)을 이용한 의료용 레이저 다이오드 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a medical laser diode package, and more particularly, to a medical laser diode package using a dual-chip comprising a plurality of surgical laser diodes or surgical laser diodes and an indication laser diode in one package. .

레이저(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)는 유도방출에 의해 증폭된 광 또는 유도방출에 의해 증폭된 광을 출력하는 소자를 총칭하는 것으로, 상기 레이저에서 출력되는 광은 단색성이 뛰어나고, 위상이 고르며, 진행시 퍼지지 않고 직진하는 집광성이 우수한 특성을 갖는다.Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) refers to a device that outputs the light amplified by the induced emission or the light amplified by the induced emission, the light output from the laser is excellent in monochromatic color, even phase In this case, the light condensing property does not spread during advancing and has a good light condensation property.

특히, 레이저 광은 유도방출에 따라 동일 위상의 광이 증폭되어 출력된 것이므로, 단위면적당 에너지 밀도가 매우 높은 특성을 가지고 있는데, 이로 인해 오래 전부터 다양한 의료분야에서 활용되어 왔다. 예컨대, 수술시 피부의 절개(incision), 출혈부위의 응고(coagulation), 박피술(resurfacing), 모발제거, 인공색소의 제고, 혈류 재건술 등의 분야에서 광범위하게 응용되어 왔다.In particular, since the laser light is amplified and outputted by the light of the same phase according to the induced emission, it has a very high energy density per unit area, which has been used in various medical fields for a long time. For example, it has been widely applied in the fields of incision of skin during surgery, coagulation of bleeding site, resurfacing, hair removal, artificial pigmentation, blood flow reconstruction, and the like.

한편, 종래의 레이저 치료장비는 크게 두 가지로 구분되는데, 한 종류는 고정된 파장의 레이저 광선만을 출력하는 고정 파장 레이저이고, 다른 하나는 여러 파장의 레이저 광선을 출력하는 튜너블 레이저이다. 고정 파장 레이저는 일정한 파장의 레이저 광선만을 출력하므로, 환자에게 레이저 치료를 행함에 있어서 균등한 치료효과를 발휘할 수가 있다. 튜너블 레이저는 하나의 장비에서 여러 파장대역의 광선을 출력시킬 수 있어 여러 치료목적에 사용될 수 있을 것이라 기대되지만, 실제에 있어서는 일정한 파장의 광선을 지속적으로 균일하게 출력시킬 수 없다는 문제점이 있다.On the other hand, the conventional laser treatment equipment is largely divided into two, one type is a fixed wavelength laser outputting only a laser beam of a fixed wavelength, the other is a tunable laser outputs a laser beam of several wavelengths. Since the fixed wavelength laser outputs only a laser beam of a constant wavelength, it is possible to exert an equal therapeutic effect in performing laser treatment on a patient. The tunable laser is expected to be used for various therapeutic purposes because it can output light of various wavelength bands in one device, but in reality, there is a problem in that the light of a constant wavelength cannot be continuously and uniformly output.

그런데, 상기와 같은 종래의 레이저 치료장비는 가스 레이저나 고체 레이저를 사용하였기 때문에, 치료장비 자체가 거대한 시스템이었다. 따라서, 가격이 매우 비쌌고, 부피 또한 커서 많은 공간을 차지했다.However, the conventional laser treatment equipment as described above used a gas laser or a solid state laser, and thus the treatment equipment itself was a huge system. Thus, the price was very expensive and the volume was large, taking up a lot of space.

그리고, 일부에서는 이러한 레이저 치료장비를 운용하기 위해 추가적인 인력이 필요하게 됨으로써, 레이저 치료장비 운영에 적지 않은 비용이 들게 되었고, 이에 따라, 일선 병원에서 레이저 치료장비의 효용성을 인식하면서도 장비 도입을 꺼리는 경우가 있었다.In addition, in some cases, an additional manpower is required to operate the laser treatment equipment, which costs a lot of money to operate the laser treatment equipment. Accordingly, when a hospital is reluctant to introduce the equipment while recognizing the utility of the laser treatment equipment, There was.

본 발명은 상기와 같은 여건을 감안하여 안출된 것으로서, 기존에 비해 훨씬 값이 저렴하고, 부피가 작으며, 수명이 긴 레이저 치료장비를 구현할 수 있도록, 레이저 치료장비에서 광원으로 사용되는 의료용 레이저 다이오드 패키지를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-described conditions, medical laser diode that is used as a light source in the laser treatment equipment to implement a laser treatment equipment, which is much cheaper, smaller, and longer lifespan than the conventional The purpose is to provide a package.

도 1, 도 2, 도 3은 본 발명에 따른 듀얼칩을 이용한 의료용 레이저 다이오드 패키지의 일예를 나타낸 도면.1, 2, 3 is a view showing an example of a medical laser diode package using a dual chip according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

110: 시술용 레이저 다이오드120: 지시용 레이저 다이오드110: surgical laser diode 120: indicating laser diode

130: 냉각수단131: 히트싱크(heat sink)130: cooling means 131: heat sink

132: 서브마운트(submount)140: 포토 다이오드132: submount 140: photodiode

150a,150b,150c: 전원공급 리드151: 전원공급 와이어150a, 150b, 150c: power supply lead 151: power supply wire

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 듀얼칩을 이용한 의료용 레이저 다이오드 패키지는, 시술 또는 시술부위 지시에 이용되는 광을 출력하는 적어도 하나 이상의 레이저 다이오드와; 상기 레이저 다이오드의 동작과정에서 발생되는 열을 식혀주는 냉각수단; 및 상기 레이저 다이오드에서 출력되는 광량을 모니터링 하는 포토 다이오드; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a medical laser diode package using a dual chip according to the present invention comprises: at least one laser diode for outputting light used for a procedure or a procedure site indication; Cooling means for cooling the heat generated during the operation of the laser diode; And a photo diode for monitoring the amount of light output from the laser diode. Characterized in that it comprises a.

여기서, 상기 레이저 다이오드는 시술용과 지시용으로 각각 이루어진 것을 특징으로 한다. 또는 상기 레이저 다이오드는 두개의 시술용으로 이루어진 것을 특징으로 한다.Here, the laser diode is characterized in that each made for the treatment and instructions. Alternatively, the laser diode is characterized in that made for two procedures.

그리고, 상기 레이저 다이오드에서 출력되는 광은 650㎚ 또는 808nm의 파장을 갖는 것을 특징으로 한다.And, the light output from the laser diode is characterized in that having a wavelength of 650nm or 808nm.

한편, 상기 냉각수단은 상기 레이저 다이오드에서 전달된 열을 공기 중이나패키지에 접촉된 물체로 방출시키는 히트싱크; 및 동작과정에서 발생된 열로 인하여 상기 레이저 다이오드와 상기 히트싱크간에 발생한 열팽창 및 수축을 상당부분 완화시켜주면서 열을 방출시키는 서브마운트; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the cooling means includes a heat sink for dissipating heat transferred from the laser diode to the object in contact with the package or in the air; And a submount that dissipates heat while substantially alleviating thermal expansion and contraction generated between the laser diode and the heat sink due to the heat generated during the operation. Characterized in that it comprises a.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1, 도 2, 도 3은 본 발명에 따른 듀얼칩을 이용한 의료용 레이저 다이오드 패키지의 일예를 나타낸 도면이다.1, 2, and 3 is a view showing an example of a medical laser diode package using a dual chip according to the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 레이저 다이오드 패키지는, 시술에 이용되는 광을 출력하는 시술용 레이저 다이오드(110)와; 시술 부위를 지시하는 광을 출력하는 지시용 레이저 다이오드(120)와; 상기 레이저 다이오드(110)(120)의 동작과정에서 발생되는 열을 식혀주는 냉각수단(130)과; 상기 레이저 다이오드(110)(120)에서 출력되는 광량을 모니터링하는 포토 다이오드(140); 및 상기 레이저 다이오드(110)(120) 및 포토 다이오드(140)에 동작 전원을 공급하는 전원공급 리드(150a)(150b)(150c); 등을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the laser diode package includes: a laser diode 110 for a procedure for outputting light used for the procedure; An instruction laser diode 120 for outputting light indicative of the procedure site; Cooling means 130 for cooling the heat generated during the operation of the laser diode (110, 120); A photodiode 140 for monitoring the amount of light output from the laser diodes 110 and 120; And power supply leads 150a, 150b, 150c for supplying operating power to the laser diodes 110, 120 and photodiode 140; And the like.

일반적으로, 레이저 치료장비에는 지시용 레이저 광과 시술용 레이저 광을 출력시켜주는 두 개의 광원(110)(120)이 필요하다.In general, the laser treatment equipment requires two light sources 110 and 120 for outputting an instruction laser light and a procedure laser light.

먼저, 시술용 레이저 광은, 시술자(의사)가 레이저 치료장비를 이용하여 직접 시술을 행할 때 사용되는 레이저 광으로서, 여기서는 출력 광이 808㎚의 파장 대역을 갖는 고출력 반도체 다이오드(110)를 시술용 레이저 광원으로 사용하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 405nm, 630nm, 808nm 등을 이용할 수 있다.First, the laser light for a procedure is a laser light used when an operator (doctor) performs a procedure directly using a laser treatment device. Here, the output light has a high output semiconductor diode 110 having a wavelength band of 808 nm. Although used as a laser light source, it is not necessarily limited to this, 405nm, 630nm, 808nm and the like can be used.

그리고, 지시용 레이저 광은, 시술자가 레이저 치료장비를 이용하여 시술을행함에 있어서, 시술용 레이저 광이 현재 어느 시술 부위에 조사되는지 알 수 있게 나타내주는 레이저 광이다. 즉, 808㎚의 파장을 갖는 시술용 레이저 광이 인간의 눈에 잘 안보이기 때문에, 별도로 인간의 눈에 잘 보이는 파장 대역의 광을 함께 조사시켜 주는 것이다. 본 발명에서는 출력광이 650㎚인 저출력 반도체 레이저 다이오드(120)를 지시용 레이저 광원으로 사용하였지만. 상기 파장대역은 시술자의 특성에 따라 조정될 수 있다.In addition, the indicating laser light is a laser light indicating that the treatment laser light is currently irradiated to which treatment site when the operator performs the treatment using the laser treatment equipment. That is, since the laser light for a procedure having a wavelength of 808 nm is invisible to the human eye, it is irradiated with light of a wavelength band that is easily visible to the human eye separately. In the present invention, a low-output semiconductor laser diode 120 having an output light of 650 nm is used as an indication laser light source. The wavelength band may be adjusted according to the characteristics of the operator.

상기 레이저 다이오드(110)(120)는 자체적으로 레이저 광을 방출하는 소자로써, 특히 최근에 개발된 예컨대, InGaAs, InGaAIP, InGaAsP 등의 반도체 레이저는 그 효율이 높아 작은 크기에서도 고출력의 레이저 광을 출력시킬 수 있다. 따라서, 가스 레이저나 고체 레이저를 광원으로 하는 종래의 레이저 치료장비에서는 필수적이었던 커다란 부피의 발진기 및 상기 발진기로부터 방출된 레이저 광을 목표까지 전달하기 위한 석영 광섬유와 같은 장비들을 사용할 필요가 없다. 즉, 레이저 광원(110)(120)의 부피가 작아짐에 따라 레이저 치료장비의 전체적인 부피가 현저히 감소된다.The laser diodes 110 and 120 are devices that emit laser light by themselves. In particular, recently developed semiconductor lasers such as InGaAs, InGaAIP, and InGaAsP have high efficiency and output high power laser light even at a small size. You can. Therefore, there is no need to use equipment such as a large volume oscillator, which is essential in a conventional laser treatment apparatus using a gas laser or a solid state laser as a light source, and equipment such as quartz optical fibers for delivering laser light emitted from the oscillator to a target. That is, as the volume of the laser light sources 110 and 120 decreases, the overall volume of the laser treatment equipment is significantly reduced.

한편, 어떤 종류의 레이저라 할지라도 그 기본 원리는 유도방출과정을 통해 방출된 광을 증폭하여 출력하는 것이므로, 그 동작과정에서 필연적으로 많은 열이 발생하게 된다. 따라서, 발생된 열로 레이저 다이오드(110)(120)가 손상되지 않도록, 발생된 열을 외부로 방출시켜주는 수단이 필요하다.On the other hand, any type of laser, since the basic principle is to amplify and output the light emitted through the induction emission process, inevitably a lot of heat is generated in the operation process. Therefore, a means for releasing the generated heat to the outside is required so that the generated diode is not damaged by the generated heat.

이를 위해, 본 발명에 따른 듀얼칩을 이용한 레이저 다이오드 패키지에는 히트싱크(131)와 서브마운트(132)로 구성된 냉각수단(130)이 구비되어 있다.To this end, the laser diode package using a dual chip according to the present invention is provided with a cooling means 130 consisting of a heat sink 131 and a submount 132.

여기서, 상기 히트싱크(131)는 전달된 열을 공기 중이나 접촉된 물체로 방출시키고, 상기 서브마운트(132)는 레이저 다이오드(110)(120)의 동작과정에서 발생한 열을 히트싱크(131)로 전달하고, 열로 인하여 상기 레이저 다이오드(110)(120)와 히트싱크(131) 간의 발생하는 열팽창 및 수축 등을 완화시키는 역할을 한다. 즉, 레이저 다이오드(110)(120) 동작 시 발생되는 열은 상기 서브마운트(132)를 통해 히트싱크(131)로 전달되고, 전달된 열은 공기와 접촉되어 있는 히트싱크(131)를 통해 공기 중이나 접촉된 다른 물체로 방출된다. 그런데, 레이저 다이오드(110)(12Here, the heat sink 131 releases the transferred heat to the air or the contacted object, and the submount 132 transmits heat generated during the operation of the laser diodes 110 and 120 to the heat sink 131. It transmits and serves to mitigate thermal expansion and contraction generated between the laser diode 110, 120 and the heat sink 131 due to the heat. That is, heat generated during operation of the laser diodes 110 and 120 is transferred to the heat sink 131 through the submount 132, and the transferred heat is air through the heat sink 131 in contact with air. Emitted by other objects in contact with it. By the way, the laser diode 110 (12

0)와 히트싱크(131)는 서로 열팽창 계수가 다르므로, 동작과정에서 온도가 상승하여 팽창하게 될 경우 상기 두 물체의 접촉면이 뒤틀리거나 분리되는 현상이 발생하여 열전달율이 현저히 떨어지거나 레이저 다이오드(110)(120)가 파손될 수도 있다. 따라서, 그 사이에 서브마운트(132)를 설치하여, 열팽창 시 두 물체간의 열팽창 및 수축 등을 상당부분 완화시켜준다. 상기 히트싱크(131)는 냉각효율을 높이기 위해서 열전도율이 높은 금속이나 유전체 예컨대, 질화 알루미늄, 텅스텐-구리, 탄화 실리콘, 산화 베릴륨 등을 사용하는 것이 바람직하다.Since the thermal expansion coefficient of 0) and the heat sink 131 are different from each other, when the temperature rises and expands during operation, the contact surfaces of the two objects are distorted or separated, resulting in a significant drop in the heat transfer rate or the laser diode 110. 120 may be broken. Therefore, the submount 132 is provided therebetween to substantially alleviate thermal expansion and contraction between the two objects during thermal expansion. The heat sink 131 preferably uses a metal or a dielectric having high thermal conductivity, such as aluminum nitride, tungsten-copper, silicon carbide, beryllium oxide, or the like in order to increase cooling efficiency.

한편, 상기 포토 다이오드(140)는 시술용 레이저 다이오드(110)에서 방출되는 광량을 모니터링 하는 소자로서, 출력조절회로에 연결되어 시술용 레이저 광의 출력을 조절하거나, 경고회로에 연결되어 시술용 레이저 광이 출력되고 있음을 시술자에게 알려주는 역할을 수행한다.On the other hand, the photodiode 140 is a device for monitoring the amount of light emitted from the laser diode for operation 110, is connected to the output control circuit to adjust the output of the laser light for the procedure, or is connected to the warning circuit for the laser light for the procedure It informs the operator that this is being output.

그리고, 상기 전원공급 리드(150a)(150b)(150c)는 각각 레이저 다이오드(110The power supply leads 150a, 150b, and 150c are laser diodes 110, respectively.

)(120) 및 포토 다이오드(140)에 전기적으로 접속된 단자로, 외부 전원과 연결되어동작 전원을 공급한다.120 is electrically connected to the photodiode 140 and is connected to an external power supply to supply operating power.

이상, 전술한 실시예에서는 시술용(110)과 지시용 레이저 다이오드(120)로 구성된 의료용 레이저 다이오드 패키지를 설명하였지만, 상기 패키지는 두개의 시술용 레이저 다이오드(110)로 구성할 수 있고, 두개의 지시용 레이저 다이오드(120In the above-described embodiment, the medical laser diode package including the procedure 110 and the instruction laser diode 120 has been described, but the package may be composed of two surgical laser diodes 110 and two Laser diode for indication (120)

)로 구성할 수 있다. 그리고, 상기 시술용 레이저 다이오드(110)는 수개의 시술용 레이저 다이오드를 결합시켜 구성할 수 있다. 또한, 당업자라면 이로부터 다양한 변경, 개량, 대체 및 부가 등의 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 첨부된 특허청구의 범위에 의하여 정하여야만 한다.) Can be configured. In addition, the surgical laser diode 110 may be configured by combining several surgical laser diodes. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, substitutions, and additions may be made therein. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the appended claims.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 의료용 레이저 다이오드 패키지는, 값이 저렴하고, 소형이며, 효율이 높은 반도체 레이저 다이오드를 레이저 광원으로 사용한다. 따라서, 본 발명에 따른 레이저 다이오드 패키지를 이용하면, 값이 저렴하고, 소형이며, 성능이 좋은 레이저 치료장비를 생산할 수 있다.As described above, the medical laser diode package according to the present invention uses a semiconductor laser diode of low cost, small size, and high efficiency as a laser light source. Therefore, by using the laser diode package according to the present invention, it is possible to produce a laser treatment equipment of low cost, small size and good performance.

또한, 본 발명에 따른 의료용 레이저 다이오드 패키지에는 레이저 다이오드의 동작과정에서 발생되는 열을 방출시켜주는 냉각수단이 구비되어 있으므로, 고열로 인해 레이저 다이오드의 수명이 단축되는 문제가 발생하지 않는다.In addition, the medical laser diode package according to the present invention is provided with a cooling means for releasing heat generated during the operation of the laser diode, there is no problem that the life of the laser diode is shortened due to high heat.

특히, 본 발명에 따른 의료용 레이저 다이오드 패키지를 이용한 레이저 치료장비는, 시술자가 현재 시술용 레이저 광의 위치를 별도의 지시용 레이저 광을 통해 쉽게 알 수 있으므로, 시술과정에서 일어나는 실수를 크게 줄여준다.In particular, the laser treatment equipment using the medical laser diode package according to the present invention, since the operator can easily know the position of the current laser light through a separate indicating laser light, greatly reduces the mistakes occurring in the procedure.

Claims (5)

시술 또는 시술부위 지시에 이용되는 광을 출력하는 적어도 하나 이상의 레이저 다이오드와;At least one laser diode for outputting light used for a procedure or an indication of a procedure site; 상기 레이저 다이오드의 동작과정에서 발생되는 열을 식혀주는 냉각수단; 및Cooling means for cooling the heat generated during the operation of the laser diode; And 상기 레이저 다이오드에서 출력되는 광량을 모니터링 하는 포토 다이오드; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼칩을 이용한 의료용 레이저 다이오드 패키지.A photodiode for monitoring the amount of light output from the laser diode; Medical laser diode package using a dual chip comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 다이오드는 시술용과 지시용으로 각각 이루어진 것을 특징으로 하는 듀얼칩을 이용한 의료용 레이저 다이오드 패키지.The laser diode is a medical laser diode package using a dual chip, characterized in that each made for the treatment and instructions. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 다이오드는 두개의 시술용으로 이루어진 것을 특징으로 하는 듀얼칩을 이용한 의료용 레이저 다이오드 패키지.The laser diode is a medical laser diode package using a dual chip, characterized in that made for two procedures. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 다이오드에서 출력되는 광은 650㎚ 또는 808nm의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 듀얼칩을 이용한 의료용 레이저 다이오드 패키지.The light output from the laser diode is a medical laser diode package using a dual chip, characterized in that having a wavelength of 650nm or 808nm. 제 1항에 있어서, 상기 냉각수단은,The method of claim 1, wherein the cooling means, 상기 레이저 다이오드에서 전달된 열을 공기 중이나 패키지에 접촉된 물체로 방출시키는 히트싱크; 및A heat sink for dissipating heat transferred from the laser diode to an object in contact with the package or air; And 동작과정에서 발생된 열로 인하여 상기 레이저 다이오드와 상기 히트싱크간에 발생한 열팽창 및 수축을 상당부분 완화시켜주면서 열을 방출시키는 서브마운트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼칩을 이용한 의료용 레이저 다이오드 패키지.A submount that dissipates heat while substantially alleviating thermal expansion and contraction generated between the laser diode and the heat sink due to heat generated during the operation; Medical laser diode package using a dual chip comprising a.
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