KR20210104309A - Thermal lensing effect controling system for medical laser - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a medical laser thermal lens effect control system capable of stably and uniformly controlling a thermal lensing effect using a mechanical switch despite a change in the frequency of a laser output. The medical laser thermal lens effect control system of the present invention comprises: a laser driving unit comprising a power supply unit and a microprocessor unit; a seed laser unit oscillating and emitting a low-power laser light by generating a seed light having a narrow line width having a constant overlapping frequency according to a driving signal of the laser driving unit; a first optical path unit for primarily amplifying the laser light input from the seed laser unit; and a second optical path unit for secondarily amplifying and outputting the laser light amplified by the first optical path unit. The first optical path unit includes a mechanical switch for selectively blocking or allowing the laser light to be incident.

Description

의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어 시스템{Thermal lensing effect controling system for medical laser}Thermal lensing effect control system for medical laser

본 발명은 의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어 시스템에 관한 것으로서, 기계적 스위치를 이용하여 열 렌즈 효과(thermal lensing effect)를 레이저 출력의 주파수 변화에도 불구하고 안정적으로 균일하게 제어할 수 있는 의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a medical laser thermal lensing effect control system, which uses a mechanical switch to stably and uniformly control a thermal lensing effect despite a change in the frequency of a laser output. It's about the system.

최근 의료용 레이저는 외과적 수술 및 여드름 치료, 피부의 색소병변 치료, 주름제거, 피부탄력유지 등 다양한 목적으로 사용되고 있다.Recently, medical lasers have been used for various purposes such as surgical operation and acne treatment, treatment of pigmented lesions of the skin, wrinkle removal, and maintenance of skin elasticity.

이러한 의료용 분야에서 레이저의 적용은 레이저의 펄스 지속시간 및 펄스 강도는, 예를 들어 레이저 에너지가 상기 펄스 중에 둘러싸고 있는 조직에 대해 확산하거나 원하지 않는 국지적 기화를 유발하는 등의 영향을 미칠 수 있으며, 레이저 펄스 지속시간이 치료대상 조직 또는 구조들의 열 이완 시간(thermal relaxation time) 이하로 유지되도록 하여 적절한 가열효과를 구현하고 있었다.The application of lasers in this medical field is that the pulse duration and pulse intensity of the laser can have an effect, for example, during which the laser energy diffuses into the surrounding tissue during the pulse or causes undesirable localized vaporization. An appropriate heating effect was realized by maintaining the pulse duration below the thermal relaxation time of the tissue or structures to be treated.

이와 관련하여 나노 초 이하 펄스 레이저 에너지는 렌즈를 사용하여 변형됨으로써, 상대적으로 낮은 단위 면적 당 에너지의 바탕 영역 내에 분산된 상대적으로 높은 단위 면적 당 에너지를 가지는 다수의 영역을 특징으로 하는 비균일 에너지 단면을 가지는 치료 광선을 생성시킨다. In this regard, the sub-nanosecond pulse laser energy is transformed using a lens, and thus a non-uniform energy cross-section characterized by a plurality of regions having a relatively high energy per unit area dispersed within a background region of a relatively low energy per unit area. to generate a therapeutic beam with

그 결과 출력 에너지는 변동이 없음에도 불구하고 레이저 빔의 확산차가 발생하여 레이저의 침투 깊이와 빔경의 확산차로 인하여 열 렌즈 효과(Thermal lensing effect)가 발생됨으로써 불안정한 요소로 작용된다.As a result, although there is no change in the output energy, a difference in diffusion of the laser beam occurs, and a thermal lensing effect is generated due to the difference in diffusion depth and beam diameter of the laser, acting as an unstable factor.

이를 개선하기 위한 종래의 기술로서는 대한민국 등록특허공보 제10-1191707호의 '펄스 레이저 구동 시스템'이 도 1에 도시되었다.As a prior art for improving this, the 'pulse laser driving system' of Korean Patent Publication No. 10-1191707 is shown in FIG. 1 .

이러한 종래의 기술은 광원 입력 전압에 의해 발광하는 광원(11)과, 광원(11)의 빛에 의해 펌핑(Pumping)되는 활성 매질(12)과, 활성매질(12)을 사이에 두고 복수 개의 반사체(13-1, 13-2)로 구비되는 레이저 공진기 및, 레이저 공진기 내의 광로 상에 배치되며 인가되는 Q 스위치 입력 전압에 따라 선택적으로 개폐되는 Q 스위치(14)를 포함하는 광학장치부(10)와 전원 공급부(22)로부터 전압을 전달받아 광원(11)에 소정의 크기를 갖는 광원 입력 전압을 인가하는 PFN(21)과, 전원 공급부(22)로부터 전압을 전달받아 소정의 크기로 증폭시켜 Q 스위치(14)에 Q 스위치입력 전압을 인가하는 Q 스위치 드라이버(23) 및, 설정된 레이저 발진 세기에 따라 광원 입력 전압을 제어하고, 활성 매질(12)의 펌핑 소요시간에 따라 Q 스위치 구동 지연시간이 경과한 후에 Q 스위치(14)가 구동되도록 제어하는 컨트롤 블록(24)을 포함하는 레이저 구동부(20), 및 레이저 발진 세기에 따라 구분되는 광원 입력 전압의 크기 및 Q 스위치 구동 지연 시간에 대한 레이저 발진 제어신호 데이터가 저장되며, 유무선 통신망을 통해 레이저 발진 제어신호를 상기 레이저구동부(200)로 출력하는 제어콘솔부(30)로 구성된다.This conventional technique includes a light source 11 that emits light by a light source input voltage, an active medium 12 pumped by the light of the light source 11, and a plurality of reflectors with the active medium 12 interposed therebetween. An optical device unit (10) including a laser resonator (13-1, 13-2) and a Q switch (14) disposed on an optical path in the laser resonator and selectively opened and closed according to an applied Q switch input voltage (10) and a PFN 21 that receives a voltage from the power supply 22 and applies a light source input voltage having a predetermined magnitude to the light source 11, and receives a voltage from the power supply 22 and amplifies it to a predetermined magnitude Q The Q switch driver 23 for applying the Q switch input voltage to the switch 14, and the light source input voltage according to the set laser oscillation intensity, and the Q switch driving delay time according to the pumping time of the active medium 12 The laser driving unit 20 including the control block 24 for controlling the Q switch 14 to be driven after elapsed, and the laser oscillation for the magnitude of the light source input voltage and the Q switch driving delay time divided according to the laser oscillation intensity Control signal data is stored, and it is composed of a control console unit 30 that outputs a laser oscillation control signal to the laser driving unit 200 through a wired/wireless communication network.

이를 통하여, 최소의 전기 에너지량으로 최대의 레이저 출력하여 발진할 수 있으므로 전기 에너지를 절감할 수 있음은 물론, 원하는 레이저의 발진되는 세기를 정확하게 제어할 수 있도록 하고 있다.Through this, since it is possible to oscillate with the maximum amount of laser output with the minimum amount of electrical energy, it is possible to save electrical energy and accurately control the oscillation intensity of the desired laser.

또한, 설정된 레이저 발진 세기에 필요한 적정 크기의 광원입력전압이 인가되므로, 광원 및 광학장치를 포함한 펄스 레이저 구동시스템의 수명을 최대로 사용할 수 있으며, 입력되는 Q 스위치 입력전압 제어신호에 따라 전압생성부에서 증폭되는 Q 스위치입력전압의 크기가 미리 설정된 전압의 크기에 맞게 보정되도록 제어함으로써, 사용자가 요구하는 레이저의 발진 세기를 정밀하고 정확하게 출력할 수 있도록 하고 있다.In addition, since the light source input voltage of an appropriate size required for the set laser oscillation intensity is applied, the lifetime of the pulse laser driving system including the light source and the optical device can be used to the maximum, and the voltage generator according to the input Q switch input voltage control signal By controlling the amplitude of the input voltage of the Q switch amplified to be corrected according to the preset voltage, the laser oscillation intensity required by the user can be precisely and accurately output.

그러나, 이러한 종래의 기술은 의료용 레이저중 나노 초(nano second) 레이저에서는 이러한 현상이 경미하여 열 렌즈 현상을 무시할 수 있지만, 피코 초(pico second) 레이저는 나노 초 레이저에 비해 펄스 폭이 10배 이상 좁아 열 렌즈 현상이 아주 두드러지게 나타나게 되어 의료용으로 적용하기에는 한계가 존재하고 광학소자(예: Q 스위치)를 이용하는 경우에는 제조원가가 매우 높다는 문제점이 있다.However, in this conventional technique, the thermal lensing phenomenon can be neglected because this phenomenon is slight in the nanosecond laser among medical lasers, but the picosecond laser has a pulse width 10 times or more compared to the nanosecond laser. It is narrow, and the thermal lens phenomenon is very prominent, so there is a limit for medical application, and there is a problem in that the manufacturing cost is very high when an optical element (eg, Q switch) is used.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 피코 초 레이저를 의료용으로 적용하는 경우에도 열 렌즈 효과를 레이저 출력의 주파수 변화에도 불구하고 안정적으로 균일한 제어가 가능하도록 하기 위한 목적이 있다.The present invention, which was devised to solve the problems of the prior art as described above, has an object to enable stable and uniform control of the thermal lens effect despite the frequency change of the laser output even when the picosecond laser is applied for medical purposes. have.

또한, 본 발명은 기계적 스위치를 사용하여 열 렌즈 효과를 제어하도록 함으로써 제작 및 제어가 용이할 뿐만 아니라 비용적으로도 저렴한 시스템을 구현할 수 있도록 하기 위한 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to implement a system that is not only easy to manufacture and control but also inexpensive in terms of cost by using a mechanical switch to control the thermal lens effect.

본 발명의 상기 목적은 의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어 시스템에 있어서, 전원공급부 및 마이크로프로세서 유닛을 포함하는 레이저 구동부; 상기 레이저 구동부의 구동신호에 의하여 일정한 중복적 주파수를 가지는 선 폭이 좁은 시드 광을 발생시켜 저전력 레이저 광을 발진하여 방사하는 시드 레이저부; 상기 시드 레이저부로부터 입력되는 레이저 광을 1차 증폭하는 제1 광 경로부; 상기 제1 광 경로부에서 증폭된 레이저 광을 2차 증폭하여 출력하는 제2 광 경로부로 구성되며, 상기 제1 광 경로부에는 상기 레이저 광의 입사를 선택적으로 차단 또는 허용하는 기계적 스위치가 구비되는 것을 특징으로 하는 의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어 시스템에 의해 달성된다.The above object of the present invention is a medical laser thermal lens effect control system, comprising: a laser driving unit including a power supply unit and a microprocessor unit; a seed laser unit oscillating and emitting a low-power laser light by generating a seed light having a narrow line width having a constant overlapping frequency according to a driving signal of the laser driver; a first optical path unit for primary amplification of the laser light input from the seed laser unit; and a second optical path unit for secondarily amplifying and outputting the laser light amplified in the first light path unit, wherein the first optical path unit is provided with a mechanical switch that selectively blocks or allows the laser light to be incident characterized by a medical laser thermal lensing effect control system.

따라서, 본 발명의 의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어시스템은 열 렌즈 효과를 레이저 출력의 주파수 변화에도 불구하고 안정적으로 균일한 제어가 가능하도록 하는 효과가 있다.Therefore, the medical laser thermal lensing effect control system of the present invention has the effect of stably and uniformly controlling the thermal lensing effect despite the frequency change of the laser output.

또한, 본 발명은 기계적 스위치를 사용하여 열 렌즈 효과를 제어하도록 함으로써 제작 및 제어가 용이할 뿐만 아니라 비용적으로도 저렴한 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of realizing a system that is not only easy to manufacture and control, but also inexpensive in terms of cost by using a mechanical switch to control the thermal lens effect.

도 1은 종래의 기술에 따른 펄스 레이저 구동시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어시스템의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 기계적 스위치의 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 열 렌즈 효과 제어시스템의 동작에 따른 파형 예시도이다.
1 is a configuration diagram of a pulse laser driving system according to the prior art;
2 is a block diagram of a medical laser thermal lens effect control system according to the present invention;
3 is a schematic diagram of a mechanical switch according to the invention;
4 is a diagram illustrating waveforms according to the operation of the thermal lens effect control system according to the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe his invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the configuration shown in the embodiments and drawings described in the present specification is only the most preferred embodiment of the present invention and does not represent all the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, various It should be understood that there may be equivalents and variations.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어시스템의 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 전원공급부(power supply; 110) 및 마이크로프로세서 유닛(microprosesor unit; 120)을 포함하는 레이저 구동부를 구비한다.2 is a block diagram of a medical laser thermal lens effect control system according to the present invention. As shown in FIG. 2 , a laser driving unit including a power supply 110 and a microprocessor unit 120 is provided.

여기서, 레이저 매질(340, 430)에 여기 에너지를 주입하는 플래쉬 램프(140)와 레이저 매질에서 일차적으로 생성된 레이저 광을 공진시키는 리플렉터(reflector; 130)에 대해서는 본 발명에서 필요한 정도의 설명에 한하며 구체적인 설명은 생략한다.Here, the flash lamp 140 for injecting excitation energy into the laser medium 340 and 430 and the reflector 130 for resonating the laser light primarily generated in the laser medium are limited to the description required in the present invention. A detailed description will be omitted.

시드 레이저부(seed laser; 200)는 레이저 구동부의 구동신호에 의하여 레이저 다이오드(laser diode)가 일정한 중복적 주파수를 가지는 선 폭이 좁은 시드 광을 발생시켜 저전력 레이저 광을 발진하여 방사한다.A seed laser unit 200 generates seed light with a narrow line width having a constant overlapping frequency by a laser diode according to a driving signal of the laser driver, and oscillates and emits low-power laser light.

그러나, 시드 레이저부(200)로부터 입력되는 레이저 광을 의료용으로 사용하기에는 에너지가 낮아 이를 증폭하는 과정이 요구되며, 이를 위하여 레이저 광을 1차 증폭하는 제1 광 경로부(310~360), 제1 광 경로부(310~360)에서 증폭된 레이저 광을 2차 증폭하여 출력하는 제2 광 경로부(410~430)를 구비함으로써 낮은 에너지의 레이저 광을 의료용에 사용하기 적합한 정도의 에너지를 갖도록 한다.However, in order to use the laser light input from the seed laser unit 200 for medical purposes, the energy is low and a process for amplifying it is required. By having the second optical path units 410 to 430 for secondary amplifying and outputting the laser light amplified by the first light path unit 310 to 360, the low energy laser light has an energy suitable for medical use. do.

여기서, 1차 광 경로를 형성하는 제1 광 경로부는 시드 레이저부(200)에서 발진된 저전력 레이저 광을 45°반사거울(310)과 45°반사거울(320)에 의하여 레이저 광을 플래쉬 램프(140)의 방전에 의하여 레이저 광을 증폭하는 제1 레이저 매질(340)으로 입사시킨다.Here, the first optical path forming the primary optical path emits the low-power laser light oscillated by the seed laser unit 200 to the flash lamp ( By the discharge of 140), the laser light is incident on the first laser medium 340 amplifying.

이후, 제1 레이저 매질(340)의 출력인 선편광을 원편광으로 변환하는 1/4 파장판(350)을 거쳐 전반사 거울(360)에서 전반사되며, 전반사된 레이저 광을 원편광을 선편광으로 변환하는 1/4 파장판(350)을 거쳐 편광 방향에 따라 광의 투과 특성이 큰 차이를 보이는 특성을 이용한 광학필터인 편광자(polarizer; 330)에 입사된다.Thereafter, the linearly polarized light output from the first laser medium 340 is totally reflected in the total reflection mirror 360 through the 1/4 wave plate 350 that converts the circularly polarized light into circularly polarized light, and the total reflected laser light is converted into linearly polarized light. It is incident on the polarizer 330, which is an optical filter using the characteristic of showing a large difference in the transmission characteristics of light depending on the polarization direction through the 1/4 wave plate 350.

또한, 제2 광 경로부는 편광자(500)에서 입사되는 레이저 광을 반사시키는 2개 이상의 반사거울(reflector mirror; 410, 420) 및 반사거울(410, 420)에서 입력된 레이저 광을 입사받아 플래쉬 램프(140)의 방전에 의하여 레이저 광을 증폭하는 제2 레이저 매질(430)로 입사된다.In addition, the second light path unit receives the laser light input from two or more reflector mirrors 410 and 420 and the reflection mirrors 410 and 420 that reflect the laser light incident from the polarizer 500 to receive the flash lamp. It is incident on the second laser medium 430 amplifying the laser light by the discharge of 140 .

여기서, 제2 광 경로부의 2개 이상의 반사거울은 특정한 각도를 가질 필요없이 제2 레이저 매질(430)으로 레이저 광을 입사시킬 수 있는 조합이면 족하다.Here, the combination of two or more reflective mirrors of the second light path unit suffices as long as a combination capable of injecting laser light into the second laser medium 430 without having to have a specific angle is sufficient.

또한, 플래쉬 램프(140)의 방전에 의하여 레이저 광을 증폭하는 제1 레이저 매질(340) 및 제2 레이저 매질(430)은 Nd:YAG 로드(rod)인 것이 더욱 바람직하다.In addition, it is more preferable that the first laser medium 340 and the second laser medium 430 amplifying laser light by discharging the flash lamp 140 are Nd:YAG rods.

의료용 레이저에서 발생되는 열 렌즈 효과(thermal lensing effect)를 제어하기 위하여 제1 광 경로부에는 레이저 광의 입사를 선택적으로 차단 또는 허용하는 기계적 스위치(500)가 구비되어 열 렌즈 효과를 제어할 수 있도록 한다.In order to control the thermal lensing effect generated by the medical laser, a mechanical switch 500 for selectively blocking or allowing the incident of laser light is provided in the first optical path unit to control the thermal lensing effect. .

여기서, 기계적 스위치(500)는 도 2에서는 편의상 2개가 설치되는 것으로 예시하였으나, 제1 레이저 매질(340) 이전 또는 1/4 파장판(350)과 전반사 거울(360) 사이 1개가 설치되거나 2개를 모두 설치하는 것이 가능하며, 플래쉬 램프(140)의 방전 주파수와 실제 의료용을 사용될 피코 초 레이저 펄스의 주파수의 상호 관계에 의하여 결정되는 것이 일반적이다.Here, the mechanical switch 500 is illustrated as being installed in two for convenience in FIG. 2 , but one or two is installed before the first laser medium 340 or between the quarter wave plate 350 and the total reflection mirror 360 . It is possible to install all of them, and it is generally determined by the correlation between the discharge frequency of the flash lamp 140 and the frequency of the picosecond laser pulse to be used for actual medical purposes.

도 3은 본 발명에 따른 기계적 스위치의 개략도이다. 3 is a schematic diagram of a mechanical switch according to the present invention;

본 발명에서 기계적 스위치를 채택하고 있는 이유는 다음과 같다.The reason for adopting the mechanical switch in the present invention is as follows.

일반적으로 의료용 레이저에서는 플래쉬 램프 동작 주파수는 1 ~ 10Hz, 레이저 빔 크기는 2 ~ 10mm까지 가변하여 사용한다. 이중에서 플래쉬 램프 동작 주파수를 1Hz로 하는 경우에는 열 렌즈 효과를 무시할 수 있을 정도로 적다. 그러나 플래쉬 램프 동작 주파수를 8 ~ 10Hz로 증가시키는 경우에는 레이저 빔 발산각이 작아지므로 레이저 빔의 크기가 작아지고 출력의 변화가 발생되어 열 렌즈 효과 때문에 레이저 출력 및 레이저 출력 빔 크기를 조정하기 어려운 점을 해결하기 위하여 사용한다.In general, in medical lasers, the operating frequency of the flash lamp is 1 to 10 Hz, and the laser beam size is varied from 2 to 10 mm. Among them, when the operating frequency of the flash lamp is 1 Hz, the thermal lensing effect is negligible. However, when the operating frequency of the flash lamp is increased to 8 ~ 10Hz, the laser beam divergence angle becomes smaller, so the size of the laser beam becomes smaller and the output changes occur, making it difficult to adjust the laser power and laser output beam size due to the thermal lens effect used to solve

도 3에 도시한 바와 같이 기계적 스위치(500)는 전자석의 자극 및 자장을 교대로 발생시켜 영구자석에 회전운동을 유도하고, 영구자석의 회전운동에 따라 영구자석에 직접 연결된 셔터부분이 개폐되도록 하는 솔레노이드 셔터(solenoid shutter; 510)와 레이저 광을 차단하고 있는 상태에서 솔레노이드 셔터(510)의 동작에 의하여 레이저 광을 통과시키는 레이저 블록킹 바(laser blocking bar; 520)를 구비한다.As shown in FIG. 3, the mechanical switch 500 alternately generates magnetic poles and magnetic fields of the electromagnet to induce rotational motion in the permanent magnet, and according to the rotational motion of the permanent magnet, the shutter portion directly connected to the permanent magnet is opened and closed. A solenoid shutter 510 and a laser blocking bar 520 through which the laser light passes by the operation of the solenoid shutter 510 while blocking the laser light is provided.

또한, 기계적 스위치(500)에 형성되는 돌출부에 의하여 광의 차단에 여부에 의하여 회전을 검출하는 광센서(photo sensor; 530) 및 레이저 블록킹 바(520)의 회전에 따른 충격을 흡수하기 위한 쇼크 업소버(shock absorber; 540)를 추가로 구비한다.In addition, a shock absorber for absorbing the impact caused by the rotation of the optical sensor (photo sensor; 530) and the laser blocking bar (520) for detecting rotation depending on whether the light is blocked by the protrusion formed on the mechanical switch (500) ( A shock absorber; 540) is additionally provided.

여기서, 레이저 블로킹 바(520)는 디퓨져(diffuser) 기능을 갖는 플라스틱, 아세탈(acetal) 또는 일명 테프론으로 알려진 PTFE((Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나의 소재로 형성되는 것이 바람직하다.Here, the laser blocking bar 520 is preferably formed of any one material of plastic having a diffuser function, acetal, or PTFE (Polytetrafluoroethylene) known as Teflon.

도 4는 본 발명에 따른 열 렌즈 효과 제어시스템의 동작에 따른 파형 예시도이다. 일반적으로 의료용으로는 플래쉬 램프(140)가 1 내지 10Hz 사이에서 동작되며, 플래쉬 램프(140)가 8 ~ 10Hz의 주파수로 동작하는 경우에는 주파수에 따른 열 렌즈 효과의 차이가 작기 때문에 레이저 출력 주파수 및 레이저 빔 크기를 제어하기 위한 동작을 구분하면 다음과 같다.4 is a diagram illustrating waveforms according to the operation of the thermal lens effect control system according to the present invention. In general, for medical purposes, the flash lamp 140 operates between 1 and 10 Hz, and when the flash lamp 140 operates at a frequency of 8 to 10 Hz, the difference in the thermal lens effect depending on the frequency is small, so the laser output frequency and The operations for controlling the laser beam size are classified as follows.

- 출력 피코 레이저 주파수 1, 2, 4, 8Hz인 경우 플래쉬 램프 8Hz로 동작- When the output pico laser frequency is 1, 2, 4, 8Hz, the flash lamp operates at 8Hz

- 출력 피코 레이저 주파수 3, 9Hz인 경우 플래쉬 램프 9Hz로 동작- When the output pico laser frequency is 3 or 9 Hz, the flash lamp operates at 9 Hz.

- 출력 피코 레이저 주파수 5, 10Hz인 경우 플래쉬 램프 10Hz로 동작- When the output pico laser frequency is 5 or 10 Hz, the flash lamp operates at 10 Hz.

이중에서 의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어를 위한 피코 초 레이저의 발생과 관련된 동작을 설명하기 위해 도 4에서는 플래쉬 램프(140)가 8Hz의 주파수로 동작하는 경우 출력 피코 레이저 주파수가 1Hz인 경우(도 4a), 4Hz인 경우(도 4b) 및 8Hz인 경우(도 4c)를 예시하였다.In order to explain the operation related to the generation of the picosecond laser for controlling the laser thermal lens effect for medical use, in FIG. 4, when the flash lamp 140 operates at a frequency of 8 Hz, the output pico laser frequency is 1 Hz (FIG. 4a) , the case of 4 Hz (FIG. 4b) and the case of 8 Hz (FIG. 4C) are exemplified.

여기서, 파형 예시도상에 기재되어 있는 펄스 폭 및 지연 시간의 수치상의 기재는 다양한 변형례들이 존재하므로 예시에 불과한 것임을 참고하여야 한다.Here, it should be noted that the numerical description of the pulse width and the delay time described on the waveform example diagram is merely an example since various modifications exist.

우선, 도 4a의 플래쉬 램프(140)가 8Hz - 피코 레이저 1Hz인 경우에 대하여 간략히 설명하면 다음과 같다.First, a case where the flash lamp 140 of FIG. 4A is 8 Hz - 1 Hz pico laser will be briefly described as follows.

시드 레이저부(200)에서 하나의 시드 레이저 펄스(seed laser pulse)가 생성되는 경우 플래쉬 램프 트리거 신호(lamp trigger signal)는 플래쉬 램프(140)의 동작 주파수인 8Hz로 발생되고 이에 따라 플래쉬 램프의 펄스(lamp pulse)도 동일한 주파수인 8Hz로 점등된다.When one seed laser pulse is generated by the seed laser unit 200 , the flash lamp trigger signal is generated at 8 Hz, which is the operating frequency of the flash lamp 140 , and accordingly, the pulse of the flash lamp (lamp pulse) is also lit at the same frequency, 8Hz.

이후, 출력 피코 레이저 주파수가 1Hz인 경우에는 레이저 광을 기계적 스위치(500)의 레이저 블록킹 바(520)에 의하여 레이저 광을 차단한 상태를 유지하다가 마이크로프로세서 유닛(120)의 솔레노이드 셔터(510) 동작신호에 의하여 1Hz의 주파수로 레이저 광을 통과시켜 1차 증폭된 레이저 광을 편광판(330)에 입사시켜 1차 증폭된 레이저 광이 제2 광 경로부로 전달되도록 하고, 이를 2차 증폭하여 시드 레이저 펄스에 비하여 거대 펄스인 1Hz 주파수로 피코 레이저 펄스(pico laser pulse)가 출력되도록 한다.Thereafter, when the output pico laser frequency is 1 Hz, the solenoid shutter 510 of the microprocessor unit 120 is operated while maintaining the state in which the laser light is blocked by the laser blocking bar 520 of the mechanical switch 500 . The first amplified laser light is incident on the polarizing plate 330 by passing the laser light at a frequency of 1 Hz according to the signal, so that the firstly amplified laser light is transmitted to the second optical path unit, and the second amplified amplified seed laser pulse In contrast, a pico laser pulse is output with a frequency of 1 Hz, which is a huge pulse.

여기서, 피코 레이저 펄스의 파형 발생에 소요되는 지연시간은 시드 레이저 펄스 발생을 위해 레이저 다이오드가 구동된 후의 지연시간에 해당된다.Here, the delay time required for generating the waveform of the pico laser pulse corresponds to the delay time after the laser diode is driven to generate the seed laser pulse.

이하에서는 도 4a와 중복되는 설명은 간략하게 기재하여 설명한다.Hereinafter, descriptions overlapping those of FIG. 4A will be briefly described.

도 4b의 플래쉬 램프(140)가 8Hz - 피코 레이저 4Hz인 경우에는 4개의 시드 레이저 펄스가 발생되고 이에 따라 마이크로프로세서 유닛(120)의 솔레노이드 셔터(510) 동작신호에 의하여 4Hz의 주파수로 레이저 광을 통과시켜 1차 증폭된 레이저 광을 편광판(330)에 입사시켜 1차 증폭된 레이저 광이 제2 광 경로부로 전달되도록 하여 이를 2차 증폭하여 시드 레이저 펄스에 비하여 거대 펄스인 4Hz 주파수로 피코 레이저 펄스가 출력되도록 한다.When the flash lamp 140 of FIG. 4b is 8Hz - pico laser 4Hz, four seed laser pulses are generated, and accordingly, the laser light is emitted at a frequency of 4Hz by the operation signal of the solenoid shutter 510 of the microprocessor unit 120. The first amplified laser light passing through is incident on the polarizing plate 330 so that the firstly amplified laser light is transmitted to the second optical path part, and the second amplified pico laser pulse with a frequency of 4Hz, which is a huge pulse compared to the seed laser pulse. to be output.

또한, 도 4c의 플래쉬 램프(140)가 8Hz - 피코 레이저 8Hz인 경우에는 8개의 시드 레이저 펄스가 발생되고 이에 따라 마이크로프로세서 유닛(120)의 솔레노이드 셔터(510) 동작신호에 의하여 8Hz의 주파수(개방 상태)로 레이저 광을 통과시켜 1차 증폭된 레이저 광을 편광판(330)에 입사시켜 1차 증폭된 레이저 광이 제2 광 경로부로 전달되도록 하여 이를 2차 증폭하여 시드 레이저 펄스에 비하여 거대 펄스인 8Hz 주파수로 피코 레이저 펄스가 출력되도록 한다.In addition, when the flash lamp 140 of FIG. 4c is 8 Hz - pico laser 8 Hz, 8 seed laser pulses are generated, and accordingly, a frequency of 8 Hz (open state), the primary amplified laser light is incident on the polarizing plate 330, so that the primary amplified laser light is transmitted to the second optical path part, and the amplified secondary is a giant pulse compared to the seed laser pulse. Let the pico laser pulse be output with a frequency of 8Hz.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been illustrated and described with reference to preferred embodiments as described above, it is not limited to the above-described embodiments, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains within the scope not departing from the spirit of the present invention Various changes and modifications will be possible.

110 : 전원공급부 120 : 마이크로프로세서 유닛
130 : 리플렉터 140 : 플래쉬 램프
200 : 시드 레이저부
310, 320, 350 : 45°반사거울
330 : 편광판 340 : 제1 레이저 매질
360 : 전반사 거울
410, 420 : 반사거울
430 : 제2 레이저 매질
500 : 기계적 스위치 510 : 솔레노이드 셔터
520 : 레이저 블록킹 바 530 : 광센서
110: power supply 120: microprocessor unit
130: reflector 140: flash lamp
200: seed laser unit
310, 320, 350 : 45° reflection mirror
330: polarizer 340: first laser medium
360: total reflection mirror
410, 420: reflection mirror
430: second laser medium
500: mechanical switch 510: solenoid shutter
520: laser blocking bar 530: optical sensor

Claims (6)

의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어 시스템에 있어서,
전원공급부 및 마이크로프로세서 유닛을 포함하는 레이저 구동부;
상기 레이저 구동부의 구동신호에 의하여 일정한 중복적 주파수를 가지는 선 폭이 좁은 시드 광을 발생시켜 저전력 레이저 광을 발진하여 방사하는 시드 레이저부;
상기 시드 레이저부로부터 입력되는 레이저 광을 1차 증폭하는 제1 광 경로부;
상기 제1 광 경로부에서 증폭된 레이저 광을 2차 증폭하여 출력하는 제2 광 경로부로 구성되며,
상기 제1 광 경로부에는 상기 레이저 광의 입사를 선택적으로 차단 또는 허용하는 기계적 스위치가 구비되는 것을 특징으로 하는 의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어 시스템.
A medical laser thermal lens effect control system comprising:
a laser driving unit including a power supply unit and a microprocessor unit;
a seed laser unit oscillating and emitting a low-power laser light by generating a seed light having a narrow line width having a constant overlapping frequency according to a driving signal of the laser driver;
a first optical path unit for primary amplification of the laser light input from the seed laser unit;
and a second optical path unit for secondary amplifying and outputting the laser light amplified by the first optical path unit,
Medical laser thermal lens effect control system, characterized in that the first optical path portion is provided with a mechanical switch that selectively blocks or allows the incident of the laser light.
제1항에 있어서,
상기 제1 광 경로부는 시드 레이저부에서 발진된 저전력 레이저 광을 반사하는 2개의 45°반사거울, 편광자, 플래쉬 램프의 방전에 의하여 상기 레이저 광을 증폭하는 제1 레이저 매질, 1/4 파장판 및 전반사 거울로 구성되며, 제2 광 경로부는 편광자에서 입사되는 레이저 광을 반사시키는 2개 이상의 반사거울 및 상기 반사거울에서 입력된 레이저 광을 입사받아 플래쉬 램프의 방전에 의하여 레이저 광을 증폭하는 제2 레이저 매질로 구성되는 것을 특징으로 하는 의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어 시스템.
According to claim 1,
The first optical path unit includes two 45° reflective mirrors reflecting the low-power laser light oscillated from the seed laser unit, a polarizer, a first laser medium amplifying the laser light by discharging the flash lamp, a quarter wave plate, and Consisting of a total reflection mirror, the second light path unit receives two or more reflection mirrors that reflect laser light incident from the polarizer, and a second that receives laser light input from the reflection mirror and amplifies the laser light by discharging the flash lamp. A medical laser thermal lensing effect control system, characterized in that it consists of a laser medium.
제2항에 있어서,
상기 기계적 스위치는 제1 레이저 매질 이전 또는 1/4 파장판과 전반사 거울 사이중 어느 하나 이상의 경로상에 설치되는 것을 특징으로 하는 의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어 시스템.
3. The method of claim 2,
wherein the mechanical switch is installed on at least one path before the first laser medium or between the quarter wave plate and the total reflection mirror.
제2항에 있어서,
상기 제1 레이저 매질 및 상기 제2 레이저 매질은 Nd:YAG 로드인 것을 특징으로 하는 의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어 시스템.
3. The method of claim 2,
The medical laser thermal lensing effect control system, characterized in that the first laser medium and the second laser medium are Nd:YAG rods.
제1항에 있어서,
상기 기계적 스위치는 솔레노이드 셔터, 레이저 블록킹 바, 상기 기계적 스위치의 회전을 검출하는 포토센서 및 상기 레이저 블록킹 바의 회전에 따른 충격을 흡수하기 위한 쇼크 업소버로 구성되는 것을 특징으로 하는 의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어 시스템.
According to claim 1,
The mechanical switch is a medical laser thermal lens effect control, characterized in that it is composed of a solenoid shutter, a laser blocking bar, a photosensor for detecting the rotation of the mechanical switch, and a shock absorber for absorbing the impact caused by the rotation of the laser blocking bar system.
제5항에 있어서,
상기 레이저 블로킹 바는 디퓨져 기능을 갖는 플라스틱, 아세탈 또는 테프론 중 어느 하나의 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 의료용 레이저 열 렌즈 효과 제어 시스템.
6. The method of claim 5,
The laser blocking bar is a medical laser thermal lens effect control system, characterized in that it is formed of any one material of plastic, acetal, or Teflon having a diffuser function.
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