TW445688B - Laser radiation device employing a fiber laser capable of emitting a laser beam including two or more wavelength components - Google Patents

Description

4456 8 8 五、發明說明（1) 發明_背景 本發明係關於一種雷射輻射护署 ήχ 装置尤其關於採用伞蛐 而能夠發出包含兩個或更多個波長分量之雷 相關技藝之銳.明 以雷射光束照射物體 際應用於金屬處理、半導 分雷射輻射裝置中所使用 含一波長分量。一雷射光 一活體等）間之作用決定 輻射裝置之選定振盪波長 收係數隨其各部分（蛋白 例如，2 y m能帶雷射光束 能帶雷射光束已知適用於 光束已知適用於精密切口 適用於正常切口。目前實 # m能帶之C〇2雷射振盪器 中’雷射輻射裝置所能夠 量。然而，例如在外科雷 用一雷射輻射裝置，其能 量之雷射光束，俾同時獲 _ 射輕射裝置’目前已廣為實 體處理、醫療等領域中。絕大部 f雷射，其發出之雷射光束僅包 束與一物體（金屬、一半導體、 於雷射光束之波長，因而一雷射 決定於所希之作用。一活體之吸 質、脂肪、骨骼、水等）而變。 已知適用於漱組織之凝結，9m 牙齒骨質之穿孔，能帶雷射 ’而10/ίΐπ能帶雷射光束等已知 際使用之一種外科雷射刀設有10 。如上所述’在絕大多數情形 發出之雷射光束僅包含一波長分 射刀之領威中’亦可能實施與使 夠發出包含兩個或更多個波長分 得兩種或更多種效果。

I m 第6頁 4 45 6 8 8 五、發明說明（2) 圖1為一示意圖，顯示一習用雷射輻射裝置，可用以 發出包含兩個或更多個波長分量之雷射光束。圖1中所示 之雷射韓射裝置31包括一第一雷射裝置21、一第一準直透 鏡23、一第二雷射裝置24、一第二準直透鏡2 6、一二色鏡 27、一全反射鏡29、及一聚焦透鏡3〇。 具有不同振盪頻率之第一雷射裝莨21與第二雷射裝置 24，分別發出一第一雷射光束22與一第二雷射光束25。分 別由雷射裝置21與24發出之第一雷射光束22與第二雷射光 束25，分別藉第一準直透鏡23與第二準直透鏡26形成準直 光束，俾無損失地在固定方向中傳播，藉二色鏡27結合在 一起，被全反射鏡29引導（反射），然後通過聚焦透鏡 3 0，照射於物體11上。此二波長分量（亦即第一雷射光束 22與第二雷射光束25 )之特徵，如強度，可藉分別控制第 一雷射裝置21與第二雷射裝置24而改變。二色鏡27對於第 一雷射光束22,具有高透射度（透射比），且對於第二雷 射光束2 5，具有高反射比。 在上述雷射輻射裝置31當做^^射刀之情形，一3 能帶雷射光束（其適用於活體之精密切口）與一 2#讯 能帶雷射光束（其適用於藉蛋白質之變質達成組織凝結與 止血）之結合為一理想選擇。在此情形中，一摻雜铒之/、— YAG (说鋁石榴石）晶體雷射，具有藉一97〇⑽雷射二極體yj 所激發之H4 //m振盪頻率，可當做第一雷射裝置21，且 共摻雜ϋ鈥之YLE .(氟化紀链）^體雷射具有藉__97Qnm雷 射一極體所激發之念瓜振盪頻率，可當做第二雷射裝

4 45 6 B 8 五、發明說明（3) 置24。若更須結合一第三雷射光束（具有另一振盪頻率之 另一雷射裝置所產生者）至經結合之雷射光束28，其結合 可藉增加類似於二色鏡27之結合裝置達成。 如上所述’藉採用雷射裝置21與24之雷射輻射裝置 31，應用於外科雷射刀，即可能同時施加兩種或更多種效 果（其中舞一效果為每一波長分量之特徵）於物體上。亦 可能決定於物體與所希效果，藉控制二雷射裝置21與24 , 而改變每-波長分量（如強…特徵，因：置丄控 制二雷射裝置21與24 ,能夠以最佳方式設定結合雷射光束 中每一波長分量之強度。

然而，在兩個或更多個 在相同方向受引導之情形中 的各光軸，可能於結合時未 傳播特徵隨發出波長分量之 雷射光束聚焦於物體上時， 度之變化。再者，雷射輻射 然為可見光束，因而不易核 束之位置（聚焦雷射光束照 裝置需設有兩個或更多個雷 (雷射輻射裝置之主要部分 耗大，且雷射輻射裝置必然· 不同雷射光束結合於一起，且 ’具有不同波長之各雷射光束 對正。而且’每一波長分量之 雷射裝置而變’因而尤其當各 可能在物體上發生未對正與強 裝置所發出之雷射光束，^必 對與調整物體上各聚焦雷射光 射點）。而且’上述雷射輻射 射裝置，因此，雷射光束來源 )所必須之成本加倍，能源消 具有大尺寸J 發明概要 4 4 5 b 〇 . 445 6 8 b 五、發明說明（4) f.. ·· 因而，本發明之主丨考目貧.在於提供一 其能夠產生與發出包含兩個或更多個波長 束’並在均勻與穩定之照射狀況中，將此 長分量，以同軸方式施加於物體上。 本發明$ 一_£的在於提供一雷射輻射 生與發出包含兩個或更多個波長分量之一 此兩個或更多個波長分量，施加於物體上 造成本、低操作成本、s小尺寸加以實現 本發明另一’目的在於提供一雷射輻射 生與發出包含兩個或更多個波長分量之一 此兩個或更多個波長分量，施加於物體上 置之使用者能夠無易着見輿辨、識物體上雷 (亦即聚焦光束照射點）。 依本發明之第一樣態，其提供一雷射 一激光放射裝置、一光纖雷射裝置、及一 激光放射裝置產生與發出激光。在此光纖 雜雷射離子之一光纖受激光放射裝置所發 因而產生包含兩個或更多個波長分量之雷 導裝置引導光纖雷射裝置所產生之雷射光 與方向。 依本發明之第二樣態，係於第一樣態 置’更包含一光束形成裝置’用以形成受 導之雷射光束。 依本發明之第三樣態，係於第二樣態 雷射輻射裝置， 分量之一雷射兔 兩個或更多個波 裝置，其能夠產 雷射光束，並將 ’且能夠以 〇 裝置’其能夠產 雷射光束，並將 ，且雷射輻射裝 射光束之照射點 輻射裝置，包含 光束引導裝置》 雷射裝置中，摻 出激光之激發， 射光束。光束引 束至所希之位置 中之雷射輻射裝 光束引導裝置引 中之光束形成裝 4456 8 8

五、發明說明（5) 置’使雷射光束聚焦，俾使包含 一聚焦雷射光束施加於一物體上。個或更多個波長分量之 依本發明之第四樣態，係於第_ 置’獨立地控制物體上各波長分二樣態中之光束形成裝 點之區域。 之形狀與/或光束照射 依本發明之第五樣態，係柃 — 置’更包含一光束調變裝置，用r —樣態中之雷射輻射裝 之每一波長分量的光學特徵。从調變包含於雷射光束中 依本發明之第六樣態，係於 ή

置，包括一個或更多個濾'光器，五樣態中之光束調變裝 波長分量之功率。 、能舜改變一個或更多個 依本發明之第七樣態，係於 置，包括兩個或更多個反射裂置 樣態中之光束引導裝 構型中。 ’其係安排於一多關節臂 係於第一樣態中之光束引導裝 依本發明之第八樣態 置中以一引導光纖實施。 依本發明之第九樣態，係於 0Μ. 66 ώ ^ i Ί 置以光纖雷射裝置之光纖實施。、 ? ?導裝 ，本發明之第十樣態’係於第一樣態中之雷射輻射裝 4 ^ &包含一指不光束放射裝置。此指示光束放射裝置產 泰發出一指示光朿，用以在物體上顯示雷射光束之光軸 或田射光束之照射點。 依本發明之第Η樣態，係於第十祿態中之雷射輻射 裝置，更包含一指示光束結合装置，用以同軸地結合指示

Jf，b ^4 45 6 8 8

依本發 裝置所產生 見光束，且 束。 明之第 雷射光 此等可 十四樣態，係令第十樣態中之光纖雷射 束之各波長分量中的一個或更多個為可 見光束中的一個或更多個係做為指示光 依本發明之第十五樣態，係於第十樣態中之雷射輻射 裝置’更包含一指示光束反射監視裝置。此指示光束反射 •監視裝置，藉指示光束在照射點之反射強度’即時監視照 射點處之物體狀況。 依本發明之第十六樣態，係令第一樣態中之一種或更 多種稀土離子摻雜於光纖雷射裝置之光纖中，做為雷射離 子。

依本發明之.第十七樣態，係於第一樣態_之激光放射 裝置’包括一個或更多個光源，並產生與發出包括兩個或 更多個波長分量之激光。 依本發明之第十八樣態，係令第一樣態中光纖雷射裝 置之光纖摻雜鈥離子與鍤離子。 依本發明之第十九樣態，係令第一樣態中光纖雷射裴

第11頁 44^6885b° 五、發明說明（7) 置之光纖掺雜鈥離子做為雷射離子，且摻雜铥離子之一光 纖連接至光纖雷射裝置之光纖，用以發出一 480 ηπι能帶之 指示光束，以顯示物體上雷射光束之光軸或t雷射光束之 照射點。 依本發明之第二十樣態’係令第一樣態中之鈥離子係 摻雜於光纖雷射装置之光纖，做為雷射離子，激光放射裝 置產生與發出激光，包括890nm能帶之激光與/或i.iym能 帶之激光’且光纖雷射裝置之光纖所發出雷射光束至少包 括一 能帶分量與一 2ym能帶分量。 依本發明之第二十一樣態’係令第二十樣態中光纖雷 射裝置之光纖更發出一個或更多個雷射光束與/或5 5 〇nm能 帶之與/或一 640 nm能帶之螢光。 依本發明之第一十一樣態’係令第一樣態中之鐘離子 摻雜於光纖雷射裝置之光纖中，且光纖雷射裝置之光纖所 發出雷射光束至少包括兩個或更多個波長分量與具有 480nm能帶之一雷射光束或螢光。 較佳f施例之說明 現在參閱各附圖，洋細說明依本發明之各較佳實施 例。

一實施例之一雷射 包含一光纖雷射裝

圖2為一示意圖，顯示依本發 輻射裝置。 圖2中所示之光纖雷射輻射裝 置12

4456 8 8 五、發明說明（8) --- 置14、一第一光束形成部分7、一光束引導部分13、及— 第二光束形成部分10。 光纖雷射裝置14設有一光纖4做為增益介質。光纖4之 長度與蕊徑例如為2πι與10 "πι。光纖4係由'王晏包含氟化鍅 (〜40% )之氟化玻璃形成。光纖4之蕊摻雜稀土離子（例 如0.2 5wt^T鈥離子），做為雷射離子。 —全反射元件3依附於光纖4之一端，且一激光放射部 分1 (―雷射二極體（LD)或一光纖)經由全反 射元件3面對光纖4之末端。激光放射部分1發出89〇nnu|^ 或1 _ 能帶(其相應於欽離子之吸收能帶）之激光2。 因此’光攀4之蕊中雜的鈥離+被激發，且因而由於 級聯振蘯’在光纖4中產生包含二波長分量（3 能帶與2 A m能帶）之束。 全反射元件3例如以一二色鏡實施。全反射元件3以高 透射度透射激光放射部分1 (雷射二極體或光纖Raman雷射 ·)發出之890nm能帶之激光2或1.1#ηι能帶之激光2，卻以 鬲反射比’反射光纖4中所產生雷射光束之3 #πι能帶分量 與2 能帶分量。全反射元件3與依附於光纖4另一端之部 分反射元件5，形成一雷射共振器〇部分反射元件5之反射 比為4%左右（Fresnel反射）。 附帶而言’圖2中所示光纖雷射裝置14之基本組成與 基本原理，已詳述於曰本專利申請公開第HEJ (本發明之發明人與申請人所提出者）。 光纖雷射裝置14所發出之雷射光束6，包含3 Am能帶

第13頁 445 6 8 8 五、發明說明（9) :量與2# m能帶分量，其藉第一光束形成 =鍺透鏡：形成-準直光束，然後供給至光Γ引導、Λ 。第一光束形成部分7之鍺透鏡設有相對於 能1 Μ能帶無反射性之各塗層，4皁高 能帶與2 6。銼斜彳平以南透射度透射雷射光束 量的折的折射率幾乎與對於2 _能帶分 鍺透錄rirs =，因而，雷射光束6之此二波長分量通過 光束形成部分7) I，成為具有相同傳 播特徵之一準直光束的各分量。 光束引導部分13包括一光束調變部分8、一全反射元 ιί« ilu 件9 &决門15。準直雷射光束6輸入至光束引導部分 13，其3 能帶分量與2wm能帶分量的雷射功率比約為 50:50。光束調變部分8以濾光器等實施，其將該功率比調 變為例如60:40，俾在一物體11 (例如小動物之皮膚等） 上能夠獲得所希之效果。準直雷射光束6之雷射功率比經 .光束調變部分8加以適當調變後，被全反射元件9 (例如一 鍍金反射鏡）反射，然後通過快門1 5，供給至第二光束形 成部分1 0。 供給至第二光束形成部分1 0 (其例如亦為一鍺透鏡） 之雷射光束δ經聚焦’並施加於物體丨丨上。光纖雷射輕射

裝置1 2之使用者可任意藉操作快門i 5，而開關雷射之照 射。 根據本案發明人以兔皮膚當作物體U之實施結果，在 雷射光束6聚焦與施加位置之皮膚處，可同時看見皮膚上 與聚焦光束一樣大之一精密切口 （3能帶分量之效果）

第14頁 d456 8 8 五、發明說明（ίο) 與因蛋白質變質而產生之止血（2#m能帶分量之效果）。 本案發明人亦以三種方式，施加雷射光束6於（活體 )兔肝表面。當僅施加3仁m能帶分量於肝表面時，可見到 流血之穿孔或切口。當僅施加2以m能帶分量時，肝表面上 一厚凸凝結層’然而’其穿孔/切口之速率低。當同時施 加能帶分量與2从m能帶分量時，形成適當厚度之凝結

層’並在肝表面上’以理想速率精形成密切口或穿孔，且 達到止血效果。 ^精密切口之範圍與蛋白質凝結層之範圍，隨第二光束 形成部分10與物體Η間之距離而變，亦即決定於各波長分_ 量聚焦光束照射點之大小。改變第一光束形成部分7與第 二光束形成部分1 〇中各光學元件之組合，亦能夠改變此等 範圍。 例如’當採用藍寶石透鏡與氟化舞透鏡之組合，當做 第一光束形成部分7時，由於焦距之波長相依性為每一透 ^材料之特性，雷射光束6中3 //m能帶分量與2 //κι能帶分 量能夠分別形成一準直光朿與一稍微加寬光束，因而物體 11上2只m能帶分量的聚焦光束照射點直徑能夠大於3以m能 帶分量者。

具有如上所述組成之光纖雷射輻射裝置12，能夠發出 包含二波長分量（3#m能帶分量與2 /zm能帶分量）之雷射 光束6，但不損及此二波長分量之同軸度。因此，縱使物 體Π具有一不平坦表面，雷射光束6之二波長分量亦能夠 輕易且正確地施加於物體1 1之任一點上。

第15頁 4 45 6 B B 五'發明說明（11) 快在圖2所示之光纖雷射輻射裝置12中，全反射元件9、 置^ 15、及第二光束形成部分1〇，可形成光纖雷射輻射裝 2之—單元或組件’且此單元能夠任意在z方向（在圖2 ,示之座標系統16中）移動。而且，此單元中之第二光束 成㈤分10可設計為能夠在圖2所示之X方向中移動。因 在’包含二同軸波長分量之雷射光束6，能夠施加於物體 ，面的一理想位置上，將聚焦雷射光束6之最適當（或 有致）點置於物體11之理想位置上。 圖3為一示意圖，顯示依本發明第二實施例之雷射輻 1裝置。雖然第一實施例之光纖雷射輻射裝 2部分則包含-全反射元件9 (圖2)，圖3所;^束引 .臂構型中之複數個全反射S件。圖3A中所示H束多關節 分13包含複數個全反射元件9與17、一光束調變部八導部 —快門15。藉全反射元件9與17之多關節臂 :、、及 步增進雷射光束6之位置/方向控制性β 進― 圖4為一示意圖，顯示依本發明第三實施例之恭 射裝置。雖然第二實施例（圖3)之光纖雷射輻射:射輻 18 ’藉具有多關節臂構型之光束引導部分Ua，辨装置 光束6之位置/方向控制性，圖4所示之光纖粉雷射 〇卻設有包含一引導光纖40之一光束引導繁部雷八 1 =射裝置 •引導雷射光束6。 Ώ ’用以 引導光纖40可由對於雷射光束6具有—叙而u 材料形成’且具有高機械強度。氟化玻嘴 齡致之 、、、，、、藍寶石纖

第16頁 Λ A6 ο 〇 五、發明說明（12) 匕纖維、中空導波纖維等皆可做 維、硫族化合纖維、 為引導光纖40。 在圖4所示之光纖雷射輕 係包含於第一光束形成部分7 ^裝置41中’光束調變部分8 部分7包含使雷射光束6形成—、°圖4所示之第—光束形成 束調變部分8、及用以結人命^準直光束之一準直透鏡、光 焦透鏡。 。雷射光束6與引導光纖40之一聚

僅經由部分反射元件5亦 A 接在一起。在此情形中’ # '此將光纖4與引導光纖40連 束形成部分10中，因而能J以:调變部分8可包含於第二光 量間之雷射功率比。 目同方式任意控制二波長分 如上述實例中所示，# 夠以各種方式放置與連接。制如田射裝置中之各組件能 有引導光纖40之各種功能盥特，=採用之光纖4亦可具 雷射放射端直接連接至實例中’光纖4之 /ΜΛ 包括光束調變部分8之光束形成部 .刀10。㈣15亦可包含於光束形成部分1〇中。 η-示意圖’顯示依本發明第五實施例之雷射輻 :裝置。杈之第一實施例（圖2)之光纖雷射輻射裝置， =所不之光纖雷射輻射裝置50更包括一指示光束放射部 分51 :指示光束放射部分51所放射之一指示光束52，在全 •反射το件9處，與雷射光束6混合，包含指示光束52之雷射 光束6藉第二光東形成部分丨〇將其聚焦，然後施加於物體 U ^表面。我們使用氦氖雷射（波長：544nm或633nm )做 為指不光束放射部分51。全反射元件9係以鍍有電介多層

1 4456 8 ο 五、發明說明（13) 材料之反射鏡實。全反射元件9對於雷射光束6具有高反射 比’且對於指示光束52具有高透射度（透射比），因而使 用者能夠看見物體11表面上之指示光束52。指示光束52須 為可見光’或其波長能夠被電子照相機等之影像檢取裝置 辨識。 由於指示光束52，光纖雷射輻射裝置50之使用者能夠 輕易看見與辨識物體11上之雷射光束6的照射點。因此， 使用者能夠正確地移動物體11上之雷射照射點，同時保持 雷射光朿6之照射。

附帶而言，藉量測雷射照射點處指示光束5 2之反射強 度，即可監視雷射照射點處物體11之狀況（亦即監視雷射 照射之效果）。 亦可結合第四實施例與第二實施例，亦即，圖5中所 示光纖雷射輻射裝置50之光束引導部分13，能夠以圖3所 示具有多關節臂構型之光束引導部分13取代。

第四實施例與第三實施例亦可結合在一起β為了在圖 4中所示之第三實施例的光纖雷射輻射裝置4〇中設置第四 實施例之指示光束52，在引導光纖40上固定適於指示光 52波長與雷射光束6波長之光耦合器’使指示光束放射部 分51所放射之指示光束52與雷射光束6耦合。當然，第^ 實施例亦能夠與第二實施例結合。 圖6為一能階圖’用以說明依本發明第五實施例之雷 射輻射裝置的操作。雖然第四實施例（圖5)之光纖雷 輕射裝置更採用指示光束放射部分51，以產生指示光束’

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52，但亦可能讓光纖4產生指示光束52，並以與雷射光束6 同軸之方式放射指示光束52。 圖6顯不欽離子之能階。在採用89〇n[n能帶之激光2 (6/ )之情形’鈦離子自其基態被激發至89〇ηπι能帶之受 激能階61。自此89〇nm能帶之受激能階61，先產生一非輻 射性躍遷64，繼而發生包含3#m能帶雷射躍遷66與2从11]能 帶雷射躍遷67之級聯振盪。在此情形，亦發生89〇11111能帶 受激狀態吸收62，且於非輻射性躍遷63後，自55〇rm能帶 受激能階發生550 nm能帶放射躍遷69。 類似於890nm能帶激光60之情形，在採用1;1 能帶 激光2 ( 65 )之情形中’亦產生包含3能帶雷射躍遷66 與2 /ζιη能帶雷射躍遷67。在此情形，亦依序發生第一 I! y m能帶受激狀態吸收7 〇、非輻射性躍遷7 2、及第二1. 1以 in月b ▼受激狀癌吸收71 ’然後’自55〇nm能帶之受激能階 68 ’發生550nm能帶之放射躍遷69。

在上述受激過程中，550nm能帶放射躍遷69之機率小 於3 能帶雷射躍遷66與2仁m能帶雷射躍遷67之機率，且 5 5 Onm能帶之放射躍遷6 9所放射者在大多之情形中為榮 光。然而，由於5 5 0 nm能帶放射躍遷6 9所發出之光與雷射 光束6同轴，故550nm能帶之光能夠做為指示光束52。 因此，在第一、第二、及第三實施例之光纖雷射輻射 裝置12、18、及41中，可讓光纖雷射裝置14之光纖4 (亦 .即增益介質）包含用以發出一可見指示光束52之指示光束 敌射部分51。亦可能藉讓激光放射部分1發出89〇nm能帶之

第19頁 445〇 445S β δ 五、發明說明（15) 激光60與1·1 能帶之激光65，並控制此二激光之強度 比’而控制550nm能帶放射躍遷69之放射強度。 隨同鈥離子（亦即雷射離子）’共摻雜其他稀土離子 如鐘離子至於光纖4中，亦可獲得具有其他波長之榮光， 此螢光亦可做為指示光束5 2。例如，當以1 _ 1 # m能帶之激 光2激發鍤離子時，於三次激發躍遷後，亦能夠獲得48〇nm 藍螢光。 雖然在上述實例中，鋰離子係與鈥離子共摻雜於同一 光纖4中’但藉連接摻雜鋰離子之光纖至包含鈥離子做為 雷射離子之光纖4，亦可獲得相同之480nm藍螢光。 若光纖雷射裝置14中之全反射元件3與部分反射元件 5，對於鈥離子所產生之55〇nro光或鋰離子所產生之48〇nm .光，具有適當反射比，則可讓光纖當射裝置14中發生第三 雷射振盪。 一 雖然在上述各實施例中，係以鈥離子摻雜至光纖4 中，做為雷射離子，以獲得包含3"m能帶分量與2#m能帶 分量之雷射光束6，但亦可使用其他稀土離子，如鍤離 •子、铒離子、鏡離子、镨離子等做為雷射離予。

本案發明人曾實際製造如圖4中所示之光纖雷射輻射 裝置41 ,並使部分反射元件5相對於3 能帶、2 能 帶、及550nm能帶，具有適當反射比。結果，可觀察到此 .二能帶中之三種雷射振盪。當雷射二極體之總功率為i〇ff 時，3/zm能帶分量、2从m能帶分量、及55〇nm能帶分量之 雷射功率分別為3W、及5mff。在此實驗中，一89〇践能

af 445V d45^ 8 8 五、發明說明（16) 帶雷射二極體與一 1.1 μιη能帶雷射二極體一起做為激光放 射部分1。第二光束形成部分10以三個藍寶石透鏡之组合 實施，因而在物體11之表面上，可觀察到三個波長分量之 三個同軸聚焦光束照射點’其具有相同之直徑。藉監視自 兔皮膚表面反射之5 50 nm能帶指示光束52的反射強度，即 可即時監視兔皮膚碳化之進度。 圖7為一示意圖，顯示本案發明人實驗結果之一實 例。在此實驗中，第一光束形成部分7與第二光束形成部 分1 0，皆以藍寶石透鏡與氟化鈣透鏡之組合加以實施。如 圖7中所示’在兔皮膚85上’可獲得二圓形同軸光束照射 點：3 /z m能帶雷射光束81之聚焦光束照射點，其直徑為 100 Mm ’與2 /zm能帶雷射光束82之聚焦光束照射點，其直 徑為200/zm。在兔皮膚85直線移動同軸雷射光束·，即可3 能帶雷射光束81所產生精密切口83之二侧，皆形成2以 m能帶雷射光束82所產生之凝結層84，因而伴隨精密切 口 ’可產生足夠之止血效果。

此實驗（自放射激光至照射物體i丨）中光纖雷射輻射 裝置41之電光轉換效率為1〇%，遠高於圖1所示習用雷射輻 射裝置31者（小於1% )。而且，較之圖1所示之習用雷射 ，射裝置31 (採用二雷射裝置21與24以獲得二所希波長分 1)，本發明雷射輻射裝置（採用光纖雷射裝置14而能夠 發出包含兩個或更多個波長分量之雷射光束）之尺寸可減 半。再者’相對於圖】所示包括二雷射裝置21與24之習用 雷射輻射裝置31的製造成本，本發明雷射輻射裝置僅包含

第21頁 “，4456 8 8 五、發明說明（π) 一光纖雷射裝置14 ’故其製造成本約可減半。 如上所述’藉依本發明之雷射輻射裝置，可以同轴方 式放射包含兩個或更多個具有特徵功效之波長分量的雷射 光束至物體上。物體11上各波長分量聚焦光束照射點之形 狀與區域’可藉第二光束形成部分10，任意獨立控制，且 藉光束調變部分8 ’可獨立改變各波長分量之雷射功率。 因此，在金屬處理、半導體處理、醫療等領域，能夠實現 使用具有不同效果之兩個或更多個波長分量的新穎雷射處 理方式。

雷射光束中之雨個或更多個波長分量，係以同軸方式 由光纖雷射裝置14發出，受光束引導部分13、13Α、或13β 引導’以維持其同軸度’而施加至物體11之同一點上。因 此’縱使物體Π具有一不平坦表面，兩個或更多個波長分 篁亦能夠輕易且正碟地施加於物體11之任一點上，而不喪 .失其同軸度。 … -., 保採用第二光 办成η卩分10 (I焦透鏡）使待施加於物.體11上之雷射光 6聚焦，但亦可不使用聚焦透鏡，而使用直接來自於光束 引導部分13、13Α、或13Β之雷射光束6。 附帶而言，雖然在上述各實施例中

在依本發明之雷射輻射裝置中，可使用一光纖雷射裝 -斛丢以獲知ί個或更多個波長分量，而無需使用相應於 ::波長分量之兩個或更多個雷射裝置。因此，可減少 β2光學部分之數量，因而可減少成本雷射輻射裝置之 成本與尺寸，且可増加裝置之製造效率。

第22頁 ' 4456 8 8 五、發明說明 如上所述，光束調變部分8可任意獨立地控制 束中各波長分里之雷射功率。因此，在採用雷射輻射 當做-外科雷射刀之情形，例如可獨立地控制能帶分 量（其適用於活體之精密切口）之強度與能帶分量 (其適用於藉蛋白質之變質產生組織凝結與止血）之 度，並使其最佳化。

依本發明之雷射輻射裝置亦可設有指示光束放射部分 5 1，以發出指示光束52。指示光束放射部分5〗所發出之 示光束52，亦能夠藉包含二色鏡全之反射元件9，或第三 實施例中依附於引導光纖40之光耦合器等，與雷射光束^ 結合。雷射輻射裝置之使用者因而能夠輕易看見與辨認物 體11上雷射光束6之照射點，因此，使用者能夠正確地移 動物體Π上之雷射照射點，同時使雷射光束6之照射保 於均勻穩定照射狀況^ ' ' 指示光束放射部分51亦能夠包含於光纖雷射裝置14之 光纖4中。換言之，亦可讓光纖雷射裝置14之光纖4發出指 示光束52，且隨同發出兩個或更多個波長分量。藉此組 成，雷射輻射裝置中以較少數量之光學部分，即可實現以 指不光束52照射在物體11上，因而裝置之製造成本可降 低’並可改進裝置之製造效率與操作效率。 指示光束52亦可為雷射光束。藉監視指示光束52自雷 射照射點反射之反射強度，可即時監視物體i丨在雷射照射 點處之狀態（亦即雷射照射效果）。 雖然本發明參照各說明性實施例說明於上，本發明不

五、發明說明（19) 受此等實施例之限制，而僅受所附申請專利範圍之限制。 熟習本技藝者對該等實施例所做之改變與變更皆可能不脫 離本發明之精神與範圍。

第24頁 4456 8 8 圖式簡單說明 參閱各附圖，由以下詳細說明，將可更明暸本發明之 各目的與特點，在各附圖中： 圖1為一示意圖，顯示一習用雷射輻射裝置，其能夠 用以發出包含兩個或更多個波長分量一雷射光束； 圖2為一示意圖，顯示依本發明第一實施例之一雷射 輻射裝置； 圖3為一示意圖，顯示依本發明第二實施例之一雷射 輻射裝置； ‘ 圖4為一示意圖，顯示依本發明第三實施例之一雷射 輻射裝置； 圖5為一示意圖，顯示依本發明第四實施例之一雷射 輻射裝置； 圖6為一能階圖，用以說明依本發明第五實施例之雷 射輕射裝置的操作；以及 圖7為一示意圖，顯示本案發明人實驗結果之一實 例。 符號說明 I 激光放射部分 10 光束形成部分 II 物體 12 光纖雷射輻射裝置 13 光束引導部分 13A之光束引導部分

4 4 5 6 8,8 圖式簡單說明

13B 光 束 引 導 部 分 14 光 纖 雷 射 裝 置 15 快 門 16 座 標 系 統 17 全 反 射 元 件 18 光 纖 雷 射 輻 射 裝 置 2 激 光 21 雷 射 裝 置 22 第 一 雷 射 光 束 23 第 一 準 直 透 鏡 24 第 二 雷 射 裝 置 25 第 二 雷 射 光 束 26 第 二 準 直 透 鏡 27 二 色 鏡 28 雷 射 光 束 29 全 反 射 鏡 3 全 反 射 元 件 30 聚 焦 透 鏡 31 雷 射 輻 射 裝 置 4 光 纖 40 引 導 光 纖 41 光 纖 雷 射 輻 射 裝 置 5 部 分 反 射 元 件 50 光 纖 雷 射 輻 射 裝 置

第26頁 ，‘，4456 '2U56 8 8 圖式簡單說明 51 指示光束放射部分 5 2 指示光束 6 雷射光束 60 激光 7 第一光束形成部分 8 光束調變部分 81 3/zm能帶雷射光束 82 2//m能帶雷射光束 83 精密切口 84 凝結層 B5 兔皮膚 9 反射元件

Claims (1)

1. 4 4 5 6 8 8

   六、申請專利範圍 上、一種雷射輻射裝置，包含： —激光放射裝置’用以產生與發出激光； 、 光纖雷射裝置’其令播雜雷射離子之一光纖受該激 光放射裝置所放射激光之激勵，因而產生包含兩個或更多 個波長分量之一雷射光束；以及 一光束引導裝置，用以引導該光纖雷射裝置所產生之 雷射光束至所希之位置與方向。 2、依申請專利範圍第1項之雷射輻射裝置，更包含一 光束形成裝置，用以形成受該光束引導農置所弓丨導之雷射 光束。 ^ 3、依申請專利範圍第2項之雷射輻射裝置，其中光束 化成裝置使該雷射光束聚焦，因而使包含兩個或更多個波 長分量之一聚焦雷射光束施加於物體上。 ,4、依申請專利範圍第2項之雷射輻射裝置，其中該光 束形成裝置獨立地控制物體上該等波長分量之光束照射點 的形狀與/或範圍。 5^、依申請專利範圍第1項之雷射輻射裝置，更包含— ，束調變裝置，用以調變包含於該雷射光束之該等波長分 量中每一波長分量之光學特徵。 6、 依申請專利範圍第5項之雷射輻射裝置，其中該.光 束調變裝置包括一個或更多個濾光器，其能夠改&該等波 長分量中一個或更多個波長分量之功率。 7、 依申請專利範圍第1項之雷射輻射裝置，其中該光 束引導裝置包括兩個或更多個反射裝置’安排於一多關節

   第28頁 4456 8 8 六'申請專利範圍 臂構型中。 8、 依申請專利範圍第1項之雷射輻射裝置，其中該光 束引導裝置係以一引導光纖實施。 9、 依申請專利範圍第1項之雷射輻射裝置，其中光束 引導裝置係以該光纖雷射裝置之光纖實施。 10、 依申請專利範圍第1項之雷射輻射裝置，更包含 —指不光束放射裝置，其產生與發出一指示光束，用以顯 不物體上該雷射光束之光軸或該雷射光束之照射點。 11、 依申請專利範圍第10項之雷射輻射裝置，更包含 一指不光束結合裝置，用以同軸地結合該指示光束放射裝 置發出之指示光束與該雷射光束。 12、 依申請專利範圍第u項之雷射輻射裝置，其中該 指示光束結合裝置係以該光束引導裝置之一全反射元件實 施，此元件透射該指示光束，反射該雷射光束。 1 3、依申請專利範圍第11項之雷射輻射裝置，其中該 指示光束結合裝置係以一光耦合器實施，此光耦合器依附 於做為該光束引導裝置之一引導光纖。 14、 依申請專利範圍第1〇項之雷射輻射裝置，其中該 光纖雷射裝置所產生之雷射光束的一個或更多個波長.分量 為可見光束，且此等可見光束中之一個或更多個做為指示 光束使用。 15、 依申請專利範園第10項之雷射輻射裝置，更包含 一指示光束反射監視裝置’其藉監視自照射點反射之指示 光束的反射強度，即時監視照射點處之物體狀況。

   第29頁 4456 8 8 六、申請專利範圍 16、 依申請專利範圍第丨項之雷射輻射裝置，其中— 種或更多種稀土離子摻雜於該光纖雷射装置之光纖中，做 為雷射離子° 17、 依申請專利範圍第1項之雷射輻射裝置，其中該 激光放射裝置包括一個或更多個光源，且產生與發出包括 兩個或更多個波長分量之激光。 18、 依申請專利範圍第1項之雷射輻射裝置，其中該 光纖雷射裝置之光纖摻雜鈥離子與铥離子。 19、 依申請專利範圍第1項之雷射輻射裝置，其中該 光纖雷射裝置之光纖摻雜鈥離子做為雷射離子，且摻雜鐘 離子之一光纖連接至該光纖雷射裝置之光纖，用以發出一 48 Onm能帶指示光束，以顯示物體上該雷射光束之光軸或 該雷射光束之照射點。 20、 依申請專利範圍第1項之雷射輻射裝置，其中該 鈥離子係摻雜在該光纖雷射裝置之光纖中，做為雷射離 ‘子’該激光放射裝置產生與發出之激光包括8 9 Onm能帶激 光與/或1.1 ym能帶激光，且該光纖雷射裝置之光纖所發 出之雷射光束至少包括一 能帶分量與一 2/zm能帶分 量。 21、 依申請專利範圍第20項之雷射輻射裝置，其中該 光纖雷射裝置之光纖更發出一個或更多個具有550nm能帶 與/或640 nm能帶之雷射光束與/或螢光。 22、 依申請專利範圍第1項之雷射輻射裝置，其中該 顧離子係摻雜於該光纖雷射裝置之光纖中，且該光纖雷射

   第30頁 4 45 6 8 B 六、申請專利範圍 裝置之光纖所發出之雷射光束至少包括兩個或更多個波長 分量與具有480 nra能帶之一雷射光束螢光。

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