一种大功率光纤激光前列腺治疗系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种大功率光纤激光前列腺治疗系统，其包括激光谐振腔、泵浦源、增益光纤、电光调Q装置、光纤耦合透镜；其中，所述增益光纤包括增益纤芯、气楔、及由内而外依次包覆所述纤芯和所述气楔的内包层、外包层、增强涂覆层，所述增益纤芯的数量大于一个，所述增益纤芯与所述增益光纤的中心轴线平行，所述气楔为细长条形中空结构，所述气楔一端位于所述内包层的圆心，所述气楔另一端位于所述内包层的边缘。本实用新型专利技术采用特殊的多芯增益光纤结构，纤芯成非回转对称分布，特殊的气楔设计打破光纤的圆对称性，克服单了根纤芯的光纤激光器的功率极限，增大了激光器的泵浦效率，大大提升了激光器输出功率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤激光器
，特别涉及一种大功率光纤激光前列腺治疗系统。
技术介绍
良性前列腺增生症(benign prostatic hyperplasia，BPH)患者是老年男性的常见多发病，且其发病率随着年龄的增长逐渐增加，至60岁时大于50%，80岁更高达83.3%。在全世界范围内有众多的患者急需治疗，开发前列腺治疗仪很有前途和有意义显而易见。目前，经尿道前列腺电切术仍被认为是微创治疗BPH的金标准，但其术后易出现出血、电切综合征等严重并发症。2 μ m波段非常接近水的吸收峰1.94um，其对水的吸收率是是钬激光的4倍，其打在组织上形成的0.4-0.6毫米的凝固层对组织伤害最小，故而被认为是最理想的前列腺治疗波段。掺铥光纤激光器输出1.94μπι激光，其相对固体激光器而言，效率高，散热特性好，输出激光光束质量高等特性，高峰值功率脉冲输出的铥光纤激光器已然成为前列腺微创手术的最理想激光类型。2um激光对组织进行切割、气化等手术需要较大的脉冲能量。光纤激光器的激光功率主要由激光纤芯提供，单根纤芯的光纤激光器由于其纤芯截面积、非线性效应等因素的限制，其纤芯的功率密度是有上限的，很难达到0.5W/ym2以上，所以通常需要增大光纤纤芯的直径以增大光纤激光器输出功率，但由于输出的光信号的非线性效应，会使光信号发生畸变，且加大的激光能量集中在单芯光纤中不易扩散，还易出现严重的热效应，这些势必导致光纤激光器输出的光束质量变差，这对于激光手术是不利的。
技术实现思路
本技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。本技术还有一个目的是提供一种大功率光纤激光前列腺治疗系统，其能够解决单芯光纤激光器为了增加功率而出现的光束质量变差问题，且包层内的多纤芯围绕气楔成非回转对称分布，提高泵浦光穿过增益纤芯的几率，从而大大增加激光器的泵浦效率，在保证较好光束质量的前提下，实现更高的功率输出。为了实现根据本技术的这些目的和其它优点，提供了一种大功率光纤激光前列腺治疗系统，其包括:激光谐振腔，其包括中心轴线在激光光路上的全反镜和输出镜，用以选择一定频率且沿谐振腔轴线运动的光，并对其进行放大；泵浦源，其位于所述激光谐振腔内，用以使激光工作介质形成粒子数反转；增益光纤，其吸收泵浦系统发出的光，输出1940±60nm波长的激光；电光调Q装置，其包括起偏器及电光调Q晶体，用以将所述激光的能量压缩到宽度极窄的脉冲中，输出激光巨脉波；光纤耦合透镜，其用以将激光耦合进所述增益光纤；其中，所述增益光纤包括增益纤芯、气楔、及由内而外依次包覆所述纤芯和所述气楔的内包层、外包层、增强涂覆层，所述增益纤芯的数量大于一个，所述增益纤芯与所述内包层的中心轴线平行，所述气楔为细长条形中空结构，所述气楔一端位于所述内包层的圆心，所述气楔另一端位于所述内包层的边缘。多纤芯光纤激光器的设计增加了纤芯的有效面积，有效提高了诸如受激拉曼散射和受激布里渊散射灯非线性效应的阈值功率，可在保证较好光束质量的前提下，进一步提升大功率光纤激光器的输出功率。此外，特殊的气楔设计打破了光纤的圆对称性，使得原本在内包层内以螺旋线方式传播的斜光线，经过气楔的反射或者折射后能够更大可能地穿过增益纤芯，从而大大增大激光器的泵浦效率，提升激光器输出功率。优选的是，所述增益纤芯的数量为五根，所述五根增益纤芯关于所述气楔两端的连线等距对称排列，用以提高多芯光纤激光器输出功率中同相位模式的比例，从而确保更好的光束质量。虽然纤芯数目的增多可以增大总的输出功率，但芯数越多，同相位模式的耦合效率越低，在本技术中，由于气楔设计明显提高了激光器的泵浦效率，只需设置五根增益纤芯就能满足大功率激光前列腺治疗仪手术切割的需要，且五根纤芯同相位模式的耦合效率高，得到的激光光斑小，能量密度高，在前列腺组织上可有效聚集，从而产生最优的组织汽化效果。优选的是，其中，所述增益纤芯为均匀掺铥的石英玻璃柱，所述增益纤芯的直径为25um，数值孔径为0.09，所述增益纤芯的间距为所述增益纤芯直径的2?2.5倍。纤芯直径越大出射光越强，但随纤芯直径的增大会导致模式数目的增多，不利于相干合束，综合各因素考虑，本技术采用的合适的纤芯直径和数值孔径，并在此条件下，对规则纤芯进行有效的排布，有效提高了传输过程中不同激光束之间的耦合效率。优选的是，其中，所述增益纤芯的掺铥浓度为4X 124?6X 10 24m_3，经798nm波长的泵浦光照射后，基态3H6上的铥离子跃迀到丸能级上，当铥离子的浓度达到一定高度时，临近铥离子之间可能会发生交叉弛豫(3H4— 3F4^3H6- 3F4), —个泵浦源光子可以将两个铥离子激发到午4级，最后卞4级上的铥离子跃迀到基态发出2um左右的光子。交叉弛豫现象可以实现激光器阈值的降低和激光器增益因子的增加，有效提高激光器的效率。铥离子的增加可以增强此交叉弛豫现象，但铥离子过高又会导致离子团簇的出现，本技术增益光纤中掺杂4X 124?6X 10 24m_3的铥可得到较高的激光效率。优选的是，其中，所述全反镜表面镀有1940nm的全反膜，所述输出镜为反射中心波长为1940nm的光纤光栅，所述光纤光栅在1940±60nm范围内的透射率为20?40 %，所述光纤光栅的反射带宽为0.5nm。所述全反镜和光纤光栅的中心轴线位于激光光路上，1940nm的光子在全反镜和光纤光栅之间沿轴线运动进行往返运动产生振荡，并得到逐步加强，其它波长的光被反射到轴线外并很快溢出腔外得到抑制，通过控制输出镜光纤光栅合适的透光率，可形成对激光束的反馈和获得激光输出，从而获得最优的输出功率。优选的是，其中，所述泵浦源为输出波长为798nm的半导体激光阵列，用以激发所述增益光纤发出1940nm的光，所述泵浦源通过泵浦光纤合束器熔接于所述增益光纤进行泵浦，所述泵浦光纤合束器有利于高功率的泵浦光耦合进入增益光纤，减少器件产生的热量，从而可以完成大功率的泵浦。优选的是，其中，所述光纤耦合透镜包括第一光纤耦合透镜、第二光纤耦合透镜、第三光纤耦合透镜，所述第一光纤耦合透镜的焦点位于所述增益光纤的首端面处，所述第二光线耦合透镜的焦点位于所述增益光纤的尾端面处，所述第三光纤耦合透镜的焦点位于所述输出镜的左端面处，所述光纤耦合透镜表面都镀有1940nm的增透膜，所述耦合透镜用于提高激光耦合进光纤的效率。优选的是，其中，还包括热退偏补偿装置，其位于所述全反镜与所述第一光纤耦合透镜之间，用以补偿在高功率激光器中，由于增益介质内的抽运功率密度显著增强出现的热效应，而导致的谐振腔内损耗。优选的是，当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率光纤激光前列腺治疗系统，其特征在于，包括：激光谐振腔，其包括全反镜和输出镜；泵浦源，其位于所述激光谐振腔内；增益光纤，其吸收泵浦系统发出的光，输出1940±60nm波长的激光；电光调Q装置，其包括起偏器及电光调Q晶体，用以将所述激光的能量压缩到宽度极窄的脉冲中，输出激光巨脉冲；光纤耦合透镜，其用以将激光耦合进所述增益光纤；其中，所述增益光纤包括增益纤芯、气楔、及由内而外依次包覆所述纤芯和所述气楔的内包层、外包层、增强涂覆层，所述增益纤芯的数量大于一个，所述增益纤芯与所述内包层的中心轴线平行，所述气楔为细长条形中空结构，所述气楔一端位于所述内包层的圆心，所述气楔另一端位于所述内包层的边缘。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨杰，顾华东，陈瑞涛，郑陈琪，姚春丽，
申请(专利权)人：苏州国科华东医疗器械有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32