一种基于高功率半导体激光器的医疗装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出一种基于高功率半导体激光器的医疗装置，大大减小了产品的体积和重量，并保证高功率下的稳定工作。该装置包括光学整形系统、光波导、光波导固定件、TEC和通水结构件，所述通水结构件整体沿光轴方向具有中心贯通的腔室，循环水通道设置于通水结构件本体的内部；通水结构件后部的腔室容置固定半导体激光器叠阵，通水结构件前部的腔室在径向上对所述光学整形系统中的一片透镜形成限位，在该透镜的前端面或后端面平行设置有透镜压板，透镜压板对应于透镜通光的区域为空，透镜压板配合相应的密封件密封所述透镜与通水结构件之间的缝隙；TEC的冷端、热端分别与光波导固定件后端面、通水结构件前端面贴合并安装固定。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种半导体激光器医疗装置。
技术介绍
目前，基于半导体激光器的医疗装置一般主要由光源、光学系统、水循环系统以及制冷系统等组成，如图1所示。现有的产品的光源部分大多采用小功率或中等功率的半导体激光器叠阵，在QCW治疗模式下，需要较大的脉冲宽度才能达到治疗所必须的能量密度，才能起到治疗的效果，这样由于脉冲宽度较大，治疗起来用户会感到明显的疼痛感，甚至烫伤等现象。而之所以很少见到采用高功率半导体激光器叠阵作光源部分，除了成本因素外，更重要的是出于对产品的体积和重量方面的考虑。首先，目前产品的水循环系统和制冷系统的结构设计存在制冷路径和散热路径过长的问题。其次，目前产品的光学系统大多采用一根光波导、光波导加窗口玻璃或者两段光波导的形式，这样虽然也能实现均匀光斑输出的目的，但是往往为了实现均匀光斑而不得不加长光波导的长度，使产品的体积和重量增加。这样在治疗时会对治疗人员造成一定困难，长时间拿取重物会造成手部酸胀，会影响治疗效果，同时体积过大也会造成操作困难等因素。另外，现有的产品的光源部分大多是裸露的，外界的因素对于激光器来说影响非常大，比如灰尘等，而且产品自身的结露现象也会对激光器造成严重的影响。
技术实现思路
本技术提出一种基于高功率半导体激光器的医疗装置，大大减小了产品的体积和重量，并保证高功率下的稳定工作。本技术的技术方案如下：一种基于高功率半导体激光器的医疗装置，包括半导体激光器叠阵、光学整形系统、光波导、光波导固定件、TEC和通水结构件，所述光波导固定件沿光轴方向紧贴光波导的侧壁，并在光波导的后方外围形成径向延展的固定板，作为光波导固定件的后端面；所述通水结构件整体沿光轴方向具有中心贯通的腔室，循环水通道设置于通水结构件本体的内部；所述通水结构件沿光轴方向划分为前部和后部，其中通水结构件后部的腔室容置固定所述半导体激光器叠阵；通水结构件前部的腔室在径向上对所述光学整形系统中的一片透镜形成限位，在该透镜的前端面或后端面平行设置有透镜压板，透镜压板对应于透镜通光的区域为空或为透明材质，透镜压板配合相应的密封件密封所述透镜与通水结构件之间的缝隙；所述TEC的冷端、热端分别与光波导固定件后端面、通水结构件前端面贴合并安装固定。在以上方案的基础上，本技术还在结构上作了以下重要优化：光学整形系统包括沿半导体激光器叠阵出光方向依次设置的D型透镜组、平凸柱面镜以及平凹柱面镜，其中D型透镜组由若干个D型透镜组成，分别安装于半导体激光器叠阵的每一行发光单元前端；平凸柱面镜即被通水结构件前部的腔室在径向上限位；平凹柱面镜位于光波导的后端面，并在径向上被光波导固定件限位固定。半导体激光器叠阵的前端面分为发光区和非发光区，其中发光区位于中部，非发光区处于发光区的外围；通水结构件前部的腔室的径向尺寸小于通水结构件后部的腔室的径向尺寸，使得半导体激光器叠阵的非发光区在轴向上被通水结构件前部的腔室限位。通水结构件本体的前部相对于后部具有径向延展的固定板，循环水通道经过通水结构件本体的前部及其径向延展的固定板；该固定板与所述光波导固定件的固定板相适配，并在两者之间连接固定TEC。光波导固定件分为两个相同的组件，从两侧对光波导夹持固定；所述TEC共有两片，分别与这两个组件的后端面适配安装。光波导为四棱台的形式，光波导固定件紧贴四棱台的对称的两个侧面。光波导固定件、TEC以及通水结构件通过螺钉依次连接固定。透镜压板的前端面与光波导固定件后端面之间具有间隙，透镜压板的后端面与通水结构件前端面相接触(可以完全覆盖光波导固定件后端面、通水结构件前端面，使得三者外缘平齐；也可以部分覆盖，即透镜压板的尺寸略小一些，可在通水结构件前端面设置相应的台阶作为透镜压板的固定位置，也相当于透镜压板位于通水结构件前部的腔室)；透镜的前端面与通水结构件前端面平齐，透镜压板上对应于透镜前端面边缘的位置设置有密封圈凹槽，配合安装的密封圈密封所述透镜与通水结构件之间的缝隙。对TEC的安装结构作相应的限位，具体有以下几种优选的方式：1、透镜压板上光波导固定件后端面与通水结构件前端面之间的区域设置有贯通的TEC限位槽(透镜压板完全覆盖通水结构件前端面)；2、在通水结构件前端面设置TEC限位凹槽；3、在光波导固定件后端面设置TEC限位凹槽；4、在通水结构件前端面和光波导固定件后端面均设置TEC限位凹槽，共同对TEC形成限位。光波导的前端与光波导固定件的前端平齐，或者光波导的前端和光波导固定件的前端整体构成凸台结构。本技术具有以下优点：(1)光学系统中的其中一面透镜(例如平凸柱面镜)与通水结构件的前部配合密封圈共同形成了一个半包围的密封结构，有效预防了灰尘、颗粒、结露等现象对激光器所产生的影响，平凸柱面镜在此结构中不仅起到光束整形的作用同时还起到结构件的作用保护激光器；通水结构件在此系统中不仅起到为激光器、TEC提供散热的同时也保护了激光器，既节省了空间又合理利用了资源，使得整个产品的体积小、重量轻。(2)设计透镜压板，既可以镶嵌密封圈又可以为TEC提供限位和保护作用，合理利用了资源和空间。(3)采用三段式复合光学系统，有效的进行了光束整形的同时成功实现了均匀光斑的输出，并且此设计有效的缩短了产品的体积，减少了产品重量。(4)基于本技术的结构设计，能够采用大功率半导体激光器作为光源，这样使用很小的脉冲宽度实现很高的能量密度，能够提高治疗时的能量密度，并且减少由于脉冲宽度过大而产生的疼痛感。(5)采用两片大功率TEC双侧制冷，可以有效的缩短制冷路径并且提高制冷效率和制冷效果。(6)使用两个光波导固定板夹持光波导的方式，给整个光波导进行制冷这样可以有效增加治疗时的制冷面积，并且增加了产品的热容，使外界温度变化不会对产品造成太大的影响，使产品可以长时间的保持高效的制冷状态。(7)产品的前端部分可以拆换，从而能够改变光斑尺寸，具有很好的产品系列拓展性。(8)采用大光斑方式进行能量输出，增加了单次治疗的面积，并且可以快速连续的进行治疗，提高了治疗效率。(9)将光波导作为导光介质和与外界接触的唯一窗口，选用蓝宝石材质具有机械强度强、折射率高、热传导性能好的特点。附图说明图1为传统方案的示意图。图中：1-光源；2-光学系统；3-水循环系统；4-制冷系统。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高功率半导体激光器的医疗装置，包括半导体激光器叠阵、光学整形系统、光波导、光波导固定件、TEC和通水结构件，其特征在于：所述光波导固定件沿光轴方向紧贴光波导的侧壁，并在光波导的后方外围形成径向延展的固定板，作为光波导固定件的后端面；所述通水结构件整体沿光轴方向具有中心贯通的腔室，循环水通道设置于通水结构件本体的内部；所述通水结构件沿光轴方向划分为前部和后部，其中通水结构件后部的腔室容置固定所述半导体激光器叠阵，通水结构件前部的腔室在径向上对所述光学整形系统中的一片透镜形成限位，在该透镜的前端面或后端面平行设置有透镜压板，透镜压板对应于透镜通光的区域为空或为透明材质，透镜压板配合相应的密封件密封所述透镜与通水结构件之间的缝隙；所述TEC的冷端、热端分别与光波导固定件后端面、通水结构件前端面贴合并安装固定。

【技术特征摘要】
1.一种基于高功率半导体激光器的医疗装置，包括半导体激光器叠阵、
光学整形系统、光波导、光波导固定件、TEC和通水结构件，其特征在于：所
述光波导固定件沿光轴方向紧贴光波导的侧壁，并在光波导的后方外围形成
径向延展的固定板，作为光波导固定件的后端面；所述通水结构件整体沿光
轴方向具有中心贯通的腔室，循环水通道设置于通水结构件本体的内部；
所述通水结构件沿光轴方向划分为前部和后部，其中通水结构件后部的
腔室容置固定所述半导体激光器叠阵，通水结构件前部的腔室在径向上对所
述光学整形系统中的一片透镜形成限位，在该透镜的前端面或后端面平行设
置有透镜压板，透镜压板对应于透镜通光的区域为空或为透明材质，透镜压
板配合相应的密封件密封所述透镜与通水结构件之间的缝隙；所述TEC的冷
端、热端分别与光波导固定件后端面、通水结构件前端面贴合并安装固定。
2.根据权利要求1所述的基于高功率半导体激光器的医疗装置，其特征
在于：所述光学整形系统包括沿半导体激光器叠阵出光方向依次设置的D型
透镜组、平凸柱面镜以及平凹柱面镜，其中D型透镜组由若干个D型透镜组
成，分别安装于半导体激光器叠阵的每一行发光单元前端；平凸柱面镜即被
通水结构件前部的腔室在径向上限位；平凹柱面镜位于光波导的后端面，并
在径向上被光波导固定件限位固定。
3.根据权利要求1所述的基于高功率半导体激光器的医疗装置，其特征
在于：半导体激光器叠阵的前端面分为发光区和非发光区，其中发光区位于
中部，非发光区处于发光区的外围；通水结构件前部的腔室的径向尺寸小于
通水结构件后部的腔室的径向尺寸，使得半导体激光器叠阵的非发光区在轴
向上被通水结构件前部的腔室限位。
4.根据权利要求1所述的基于高功率半导体激光器的医疗装置，其特征
在于：通水结构件本...

【专利技术属性】
技术研发人员：关鹏，蔡磊，郑艳芳，李英杰，戴晔，刘兴胜，
申请(专利权)人：西安炬光科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61