本发明专利技术公开了一种利用受激布里渊散射效应进行优化的激光装置，包括依次在光路上设置的具有全反功能的补偿装置、激光增益介质、泵浦源、起偏器、电光调Q晶体、输出镜，其中，具有全反功能的补偿装置包括SBS结构、自适应透镜组以及能量检测装置；本发明专利技术采用基于受激布里渊效应的补偿装置，通过自适应的透镜组，来实现在不同泵浦能量下，都能对激光器的热透镜效应、横模的畸变进行补偿，提升激光器的输出效率，改善激光器的光束模式。
A laser device optimized by stimulated Brillouin scattering effect
The invention discloses a laser device which is optimized by the stimulated Brillouin scattering effect, including a fully inverse compensation device, a laser gain medium, a pump source, a polarizer, an electro-optic Q crystal, an output mirror, which are set in the light path, in which a fully inverse compensation device includes a SBS structure and a self adaptation. The lens group and the energy detection device are used. The invention adopts the compensator based on the stimulated Brillouin effect to compensate for the thermal lens effect and the distortion of the transverse mode of the laser by the adaptive lens group, to improve the laser transmission efficiency and improve the laser beam mode.
【技术实现步骤摘要】
一种利用受激布里渊散射效应进行优化的激光装置
本专利技术涉及一种激光装置，具体涉及的是一种利用受激布里渊散射效应对激光输出模式进行优化的激光装置。
技术介绍
泌尿结石是泌尿外科的常见疾病和多发病，结石可见于肾、膀胱、输尿管和尿道的任何部位，泌尿系结石易并发梗阻与感染，常伴有剧痛症状，给患者带来很大的痛苦。钬激光碎石在1995年首次应用于腔内碎石治疗，相对于其它腔内碎石术，其优点明显，例如钬激光能够粉碎各种成分和密度的结石，一次性碎石率高；碎石时结石无移动，且产生的碎屑较小，结石排净日期也明显缩短，减少了住院时间；钬激光碎石时内窥镜视野不被干扰，且产生的冲击波效应很弱，因而不会损伤输尿管黏膜；另外由于钬激光可以同时处理息肉，因此对被息肉包裹住的结石的疗效明显优于其他方法。目前市面上的钬激光碎石治疗仪，均为自由运转的钬激光系统，其激光输出脉宽在几百微秒量级，其在面对巨大结石、鹿角形结石、输尿管上段结石和特殊成分结石等，往往会显得效果欠佳。根据E.DucoJansen等人研究，纳秒量级的调Q钬激光，由于其脉宽窄，峰值功率高，其碎石效率相较于自由运转的钬激光来说有非常明显的提升，对于巨大结石、鹿角形结石、特殊成分结石等，使用调Q钬激光进行碎石效果非常好，同时其对生物组织的热损伤较低，降低了手术的副作用。但是，对于高峰值功率、窄脉宽的调Q钬激光技术，目前面临着一些技术障碍。例如在近红外波段(1064nm)处有成熟的、性能优越的电光调Q晶体KD*P，而在中红外波段则缺乏光损伤阈值高、电光性能好的晶体；再者，钬激光属于准三能级结构，在高峰值功率电光调Q运转下，其热透镜效应、热退偏效应将非常明显，不仅会显著降低激光效率使峰值功率大打折扣，也会使光束模式变差，不利于其相关应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足之处，以及上述问题或缺陷，本专利技术的目的是提供一种利用受激布里渊散射效应进行优化的激光装置，其通过受激布里渊散射(SBS)效应进行对激光输出模式的补偿和优化。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现，在光路上依次设置有补偿装置、激光增益介质、泵浦源、起偏器、电光调Q晶体、输出镜；其中，所述补偿装置具有全反功能，包括受激布里渊散射结构、自适应透镜组以及能量检测装置；所述自适应透镜组由一片固定镜片和一片可移动镜片组成。优选的是，所述受激布里渊散射结构为单池结构或者双池结构；其中，所述单池结构为单一受激布里渊散射介质池；所述双池结构由两个受激布里渊散射介质池中间夹一个凸透镜组成。优选的是，所述受激布里渊散射介质池为密封有受激布里渊散射介质的圆柱体容器，其两端为窗口片；其中，所述受激布里渊散射介质为FC-40、FC-72、FC-770、FC-3283中的一种或多种。优选的是，所述自适应透镜组中的固定镜片是凸透镜或凹透镜，可移动镜片是由步进电机驱动的凸透镜或凹透镜。优选的是，所述步进电机内设置有控制单元，该控制单元能够接受能量检测装置传输的能量值信号，并根据该信号调节步进电机步进的距离。优选的是，所述能量检测装置分别与泵浦源和步进电机内控制单元相连接，该能量检测装置通过检测泵浦源的电流来预判激光装置输出能量的大小从而形成能量值信号，并将该能量值信号传输给步进电机内的控制单元。优选的是，所述激光增益介质选自Cr,Tm,Ho:YAG激光棒、Nd:YAG激光棒、Nd:YVO4激光棒、Nd:YLF激光棒中的一种。优选的是，所述泵浦源选自氙灯、氪灯、半导体阵列中的一种。优选的是，所述电光调Q晶体为KD*P晶体或者掺杂特定比例MgO的La3Ga5SiO14晶体。优选的是，所述掺杂特定比例MgO的La3Ga5SiO14晶体的原料及用量配比为：本专利技术的有益效果是：本专利技术采用基于受激布里渊效应的补偿装置，通过自适应的透镜组，来实现在不同泵浦能量下，都能对激光器的热透镜效应、横模的畸变进行补偿，提升激光器的输出效率，改善激光器的光束模式。附图说明图1为激光装置结构示意图；图2为补偿装置结构示意图。图中标号说明：1-补偿装置、2-激光增益介质、3-泵浦源、4-起偏器、5-电光调Q晶体、6-输出镜、7-增透膜、8-输出激光、11-SBS介质池、12-固定镜片、13-可移动镜片、14-步进电机。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。图1、图2示出了根据本专利技术的一种实现形式，其包括：具有全反功能的补偿装置1，该构件利用受激布里渊散射(SBS)的共轭特性，将入射进SBS结构的超过SBS阈值的激光原路、原相位的反射回去，再次经过有缺陷/有热效应的激光增益介质，从而达到优化光束质量以及补偿激光棒热透镜效应的作用。激光增益介质2，为一根位于激光谐振腔内的Cr,Tm,Ho:YAG激光棒，用以吸收泵浦光输出的2090nm钬激光，其两端镀有2090nm波段的增透膜；该Cr,Tm,Ho:YAG激光棒的离子掺杂浓度为Cr：1.32mol％、Tm：5.82mol％、Ho：0.4mol％，该掺杂浓度下，临近铥离子之间会发生交叉弛豫(3H4→3F4，3H6→3F4)，一个泵浦源光子可以将两个铥离子激发到3F4级，有效提高激光器的效率，同时又可避免因铥离子过高而导致离子团簇的出现，从而获得高效率的钬激光输出。泵浦源3，为一个包含聚四氟乙烯紧包腔的氙灯，共同对激光增益介质进行高效率的泵浦。起偏器4，为三层平行等距，且与光轴呈布鲁斯特角放置的白宝石片。电光调Q晶体5，为掺杂特定比例MgO的La3Ga5SiO14晶体，其原料初始配比为MgO：3.7mol％、La2O3：31.8mol％、Ga2O3：53.9mol％、SiO2：10.6mol％；对于LGS晶体中掺MgO浓度在3.7mol％左右时，晶体中会伴生晶格弛豫，这将引起离子环境的变化，并使晶体的物理性质发生突变，尤其是其光损伤阈值将提升数倍，达到与KD*P相当的水平。同时，掺MgO浓度过高会导致LGS晶体的光透过率迅速下降，故初始原料中3.7mol％的MgO能够保证LGS晶体拥有较高光损伤阈值的前提下，保持优秀的电光性能及光透过率。生长LGS晶体的原始配料中，如若Ga2O3的配比偏低，则可能会有LaGaO3或La2Si2O7等析出，这将在LGS晶体中形成新的晶核，使其电光性能大打折扣，而适当增加Ga2O3的配比则可以避免这种情况的发生并且可以在一定程度上提高晶体的长出量。故而原料初始配比为MgO：3.7mol％、La2O3：31.8mol％、Ga2O3：53.9mol％、SiO2：10.6mol％时，生长出来的LGS晶体将是中红外波段性能优越的电光调Q晶体，能够为实现高峰值功率的纳秒级钬激光输出提供条件。其中，补偿装置1具有全反功能，包括SBS结构11、自适应透镜组以及能量检测装置。SBS结构11为单池结构，是一外径4.5cm，内径4cm，长60cm的圆柱形容器，其内部密封的SBS介质为FC-72，两端由窗口片密封，窗口片镀有2090nm的增透膜。自适应透镜组由一片固定的凸透镜12、一片可移动的凸透镜13和步进电机14组成，步进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用受激布里渊散射效应进行优化的激光装置，其特征在于，在光路上依次设置有补偿装置、激光增益介质、泵浦源、起偏器、电光调Q晶体、输出镜；其中，所述补偿装置具有全反功能，包括受激布里渊散射结构、自适应透镜组以及能量检测装置；所述自适应透镜组由一片固定镜片和一片可移动镜片组成。
【技术特征摘要】
1.一种利用受激布里渊散射效应进行优化的激光装置，其特征在于，在光路上依次设置有补偿装置、激光增益介质、泵浦源、起偏器、电光调Q晶体、输出镜；其中，所述补偿装置具有全反功能，包括受激布里渊散射结构、自适应透镜组以及能量检测装置；所述自适应透镜组由一片固定镜片和一片可移动镜片组成。2.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，所述受激布里渊散射结构为单池结构或者双池结构；其中，所述单池结构为单一受激布里渊散射介质池；所述双池结构由两个受激布里渊散射介质池中间夹一个凸透镜组成。3.根据权利要求2所述的激光装置，其特征在于，所述受激布里渊散射介质池为密封有受激布里渊散射介质的圆柱体容器，其两端为窗口片；其中，所述受激布里渊散射介质为FC-40、FC-72、FC-770、FC-3283中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，所述自适应透镜组中的固定镜片是凸透镜或凹透镜，可移动镜片是由步进电机驱动的凸透镜或凹透镜。5.根据权利要求4所述的激...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨杰，顾华东，陈瑞涛，郑陈琪，吴叶，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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