多路脉冲激光合束的钬激光系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多路脉冲激光合束的钬激光系统，其包括多个激光器谐振腔、聚焦透镜和输出光纤，谐振腔包括依次由后至前地沿同轴放置的后腔镜、聚光腔和输出镜；所述多个谐振腔并排平行设置，多个谐振腔输出镜的前方对应地设有第一反射板、第二反射板……和第N反射板，第二反射板……和第N反射板分别将谐振腔的输出光束经过反射后与第一谐振腔光轴方向重合，聚焦透镜位于第一反射板的前方用于接收第一反射板输出的光束，输出光纤的输入端位于聚焦透镜的焦点处用于接收聚焦透镜聚焦后的光束。本实用新型专利技术具有以下效果：能够在不增大输出光纤的芯径情况下，提高了钬激光输出功率，而且合束所需要元器件少，调节和维修方便。

【技术实现步骤摘要】
多路脉冲激光合束的钬激光系统
本技术涉及高功率固体激光器
，具体涉及一种多路脉冲激光合束的钬激光系统。
技术介绍
钬激光器是用Cr，Tm，Ho∶YAG晶体制作的脉冲激光器，其输出波长2.1μm处于水的吸收峰，这种激光对人体组织的穿透深度浅，有很高的外科手术精度，且对人眼安全，另外钬激光还可以通过光纤传输，所以在医疗上它是一种很好的做外科的光源。目前，钬激光已经广泛应用于泌尿外科、皮肤科、妇产科、消化科、普外科和五官科等领域。但钬激光晶体的发光阈值高，其热导率低，在高重频条件下工作时，晶体的热透镜效应明显，由于这些特点，使得单条激光晶体的输出功率不可能较高。为了获得高输出功率的钬激光治疗机，人们通常采用多路激光器轮流出光，多路光经过合并光路后耦合进同一条光纤的方法来提高总的输出功率。为获得大功率钬激光输出，该领域研究人员已进行了相关的研究，例如技术专利：光路简单的百瓦级钬激光系统(申请号为201621271056.1)，其
技术实现思路
是：一种光路简单的百瓦级钬激光系统，包括四个同样的钬激光谐振腔及其汇聚透镜和一个光纤合束器，光纤合束器有4条输入光纤和1条输出光纤，四条入射光纤的入射端分别放置在四个汇聚透镜的焦点处，经合束器后，4束钬激光均从输出光纤输出，从而获得大功率的钬激光输出。但由于受限于熔接技术，如果想通过上述专利技术方案得到损耗小于10％的合束结果，必须保证输出光纤的芯径是输入光纤的芯径的1.8～2.2倍。但在对输出光纤的芯径有要求的医学应用中，这种提高钬激光输出功率的办法就不适用了。
技术实现思路
本技术目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种合束所需要元器件少，控制信号简单，可实现任意多路脉冲激光合束的钬激光系统。为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种多路脉冲激光合束的钬激光系统，其包括多个激光器谐振腔、聚焦透镜和输出光纤，激光器谐振腔包括依次由后至前地沿同轴放置的后腔镜、聚光腔和输出镜；所述多个谐振腔并排平行设置，所述多个谐振腔依次从左到右分别为第一谐振腔、第二谐振腔……和第N谐振腔，所述第一谐振腔、第二谐振腔……和第N谐振腔的输出镜的前方对应地设有第一反射板、第二反射板……和第N反射板，第一反射板、第二反射板....和第N反射板分别与相对应谐振腔的光轴成45°夹角；第一反射板的反射面面向右前方，第二反射板……和第N反射板的反射面面向左后方；第一反射板、第二反射板……和第N反射板分别在同一圆周方向等间距开有N个通孔，N个通孔沿圆周方向依次为第一通孔、第二通孔……和第N通孔，所述第一反射板的第一通孔用于通过第一谐振腔输出的光束，所述第一反射板在除第一通孔外的其余通孔处设有反射面面向右前方的二次反射镜，所述第二反射板的第二通孔处设有反射面面向左后方且用于反射第二谐振腔输出光束的一次反射镜，……同理地，所述第N反射板的第N通孔处设有反射面面向左后方且用于反射第N谐振腔输出光束的一次反射镜，N大于或等于2；聚焦透镜位于第一反射板的前方用于接收第一反射板输出的光束，所述第二谐振腔……和第N谐振腔射出的光束可依次经一次反射镜和二次反射镜后再以与第一谐振腔光轴重合的方向入射到聚焦透镜，输出光纤的输入端位于聚焦透镜的焦点处用于接收聚焦透镜聚焦后的光束。本技术的作用原理：在本技术中，在初始状态时，所述各个反射板的第一通孔的孔心都在对应的谐振腔光轴上，开始工作后，各个谐振腔依次按照工作时序，有顺序地循环发射脉冲激光。假设系统中每个谐振腔的工作频率为H，各个反射板的自转频率也为H，即，各个反射板以相同的方式转动。假设每个反射板上有N个通孔，则每个通孔经过对应光轴所需时间大约为t＝1/(HN)，假设一个脉冲光束持续时间为τ，通常，τ<<t。经过时延设置，让第一谐振腔的脉冲激光持续时间处于各反射板的第一通孔经过对应的谐振腔光轴的时间范围内时，第一谐振腔产生的脉冲激光通过第一反射板的第一通孔后，直接入射到聚焦透镜，然后聚焦在该透镜的焦点处；当第二谐振腔的脉冲激光持续时间处于各反射板的第二通孔经过对应的谐振腔光轴的时间范围内时，该光束入射到第二反射板的第二通孔上的一次反射镜，经一次反射后入射到第一反射板的第二通孔上的二次反射镜，经二次反射后，以与第一谐振腔光轴重合的方向入射到聚焦透镜；当第三谐振腔的脉冲激光持续时间处于各反射板的第三通孔经过对应的谐振腔光轴的时间范围内时，该光束入射到第三反射板的第三通孔的一次反射镜上，经一次反射后通过第二反射板的第三通孔，入射到第一反射板的第三通孔上的二次反射镜上，经二次反射后，以与第一谐振腔光轴重合的方向入射到聚焦透镜；……，同理，当第N谐振腔的脉冲激光持续时间处于各反射板的第N通孔经过对应的谐振腔光轴的时间范围内时，该光束入射到第N反射板的第N通孔的一次反射镜上，经一次反射镜后穿过第N-1……第二反射板的第N通孔，入射到第一反射板在第N通孔的二次反射镜上，经反射后再以与第一谐振腔光轴重合的方向入射到聚焦透镜。所述的各个反射板在工作过程中是围绕自身板面的中心转动，各个通孔上的反射镜对光束的反射方向不受转动的影响。通常所述每个通孔经过对应光轴所需时间t>10ms，钬激光脉冲持续时间τ通常小于1ms。以第二谐振腔为例，当第二谐振腔的脉冲激光持续时间在其反射板的第二通孔经历其谐振腔光轴的时间范围内时，所发射的光束就能被该通孔上的反射镜反射、该脉冲激光的传输方向向左转过90°后，入射到第一反射板上的第二通孔上的反射镜上，经二次反射，使该脉冲激光的传输方向向右转90°，其传输方向变为了与第一谐振腔光轴完全重合，即，第二谐振腔输出的脉冲激光经过2次反射后，其传输方向与第一谐振腔输出光束进入聚焦透镜前的光路完全重合了。多个谐振腔依次按照工作时序、有顺序地循环发射脉冲激光，每个反射板的转动频率与谐振腔工作频率相同，让第N谐振腔的脉冲持续时间处于各反射板上第N通孔经过对应光轴的时间范围内时，第二到第N谐振腔发出的脉冲激光在进入聚焦透镜前的光路与第一谐振腔脉冲激光的光路完全重合，就实现了N路脉冲激光按一定时序汇聚在聚焦透镜同一焦点处，总的输出功率是N路脉冲激光功率之和。从而能够在不增大输出光纤芯径的情况下，提高了钬激光输出功率。综上所述，第一谐振腔发射的脉冲激光直接通过第一反射板的第一通孔输出到聚焦透镜，第二谐振腔直至第N谐振腔射出的光束通过一次反射镜和二次反射镜后，再以与第一谐振腔光轴重合的方向入射到聚焦透镜，多个谐振腔按工作时序工作，从而实现了多路脉冲激光耦合进同一根输出光纤，即实现了多路脉冲激光的合束，能够在不增大输出光纤芯径的情况下，提高了钬激光输出功率，而且合束所需要元器件少，各个反射板的控制信号相同，因此控制信号简单。作为本技术的一种改进，所述第一反射板、第二反射板……和第N反射板分别由驱动元件驱动绕N个通孔所在圆周的中心轴旋转。进一步地，所述驱动元件为伺服电机。作为本技术一种改进，所述后腔镜为可对钬激光全反射的反射镜。进一步地，所述聚光腔包括钬激光晶体和氙灯，氙灯发出的泵浦光入射到钬激光晶体后产生激光。作为本技术一种改进，所述输出镜为对钬激光反射率为70～85％的反射镜。作为本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多路脉冲激光合束的钬激光系统，包括多个激光器谐振腔、聚焦透镜和输出光纤，激光器谐振腔包括依次由后至前地沿同轴放置的后腔镜、聚光腔和输出镜；其特征在于：所述多个谐振腔并排平行设置，所述多个谐振腔依次从左到右分别为第一谐振腔、第二谐振腔……和第N谐振腔，所述第一谐振腔、第二谐振腔……和第N谐振腔的输出镜的前方对应地设有第一反射板、第二反射板……和第N反射板，第一反射板、第二反射板....和第N反射板分别与相对应谐振腔的光轴成45°夹角；第一反射板的反射面面向右前方，第二反射板……和第N反射板的反射面面向左后方；第一反射板、第二反射板……和第N反射板分别在同一圆周方向等间距开有N个通孔，N个通孔沿圆周方向依次为第一通孔、第二通孔……和第N通孔，所述第一反射板的第一通孔用于通过第一谐振腔输出的光束，所述第一反射板在除第一通孔外的其余通孔处设有反射面面向右前方的二次反射镜，所述第二反射板的第二通孔处设有反射面面向左后方且用于反射第二谐振腔输出光束的一次反射镜，……同理地，所述第N反射板的第N通孔处设有反射面面向左后方且用于反射第N谐振腔输出光束的一次反射镜，N大于或等于2；聚焦透镜位于第一反射板的前方用于接收第一反射板输出的光束，所述第二谐振腔……和第N谐振腔射出的光束可依次经一次反射镜和二次反射镜后再以与第一谐振腔光轴重合的方向入射到聚焦透镜，输出光纤的输入端位于聚焦透镜的焦点处用于接收聚焦透镜聚焦后的光束。...

【技术特征摘要】
1.一种多路脉冲激光合束的钬激光系统，包括多个激光器谐振腔、聚焦透镜和输出光纤，激光器谐振腔包括依次由后至前地沿同轴放置的后腔镜、聚光腔和输出镜；其特征在于：所述多个谐振腔并排平行设置，所述多个谐振腔依次从左到右分别为第一谐振腔、第二谐振腔……和第N谐振腔，所述第一谐振腔、第二谐振腔……和第N谐振腔的输出镜的前方对应地设有第一反射板、第二反射板……和第N反射板，第一反射板、第二反射板....和第N反射板分别与相对应谐振腔的光轴成45°夹角；第一反射板的反射面面向右前方，第二反射板……和第N反射板的反射面面向左后方；第一反射板、第二反射板……和第N反射板分别在同一圆周方向等间距开有N个通孔，N个通孔沿圆周方向依次为第一通孔、第二通孔……和第N通孔，所述第一反射板的第一通孔用于通过第一谐振腔输出的光束，所述第一反射板在除第一通孔外的其余通孔处设有反射面面向右前方的二次反射镜，所述第二反射板的第二通孔处设有反射面面向左后方且用于反射第二谐振腔输出光束的一次反射镜，……同理地，所述第N反射板的第N通孔处设有反射面面向左后方且用于反射第N谐振腔输出光束的一次反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小康，李正周，郭华，杨勇文，马龙，杨震，
申请(专利权)人：广州市普东医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44