一种短脉冲激光源及激光设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种短脉冲激光源及激光设备，包括：谐振腔，谐振腔内包括沿光路依次设置的全反镜、第一激光侧泵模块、反射镜、第二激光侧泵模块和输出镜；第一激光侧泵模块和第二激光侧泵模块中激光晶体的等效热透镜中心到反射镜距离相等，且第一激光侧泵模块和第二激光侧泵模块均为半导体泵浦模块；反射镜用于使腔内激光发生反射，以使谐振腔的激光光路为V型，构成V型折叠腔。本实用新型专利技术短脉冲激光源及激光设备，稳定输出1319nm波长的脉冲激光，临床医疗手术中具有优势，具有更小的组织热损伤，同时兼具较高的工作效率。同时兼具较高的工作效率。同时兼具较高的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种短脉冲激光源及激光设备


[0001]本技术涉及脉冲激光
，尤其涉及一种短脉冲激光源及激光设备。

技术介绍

[0002]近年来激光在医疗领域尤其是临床外科手术中广泛应用，不同波段激光与生物组织作用机理不同决定了应用的多元化和差异性。例如，波长2μm的钬激光和铥激光常用于泌尿外科手术，9.3μm中红外激光器用于牙科手术，波长在970nm
‑
1500nm近红外激光由于组织深度可达几毫米，利于多种组织止血。
[0003]在肿瘤手术切除应用领域，特别地，对于肺部转移瘤切除手术，一方面目前常采用超声刀、电刀、切割缝合器等方法，缺点是手术后肺组织易漏气，常需配合丝线缝合达到封闭效果，尽管切割缝合器使用方便快捷，但术后肺组织容易皱缩。另一方面，也可以采用激光手段，传统的肿瘤激光切除手术采用1064nm的Nd:YAG激光，该波长能够实现大块凝血效果，然而由于人体组织对该波长吸收系数较小，切除过程中伴随严重的热扩散效应，导致水肿或发炎等现象。
[0004]相较于前述的1064nm波长的激光，以1319nm波长为代表的1.3μm激光具有明显的优势，该波长激光由于其在水中的吸收率高出10倍，以及充分的激光散射作用，能提供更好的切割和凝固作用，可以加强组织切除区域周围的结构稳定性。
[0005]但是，现有的激光器及激光设备产生的1319nm激光的稳定性不高，导致了1319nm波长无法被广泛的应用于医疗手术中。

技术实现思路

[0006]本技术提供一种短脉冲激光源及激光设备，用以解决现有的激光器无法产生高稳定性1.3μm激光的问题。
[0007]本技术第一方面提供一种短脉冲激光源，用于产生1.3μm波长的连续及脉冲激光，包括:
[0008]谐振腔，谐振腔内包括沿光路依次设置的全反镜、声光调Q开关、光闸开关、第一激光侧泵模块、反射镜、第二激光侧泵模块和输出镜；
[0009]声光调Q开关，用于产生纳秒脉冲，并进行激光输出重复频率的调制；
[0010]光闸开关用于在关断时，切断激光的传输，还用于在激光器工作时，使激光在谐振腔内传输并由输出镜输出；
[0011]第一激光侧泵模块和第二激光侧泵模块的等效热透镜中心到反射镜距离相等，且第一激光侧泵模块和第二激光侧泵模块均为半导体泵浦模块；
[0012]反射镜用于使腔内激光发生反射，以使谐振腔的激光光路为V型，构成V型折叠腔；
[0013]反射镜的曲率半径为R2，R2＝2
×
F，其中，F为第一激光侧泵模块和第二激光侧泵模块的等效焦距；
[0014]谐振腔光学长度为M，M＝M1+2
×
M2+M3，其中，M1为输出镜与第二激光侧泵模块的
等效热透镜中心间距，M2为第一激光侧泵模块和第二激光侧泵模块等效热透镜中心到反射镜距离，M3为全反镜距离第一激光侧泵模块的等效热透镜中心间距。
[0015]可选地，短脉冲激光源包括以输出镜作为参考面确定的稳定腔，稳定腔为基于V型动态稳定腔设计；稳定腔的结构和参数通过如下方式确定：
[0016]建立谐振腔的abcd矩阵：
[0017][0018]对应谐振腔内的ABCD矩阵公式为：
[0019][0020][0021][0022][0023][0024][0025][0026][0027]其中，K为谐振腔，R1为全反镜的曲率半径，R3为输出镜的曲率半径；
[0028]稳定腔的稳定条件为0<G1
·
G2<1，稳定腔包括基于稳定条件确定的第一稳区和第二稳区，短脉冲激光源工作状态由第一稳区进入第二稳区，短脉冲激光源的工作点设置在第二稳区。
[0029]可选地，输出镜与第二激光侧泵模块之间距离M1为150mm；
[0030]第一激光侧泵模块与第二激光侧泵模块分别距离反射镜的距离M2为125mm至175mm；
[0031]全反镜与第一激光侧泵模块的距离M3为400mm至600mm；
[0032]全反镜为谐振腔的腔镜，用于传输激光束，全反镜采用平面镜，损伤阈值>10J/cm2，反射率>99.9％。
[0033]输出镜为谐振腔的输出腔镜，用于传输激光束，输出镜的带宽<10nm，损伤阈值>15J/cm2，反射率为70％至85％；
[0034]可选地，声光调Q开关的工作波长1319nm，光孔径4mm，载波频率27MHz
±
0.1MHz，电脉冲上升时间<200ns，控制信号电平为TTL电平。
[0035]可选地，还包括：
[0036]分光镜，设置在输出镜的下游的光路上，用于对输出镜输出的激光进行透射和反射，形成一路透射光和一路反射光；
[0037]沿透射光的光路依次设置的聚焦透镜和功率计探头，聚焦透镜用于将透射光聚焦到功率计探头，功率计探头用于根据探测到的透射光的功率强度对短脉冲激光源的功率进行自反馈调节；
[0038]分布在分光镜两侧光耦合器和指示光源，光耦合器位于反射光的光路上，指示光源位于反射光的光路的相反侧；
[0039]指示光源用于沿反射光的光路方向发射指示光，使指示光经过分光镜透射后射入光耦合器；
[0040]光耦合器用于对接收到的反射光和指示光进行耦合。
[0041]本技术第二方面提供一种激光设备，包括前述的短脉冲激光源、电控模块、冷却系统和用户单元，短脉冲激光源、电控模块、冷却系统均与用户单元相连；
[0042]电控模块用于控制短脉冲激光源和冷却系统的工作；
[0043]冷却系统用于为短脉冲激光源散热；
[0044]用户单元用于对短脉冲激光源的输出激光进行参数调节。
[0045]可选地，还包括激光手具，用于连接短脉冲激光源，将短脉冲激光源输出的激光照射到指定位置；
[0046]激光手具包括光纤接头、多模光纤、第一平凸透镜、镜筒、第二平凸透镜、窗口片、手具管壳和定位接头，光纤接头分别与短脉冲激光源和多模光纤连接，多模光纤背离是光纤接头的一端与第一平凸透镜共轴，镜筒设置在第一平凸透镜与第二平凸透镜之间，窗口片设置在第二平凸透镜背离第一平凸透镜的一端，并与第二平凸透镜贴合；所述手具管壳内沿其长度方向具有通道，以使所述多模光纤由所述手具管壳的第一端沿所述通道穿设于所述手具管壳内，并与置于所述手具管壳内的所述第一平凸透镜连接；所述手具管壳的第二端设置有所述定位接头。
[0047]可选地，电控模块包括：
[0048]电源单元，用于输出直流电流，并向短脉冲激光源、冷却系统和显示装置供电；
[0049]控制单元，用于控制冷却系统和短脉冲激光源工作状态。
[0050]可选地，用户单元包括：
[0051]显示装置，用于存储上位机软件，上位机软件用于实现短脉冲激光源的参数的输入、调整和指令发送操作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种短脉冲激光源，用于产生1.3μm波长的脉冲激光，其特征在于，包括：谐振腔，所述谐振腔内包括沿光路依次设置的全反镜、声光调Q开关、光闸开关、第一激光侧泵模块、反射镜、第二激光侧泵模块和输出镜；所述声光调Q开关，用于产生纳秒脉冲，并进行激光输出重复频率的调制；所述光闸开关用于在关断时，切断激光的传输，还用于在激光器工作时，使所述激光在所述谐振腔内传输并由所述输出镜输出；所述第一激光侧泵模块和所述第二激光侧泵模块中激光晶体的等效热透镜中心到所述反射镜距离相等，且第一激光侧泵模块和所述第二激光侧泵模块均为半导体泵浦模块；所述反射镜用于使腔内激光发生反射，以使所述谐振腔的激光光路为V型，构成V型折叠腔；所述反射镜的曲率半径为R2，R2＝2
×
F，其中，F为所述第一激光侧泵模块和所述第二激光侧泵模块的等效焦距；所述谐振腔光学长度为M，M＝M1+2
×
M2+M3，其中，M1为所述输出镜与所述第二激光侧泵模块的等效热透镜中心间距，M2为所述第一激光侧泵模块和所述第二激光侧泵模块等效热透镜中心到所述反射镜距离，M3为所述全反镜与所述第一激光侧泵模块的等效热透镜中心间距。2.如权利要求1所述的短脉冲激光源，其特征在于，所述短脉冲激光源包括以所述输出镜作为参考面确定的稳定腔，所述稳定腔为基于V型动态稳定腔设计，所述稳定腔的结构和参数通过如下方式确定：建立所述谐振腔的abcd矩阵：对应所述谐振腔内的ABCD矩阵公式为：对应所述谐振腔内的ABCD矩阵公式为：
其中，K为所述谐振腔，R1为所述全反镜的曲率半径，R3为所述输出镜的曲率半径；所述稳定腔的稳定条件为0<G1
·
G2<1，所述稳定腔包括基于所述稳定条件确定的第一稳区和第二稳区，所述短脉冲激光源工作状态由所述第一稳区进入所述第二稳区，所述短脉冲激光源的工作点设置在所述第二稳区。3.如权利要求1所述的短脉冲激光源，其特征在于，所述输出镜与所述第二激光侧泵模块之间距离M1为150mm；所述第一激光侧泵模块与所述第二激光侧泵模块分别距离所述反射镜的距离M2为125mm至175mm；所述全反镜与所述第一激光侧泵模块的距离M3为400mm至600mm；所述全反镜为所述谐振腔的腔镜，用于传输激光束，所述全反镜采用平面镜，损伤阈值>10J/cm2，反射率>99.9％；所述输出镜为所述谐振腔的输出腔镜，用于输出所述激光束，所述输出镜的带宽<10nm，损伤阈值>15J/cm2，反射率为70％至85％。4.如权利要求1所述的短脉冲激光源，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘民哲，赵坤，王丽莎，刘梦霖，翟瑞占，贾中青，李欢欣，张明山，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：新型
国别省市：