医用全固态黄光激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种医用全固态黄光激光器，其包括一泵浦源系统，所述泵浦源系统主要包括在一光路上依次安置的激光二极管ＬＤ、光纤以及一聚焦耦合透镜系统；其还包括一Ｚ型谐振腔装置，所述Ｚ型谐振腔装置包括在Ｚ型腔内依次安置的尾镜、凹面折叠镜、黄光输出镜以及一全反镜，所述尾镜和凹面折叠镜之间放置有一激光增益介质，所述凹面折叠镜与黄光输出镜之间放置有一布儒斯特片，所述黄光输出镜和全反镜之间放置有一倍频晶体。进一步的，所述激光增益介质和倍频晶体都由制冷装置进行温度控制。本实用新型专利技术的医用全固态黄光激光器结构简单、体积小、功率／能量高、效率高和输出稳定性好，可获得医用５６１ｎｍ波段的激光输出。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种医用激光器，具体的涉及一种医用全固态黄光激光器。
技术介绍
已知的，黄光波段的激光在医疗领域有着广阔的应用。在诊断方面，它是全内反射 荧光成像(TIRF)系统或流式细胞仪(flow cytometry)的理想选择；在治疗方面，可以对鲜 红斑痣、毛细血管扩张和眼底黄斑病变等疾病进行有效治疗。常用的黄光激光器有Kr离子激光(568nm)、染料激光(577nm)等激光器，但这些 激光都存在着固有的缺点。Kr离子激光属于气体激光器，其体积重量都很大，而且由于效 率低导致耗电量很大；染料激光器属于液体激光器，需要经常换染料，工作麻烦，染料的毒 性对人体有害，不足以满足仪器使用要求。随着半导体激光器的研究进展和产品化逐渐成 熟，大功率半导体激光器及半导体激光泵浦的固态激光器的研究与产品开发获得了迅速的 发展。这些激光器已经成为激光器家族中一股重要的力量，且具有功率高、体积小，效率高， 光束质量好和寿命长等优点。目前，国内外已经有关于固体黄光激光器的报道。他们主要采取以下三种方式 一是采用较多的倍频拉曼光的方法，包括腔内倍频拉曼光(Efficientdiode-end-pumped actively Q-switched NdYAG/Srff04/(KTP) ye 1low laser,《Optics Letters》， Vol.34，2009，2601-2612)和腔外倍频拉曼光(Low-threshold， diode end-pumped Nd3+:GdV04seIf-Raman laser, ((OpticsMaterials)), Vol. 29，2007，1817-1820)，腔外倍频 拉曼光的方法由于功率密度较低导致倍频效率很低，因此黄光的输出功率和转换效率低； 腔内倍频拉曼光的方法大多是采用声光调Q方式来提高基频光的功率密度，能够保证较高 的平均输出功率，但是单脉冲能量很低，而且受温度变化的影响较大。二是采用两束光和 步Il白勺方式(Intracavity sum-frequency generation of 3. 23ffcontinuous-wave yellow light in an Nd:YAG laser, ((OpticsCommunications)), Vol. 255,2005,248-252),这种 方法具有结构复杂，体积大，效率低等缺点。三是采用红外光腔外倍频的方式(Passively Q-switchedNdYAG/(KTA) laser at 561nm，《Optics CommunicEitions》， Vol. 281，2008， 4088-4091)，这种方法结构简单，但是单脉冲能量和平均功率都较低，也不能获得高功率和 高能量的黄光输出。
技术实现思路
为克服现有技术中的不足，本技术的目的在于提供一种结构简单、体积小、功 率/能量高、效率高和输出稳定性好的医用全固态黄光激光器，该激光器可获得医用561nm 波段的激光输出。为了解决上述技术问题，实现上述目的，本技术的医用全固态黄光激光器通 过如下技术方案实现—种医用全固态黄光激光器，其包括一泵浦源系统，所述泵浦源系统包括在一光路上依次安置的激光二极管LD、光纤以及一聚焦耦合透镜系统；其还包括一 Z型谐振腔装置，所述Z型谐振腔装置包括在Z型腔内依次安置的尾 镜、凹面折叠镜、黄光输出镜以及一全反镜，所述尾镜和凹面折叠镜之间放置有一激光增益 介质，所述凹面折叠镜与黄光输出镜之间放置有一布儒斯特片，所述黄光输出镜和全反镜 之间放置有一倍频晶体。进一步的，所述激光增益介质和倍频晶体都由制冷装置进行温度控制。进一步的，所述激光增益介质采用的是Nd: YAG陶瓷。优选的，所述的制冷装置可以是风冷装置，即将激光介质的热量通过各种方式转 移到散热片，然后通过风扇的强制冷却，由空气将热量携带走；也可以是循环水制冷装置， 即将激光介质放置于通过有冷却循环水的散热器中，热量通过散热器传导至循环水中，然 后通过循环水将热量携带走。本技术的医用全固态黄光激光器的工作流程如下所述激光二极管LD发出的泵浦光经过所述光纤传输，并通过所述聚焦耦合透镜 系统整形聚焦，进入到所述激光增益介质中，所述激光增益介质通过受激发射，产生中心波 长为1123nm的光子，产生的光子通过所述激光增益介质和所述Z型谐振腔装置的反馈放 大，产生高功率密度的1123nm基频光驻波，基频光子通过所述倍频晶体的双程倍频，形成 56Inm黄光激光并由所述黄光输出镜输出。本技术采用了新型的Nd:YAG陶瓷作为增益介质，并设计了对热透镜效应不 灵敏的Z型腔，采用了腔内双程倍频的方式，获得了 561nm黄光激光。本技术充分利用 了腔内1123nm基频光的高功率密度，并采用Z型腔提高了倍频效率，实现了高功率和高能 量的黄光激光输出，成功的解决了现有技术中激光器的缺点。与现有技术相比，本技术 的医用全固态黄光激光器所采用的Z型腔的每个臂的长度和各腔镜的曲率半径可以根据 不同设计进行优化选取，一方面可以实现在很大范围内的激光增益介质和倍频晶体中的模 式变化很小，从而大大减小热透镜效应对于激光性能的影响；另一方面可以实现倍频晶体 中较小的基频光光斑，从而实现较高的倍频效率。本技术的医用全固态黄光激光器具 有更高的输出功率/能量，更高的光光转换效率，并且体积小、稳定性好、成本低。以下结合附图和实施方式对本技术作进一步详细的说明。附图说明图1是本技术医用全固态黄光激光器的结构示意图。图中标号说明1.激光二极管LD，2.光纤，3.聚焦耦合透镜系统，4.尾镜，5.激光 增益介质，6.凹面折叠镜，7.黄光输出镜，8.倍频晶体，9.全反镜，10.布儒斯特片，11.制 冷装置，12.泵浦源系统，13. Z型腔，14.第一臂，15.第二臂，16.第三臂。具体实施方式实施例1 参见图1所示，一种医用全固态黄光激光器，其包括一泵浦源系统12，所述泵浦源 系统12主要包括在一光路上依次安置的激光二极管LD1、光纤2以及一聚焦耦合透镜系统 3，所述泵浦源系统12的工作模式为连续工作模式，最大连续泵浦功率为30W，输出波长为808nm ；其还包括一 Z型谐振腔装置，所述Z型谐振腔装置包括在Z型腔13内依次安置的 尾镜4、凹面折叠镜6、黄光输出镜7以及一全反镜9，所述尾镜4和凹面折叠镜6之间放置 有一激光增益介质5，所述凹面折叠镜6与黄光输出镜7之间放置有一布儒斯特片10，所述 黄光输出镜7和全反镜9之间放置有一倍频晶体8。进一步的，激光增益介质5和倍频晶体8由制冷装置11进行侧面散热。激光增益 介质5和倍频晶体8的侧面分别被包裹在紫铜散热器中，散热器底部与热电制冷器(TEC) 上表面连接，TEC底面与散热片连接，通过风扇的强制制冷将热量携带走。优选的，激光增益介质5为双端复合生长型Nd:YAG陶瓷，掺杂浓度为1. Iat. %，尺 寸为3X3X 5mm3，前后端面都镀有对波长为808nm、1064nm、1123nm和1320nm的的光束的增 透膜，其中对1123nm和1064nm的光束的透射率大于99. 8%，808nm和1320nm的光束的透 射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医用全固态黄光激光器，包括一泵浦源系统（１２），所述泵浦源系统（１２）包括在一光路上依次安置的激光二极管ＬＤ（１）、光纤（２）以及一聚焦耦合透镜系统（３），其特征在于：　　还包括一Ｚ型谐振腔装置，所述Ｚ型谐振腔装置包括在Ｚ型腔（１３）内依次安置的尾镜（４）、凹面折叠镜（６）、黄光输出镜（７）以及一全反镜（９），所述尾镜（４）和凹面折叠镜（６）之间放置有一激光增益介质（５），所述凹面折叠镜（６）与黄光输出镜（７）之间放置有一布儒斯特片（１０），所述黄光输出镜（７）和全反镜（９）之间放置有一倍频晶体（８）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高静，武晓东，檀慧明，位兵，戴仙金，
申请(专利权)人：苏州生物医学工程技术研究所，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]