本发明专利技术总地涉及手术激光器，更具体地涉及一种准确且有效地将激光束导入光纤的激光束控制和传递系统。该激光束控制和传递系统还提供额外的功能，包括与光纤末梢温度控制系统和组织温度感测系统的连接。本发明专利技术还涉及具有高效率热电冷却系统的手术激光器系统。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总地涉及手术(surgical)激光器，更具体地涉及精确地且高效地将激光束导入光纤的激光束控制和传递系统。激光束控制和传递系统也提供附加的功能，包括对光纤末梢温度控制系统和组织温度感测系统的连接。本专利技术也涉及具有高效率热电冷却系统的手术激光器系统。
技术介绍
本专利技术涉及这样一种类型的手术激光器，其中来自激光源的激光束通过光纤传递至手术地点。激光源可以是气体激光器、固态激光器或优选地是一个或多个激光二极管。利用激光二极管的手术激光器系统在2008年3月4日提交的美国临时申请61/068，165以及2008年7月28日提交的美国临时申请61/137，157中有记载。本文引用的这些和所有的专利以及专利申请全篇地纳入于此作为参考。附图简述 附图说明图1示出利用两个激光二极管和对准激光器的手术激光器系统的平面图，两个激光二极管和对准激光器使用本专利技术的激光束控制和传递系统被导入光纤。图2示出图1的手术激光器系统的侧视图。图3示出手术激光器系统的一个实施例，其中激光束控制和传递系统利用照相机来将激光束与光纤的纤芯对准。图4示出手术激光器系统的触摸屏控制面板。图5是具有光纤末梢温度感测的手术激光器系统的光路图。图6是具有光纤末梢温度感测和组织温度感测的手术激光器系统的光路图。图7是根据本专利技术具有冷却系统的手术激光器系统的平面图。图8是图7的手术激光器系统和冷却系统的侧视图。图9示出利用支承支架作为冷却系统的一部分的手术激光器系统。图10示出与本专利技术的手术激光器系统一起使用的光纤装置。具体实施例方式图1示出利用本专利技术的激光束控制和传递系统的手术激光器系统100的平面图。图2示出图1的手术激光器系统100的侧视图。手术激光器系统100可利用包含气体激光器、固态激光器或优选地一个或多个激光二极管102的激光源。在图示例子中，激光器系统利用两个光纤耦合的激光二极管102和对准激光器104。来自两个激光二极管102和对准激光器104的输出光束是使用光束组合器106组合的。通过将来自两个激光二极管102和对准激光器104的光纤108的纤芯熔合在一起由此形成将来自这三个激光源的输出光束进行组合的单个光纤，从而形成光束组合器106。替代实施例可利用多个激光二极管模块或激光二极管阵列以及一个或多个对准激光器。激光二极管102可包括相同波长的两个激光二极管，例如两个1470nm的激光二极管，或者这两个激光二极管可具有不同波长，例如一个1470nm激光二极管和一个980nm激光二极管。在当前优选的实施例中，两个激光二极管102各自具有将近50瓦的输出功率，以形成将近100瓦的组合功率。其它的波长和波长组合以及功率电平也是可能的，这取决于手术激光器系统100所需要的组织效果。对准激光器104是具有可见输出光束的低功率激光源。对准激光器104可产生单色对准光束，例如红、黄、绿或蓝，或者其可产生多色对准光束，该多色对准光束可以是连续的或可被调制以指示激光器系统的工作状态，如前面引用的专利申请中描述的那样。激光束控制和传递系统的核心组件是光学块110，该光学块110具有输入端112、输出端114、具有第一连接端口 118的右侧116以及可选择地具有第二连接端口 122的左侧120。光学块110大致呈中空矩形立体形状，它具有脚部或凸缘124，所述脚部或凸缘124具有安装孔126，所述安装孔用于将光学块安装至激光器系统中的光学台130或其它支承表面。其它形状也是可能的。优选地，为了强度和稳定性，光学块110是从一块铝或其它金属机械加工得到的。 光束组合器106的远端附连于光学块110的输入端112上的输入端口 132。准直透镜134被定位成使退出光束组合器106的远端并进入光学块110的激光束准直。输入端口 132与光学块110的输出端114上的输出端口 146对准。重定焦透镜136位于输出端口146前面。提供细调螺钉138以调节输出端口 146沿X轴和Y轴相对于输入端口 132的位置。连接器144被设置在光学块110的输出端114上以供插入光纤204的近端，用以将激光束传递至手术地点，如图10所示。选择地，光纤204包括近端连接器206，该近端连接器206包含装置202，用于标识光纤204和记录与光纤204和手术激光器系统100的使用有关的数据。在一尤佳实施例中，装置202可以是1-线串行存储器装置。近端连接器206可具有将该信息与激光器系统进行通信的电连接，或者近端连接器206可针对与激光器系统的单向或双向无线通信采用射频标识(RFID)技术。在一优选实施例中，设置在光纤204的近端连接器206上或附近的RFID标签使用近场UHF传输的HF与手术激光器系统上的装置通信。不需要直接的电连接。局部反射镜140或其它类型的分束器被定位在光学块110中处于输入端112和输出端114之间的中空空间128内。优选地，局部反射镜140被定位成相对于从输入端口 132延伸至输出端口 146的光轴成近似45°的角度。其它安装角度也是可能的。局部反射镜140在两个表面上均涂有用于激光器输出光束的波长的抗反射涂层，并在至少远端的第二表面上涂有用于红外波长的反射涂层。来自两个激光二极管和对准激光器的组合输出光束从光束组合器106的远端射出，并经过准直透镜134和局部反射镜140，并且通过重定焦透镜136聚焦到光纤204的近端上，由此尽可能多的激光能量进入光纤204的纤芯。光纤204通常为具有550微米直径纤芯的600微米直径光纤。也可使用其它光纤尺寸。从光纤204的远端部分回到光学块110的输出端口 146的光撞击局部反射镜140,并且朝向光学块110右侧上的第一连接端口 118反射红外波长和至少一部分可见光波长。第一连接端口 118的直径一般在10微米和1000微米之间，最典型地直径接近100微米。定位在第一连接端口 118处或光学地连接于第一连接端口 118的组合式红外检测器和可见光检测器150拦截反射的光并产生:第一信号，该第一信号指示返程的红外光的量级——其被光纤末梢保护系统用于对光纤204进行温度监测和控制；第二信号，该第二信号指示由视野保护系统和光纤断裂检测器使用的返程可见光的量级，如前面引用的专利申请中提到的。在一些实施例中，第一信号和第二信号以及这两种信号之比可用于这些功能中的每一种功能。可为附加的传感器或其它功能提供附加的连接端口。可将光纤、中空波导或带孔光纤插入到一个或多个连接端口以将光传输至一个或多个传感器或检测器。中空波导对于在较高波长下传输的不容易通过光纤传输光的光是尤为有利的。在替代实施例中，可使用涂有用于红外波长的反射涂层的局部反射镜140来将返程的红外光与返程的可见光分开并将它们导入到独立的检测器，如前面引用的专利申请中提到的。在激光源被短暂地切断(例如达几微秒)的同时，将发生光纤末梢保护系统对红外信号的采样，以使激光器的高强度输出光束不压倒来自通过光纤204返回的红外光的信号。可通过使用锁相环消除与激 光源的切断周期不同相的其它信号，从而提高红外信号的信噪比。图5是可利用本专利技术的激光束控制和传递系统以进行光纤末梢温度感测的手术激光器系统100的光路图。该实施例略微不同于图1和图2所示实施例的地方在于，使用两个局本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.14 US 61/395,562;2010.05.14 US 61/395,5231.一种激光器系统，包括: 发射出第一波长的第一激光束的第一激光器模块； 位于所述激光束的路径上的局部反射的第一镜，所述第一镜对于所述第一波长是透射性的并在远端表面上涂有对红外光波长反射的涂层； 被定位在所述激光束的路径上的处于所述第一镜远端的光纤； 所述第一镜被定位成使所述反射涂层将从所述光纤返回的红外光束反射到局部反射的第三镜上，所述第三镜对于波长在1400-2100nm范围内的红外光是透射性的并在第一表面上涂有对低于IOOOnm的光波长反射的涂层； 对波长在IOOOnm以下的光敏感的第一光检测器,所述第一光检测器被定位成拦截从所述第三镜反射的光；以及 对波长在1400-2100nm范围内的红外光敏感的第二光检测器，所述第二光检测器被定位成拦截通过所述第三镜的光。2.如权利要求1所述的激光器系统，其特征在于，所述第一镜在至少一个表面上涂有对所述第一波长呈非反射的涂层。3.如权利要求1所述的激光器系统，其特征在于，还包括: 发射出可见光波长的激光束的对准激光器；以及 设置在所述第一镜和第二镜之间的局部反射的第二镜，所述第二镜在至少一个表面上涂有对可见光波长反射并且对其它光波长透射的涂层。4.如权利要求3所述的激光器系统，其特征在于，所述第二波长大约为635nm。5.如权利要求1所述的激光器系统，其特征在于，还包括: 对所述第一波长敏感的第二光检测器，所述第二光检测器被定位成拦截从所述第一镜反射的第一激光束的一部分。6.如权利要求1所述的激光器...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·林克，A·宏，
申请(专利权)人：科威中公司，
类型：
国别省市：
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