專利名稱：激光碎石機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及通過(guò)內(nèi)腔鏡擊碎體內(nèi)結(jié)石的激光碎石機(jī)。
背景技術(shù)：
本實(shí)用新型作出以前，德國(guó)WOM公司生產(chǎn)和銷售的U100雙波長(zhǎng)碎石機(jī)，其核心部件是光路部分。如圖1所示，該機(jī)輸出的激光脈寬為1.2us，能量120mJ。波長(zhǎng)是1064nm和532nm，其中532nm的激光占了20mJ。在核心光路中，該機(jī)采用了單腔結(jié)構(gòu)即單燈單激光棒單聚光腔的固體激光系統(tǒng)，用幾十米的腔內(nèi)光纖來(lái)調(diào)整激光的脈寬，由于增加光纖需要添加兩個(gè)聚焦兼準(zhǔn)直鏡，光纖的傳輸效率最高只有90％，加上聚焦鏡的損耗，以及光束發(fā)散角的增大，這些都會(huì)使光路中的總損耗增大。所以要求光路的穩(wěn)定性非常高，并且各種光學(xué)元件的設(shè)計(jì)、工藝等要求相當(dāng)高。在光路調(diào)整時(shí)，由于該振蕩光路的元件很多，損耗相當(dāng)大，故而需要的閃光燈放電電壓很高，帶來(lái)的后果要求電子元器件的耐壓和電流很高，導(dǎo)致器件出故障的概率提高。另外由于出光的閾值電壓提高，而容易產(chǎn)生寄生振蕩，導(dǎo)致產(chǎn)生的脈寬只有幾個(gè)納秒，從而使激光峰值功率高到損傷腔內(nèi)光纖和KTP倍頻晶體。這就需要在調(diào)試出光之前就要利用專業(yè)的設(shè)備來(lái)調(diào)整好，才能避免出現(xiàn)損傷的問(wèn)題。所以這給設(shè)備的光路現(xiàn)場(chǎng)維修和調(diào)試帶來(lái)了困難，導(dǎo)致銷往國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的設(shè)備在出現(xiàn)故障時(shí)只好打包運(yùn)回德國(guó)本部去修好了再運(yùn)回來(lái)，導(dǎo)致設(shè)備的使用率降低。在光路振蕩器中的光學(xué)元件發(fā)生機(jī)械偏差將會(huì)導(dǎo)致輸出的單脈沖最大能量輸出降低。
綜上這些情況，U100雙波長(zhǎng)碎石機(jī)的應(yīng)用是建立在非常先進(jìn)的光學(xué)、電子工藝和工業(yè)基礎(chǔ)之上，并且現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、維修很困難，對(duì)使用的客戶來(lái)說(shuō)維修時(shí)間長(zhǎng)，以及費(fèi)用高，這些都阻礙了雙波長(zhǎng)碎石機(jī)的市場(chǎng)推廣應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型的目的是提供一種使用要求低，調(diào)試、維修方便，穩(wěn)定性高的激光碎石機(jī)。
(二)技術(shù)方案本實(shí)用新型的激光碎石機(jī)，包括振蕩激光器，還包括放大激光器、光隔離器，其中，光隔離器位于振蕩激光器與放大激光器之間，所述振蕩激光器、放大激光器、光隔離器在同一光路中。
其中，所述放大激光器包括放大激光棒、閃光燈、電源、反折光鏡、偏振片、光束合成鏡、激光聚焦透鏡、倍頻晶體、激光準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡、輸出光纖、半導(dǎo)體指示燈，其中，偏振片、光束合成鏡、倍頻晶體、激光準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡、輸出光纖在放大激光棒的激光輸出端；反折光鏡中的一個(gè)位于放大激光棒與偏振片之間，另一個(gè)位于放大激光棒與光隔離器之間。
其中，所述振蕩激光器包括振蕩激光棒、閃光燈、電源、準(zhǔn)直透鏡、調(diào)Q晶體、偏振片、輸出鏡、反折光鏡、全反鏡、腔內(nèi)光纖及聚焦透鏡、光電二極管，其中，準(zhǔn)直透鏡、調(diào)Q晶體、偏振片、輸出鏡在振蕩激光棒的激光輸出端；光纖及聚焦透鏡、全反鏡在振蕩激光棒的另一端；反折光鏡中的一個(gè)位于聚焦透鏡與振蕩激光棒之間，另一個(gè)位于輸出鏡與光隔離器之間。
其中，所述光隔離器包括磁光晶體和高磁性磁鐵，光隔離器用于將偏振光的偏振方向轉(zhuǎn)45度，使返回來(lái)的激光轉(zhuǎn)90度從而讓振蕩激光器腔內(nèi)偏振片反射，以隔開振蕩激光器和放大激光器之間的互相影響。
(三)有益效果
1)由于采用了兩級(jí)激光器，減少了振蕩激光器的輸出能量，因此，延長(zhǎng)了腔內(nèi)光纖和KTP倍頻晶體的壽命；2)由于出光的閾值電壓降低了，因此能夠延長(zhǎng)了電子元件的壽命和降低使用要求；3)由于在振蕩激光器與放大激光器的中間采用了光隔離器，因此保證了光路工作的穩(wěn)定性；4)由于降低了使用要求，使得調(diào)試、維修非常方便。


圖1是已有技術(shù)的工作原理圖；圖2是本實(shí)用新型的工作原理圖；圖3是本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、全反鏡；2、后聚焦鏡；3、腔內(nèi)光纖；4、前聚焦鏡；5、反折光鏡；6、振蕩激光棒；7、閃光燈；8、準(zhǔn)直透鏡；9、調(diào)Q晶體；10偏振片；11、輸出鏡；12、反折光鏡；13、光隔離器；14、反折光鏡；15、放大激光棒；16、閃光燈；17、反折光鏡；18、光電二極管；19、偏振片；20、光束合成鏡；21、半導(dǎo)體指示燈；22、激光聚焦透鏡；23、倍頻晶體；24、激光準(zhǔn)直透鏡；25、聚焦透鏡；26、輸出光纖；27、電源；28、電源；1′全反鏡；3′、腔內(nèi)光纖；5′、反折光鏡；6′、振蕩激光棒；7′、閃光燈；9′、調(diào)Q晶體；11′、輸出鏡；12′、反折光鏡；14′、反折光鏡；21′、半導(dǎo)體指示光；26′、輸出光纖；27′、電源；28′、光閘。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
如圖3所示，振蕩激光器由振蕩激光棒6、閃光燈7、電源27、準(zhǔn)直透鏡8、CrYAG調(diào)Q晶體9、偏振片10、輸出鏡11、兩個(gè)三高反折光鏡5、12、1064nm全反鏡1、腔內(nèi)光纖3及聚焦透鏡4、5、光電二極管18組成；放大激光器由放大激光棒15、閃光燈16、電源28、兩個(gè)三高反折光鏡14、偏振片19、光束合成鏡20、激光聚焦透鏡22、KTP倍頻晶體23、激光準(zhǔn)直透鏡24、聚焦透鏡25、輸出光纖26、半導(dǎo)體指示燈21組成；光隔離器13包括磁光晶體和高磁性磁鐵組成。本實(shí)用新型由腔內(nèi)50米長(zhǎng)的光纖3來(lái)調(diào)整激光的脈寬，讓激光脈寬達(dá)到了1.2US，由調(diào)Q晶體9來(lái)作提高單脈沖的激光能量。
如圖2所示，本實(shí)用新型工作過(guò)程如下，將以上各光學(xué)部件調(diào)整到同光軸上，利用電源27、28給閃光燈7、16供電來(lái)泵浦激光棒，產(chǎn)生所需要的模式、脈寬及能量的偏振激光，該激光經(jīng)過(guò)光隔離器13后反射進(jìn)入激光放大器放大，放大后的激光其光斑模式和脈寬均沒(méi)有變化，只是激光的單脈沖能量得到了放大，放大后的激光經(jīng)過(guò)偏振片10、19聚焦后，通過(guò)KTP倍頻晶體9倍頻產(chǎn)生倍頻綠激光，最后經(jīng)準(zhǔn)直再聚焦導(dǎo)入治療光纖。從圖2中光路可以看出，本實(shí)用新型采用了兩級(jí)激光器，一級(jí)振蕩激光器，一級(jí)放大激光器，中間采用了光隔離器13，來(lái)隔開兩級(jí)激光器以避免兩級(jí)激光器互相干擾，由于本實(shí)用新型是光纖輸出，所以從輸出光纖的輸入端反射回的激光經(jīng)過(guò)放大激光器后嚴(yán)重干擾振蕩激光器的輸出，導(dǎo)致激光輸出的波形變形，進(jìn)而損傷腔內(nèi)的光纖和其它光學(xué)元件。所以本光路中的特點(diǎn)是光隔離器13，光隔離器13保證了光路工作的穩(wěn)定性。光隔離器13的原理是利用磁光效應(yīng)將通過(guò)磁光晶體的線偏振激光的偏振方向旋轉(zhuǎn)45度，等反射回的線偏振光再經(jīng)過(guò)該晶體時(shí)，又向同方向?qū)⒕€偏振光旋轉(zhuǎn)45度，這樣兩次經(jīng)過(guò)磁光晶體后將線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度.而振蕩激光器腔內(nèi)的偏振片對(duì)原來(lái)的線偏光方向全透過(guò)，對(duì)垂直方向的偏振光則全反射而沒(méi)有進(jìn)入振蕩激光棒，這樣就隔開了振蕩激光器和放大激光器之間的互相影響。采用了兩級(jí)后，這樣要求源級(jí)振蕩激光器只要輸出40mJ的能量左右，比德國(guó)U100單級(jí)輸出的150mJ小了很多，在所有的光路元件中，腔內(nèi)光纖3端面是最容易受到損害的，而輸出能量的減少可以有效地延長(zhǎng)腔內(nèi)光纖3端面的使用壽命，這樣出光的閾值電壓只有了700V，而德國(guó)U100的閾值電壓達(dá)到了1000V以上，起點(diǎn)電壓降低可以延長(zhǎng)電子元件的壽命和降低使用要求。根據(jù)兩級(jí)放大的原理，振蕩激光器輸出激光的模式，決定了光斑的模式和脈寬，而放大激光器主要決定了能量輸出，且放大后的能量輸出主要受注入閃光燈的能量影響。所以對(duì)于輸出小能量的振蕩激光器來(lái)說(shuō)，當(dāng)振蕩器中的光學(xué)元件發(fā)生機(jī)械偏轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致振蕩激光器的輸出降低，但由于放大激光器的增益輸出放大倍數(shù)隨著注入能量的減小而增大，放大激光器最終的輸出受振蕩激光器輸出的影響很小。所以機(jī)械穩(wěn)定性對(duì)最終激光輸出影響比對(duì)單級(jí)激光器影響要小很多。
如圖3所示，本實(shí)用新型各部件的作用功能如下1064nm全反鏡1，用于振蕩級(jí)激光器的全反鏡；腔內(nèi)光纖系統(tǒng)包括后聚焦透鏡2、腔內(nèi)50米光纖3、前聚焦透鏡4，其中透鏡2、4的作用分別起著聚焦和準(zhǔn)直光束兩種作用；本實(shí)用新型的4個(gè)三高反折光鏡5、12、14、17，用于九十度轉(zhuǎn)折光路用；振蕩激光棒6是振蕩激光器的激光物質(zhì)；閃光燈7采用氙燈，利用電源27給氙燈供電來(lái)泵浦振蕩激光棒；準(zhǔn)直透鏡8用于將從光纖3輸出的激光由于發(fā)散角大需要重新準(zhǔn)直；CrYAG調(diào)Q晶體9利用調(diào)Q來(lái)獲得大能量的激光脈沖；振蕩激光器中的偏振片10起著讓輸出的激光是線偏振光，同時(shí)也減小了腔內(nèi)激光的能量，起到保護(hù)腔內(nèi)光纖端面的作用；1064輸出鏡11用于將激光從此鏡片處輸出；光隔離器13用于將偏振光的偏振方向轉(zhuǎn)45度。這樣返回來(lái)的激光將轉(zhuǎn)90度從而讓腔內(nèi)偏振片反射；放大激光棒15放大激光器的激光物質(zhì)；閃光燈16采用氙燈，利用電源28給氙燈供電來(lái)泵浦振蕩激光棒；光電二極管18是利用檢測(cè)激光的峰值來(lái)確定激光的大小和能量；放大激光器中的偏振片19的作用是讓從光纖端面及各種鏡片反射回的激光過(guò)濾修正后以達(dá)到隔離所需要的偏振態(tài)；光束合成鏡20用于反射治療激光同時(shí)透過(guò)半導(dǎo)體指示激光；半導(dǎo)體指示光21用于治療時(shí)作治療激光的引導(dǎo)光；放大激光器中的激光聚焦透鏡22用于會(huì)聚1064nm激光以產(chǎn)生532nm倍頻激光；KTP倍頻晶體23用于產(chǎn)生倍頻激光；放大激光器中的激光準(zhǔn)直透鏡24用于將會(huì)聚的激光重新準(zhǔn)直；放大激光器中的聚焦透鏡25將激光聚焦后會(huì)入治療光纖；輸出光纖26用于將激光引到人體結(jié)石處。
關(guān)于本實(shí)用新型的激光電源及控制電路采用武漢奇致激光有限責(zé)任公司生產(chǎn)的ML-3045Q型治療機(jī)配套的電源及控制電路即可。關(guān)于本實(shí)用新型的冷卻系統(tǒng)采用武漢奇致激光有限責(zé)任公司生產(chǎn)的ML-3045Q型治療機(jī)配套的冷卻系統(tǒng)即可。
相對(duì)于目前市場(chǎng)上德國(guó)U100碎石機(jī)，只有單級(jí)，腔內(nèi)倍頻，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是對(duì)各項(xiàng)技術(shù)工藝和器件要求太高；而本實(shí)用新型光路因?yàn)樵鲈O(shè)了放大激光器，對(duì)各器件和使用要求就降低很多，因此，操作使用、維修方便，調(diào)試也方便。
權(quán)利要求1.一種激光碎石機(jī)，包括振蕩激光器，其特征在于還包括放大激光器、光隔離器(13)，其中，光隔離器(13)位于振蕩激光器與放大激光器之間，所述振蕩激光器、放大激光器、光隔離器(13)在同一光路中。
2.如權(quán)利要求1所述的一種激光碎石機(jī)，其特征在于所述放大激光器包括放大激光棒(15)、閃光燈(16)、電源(28)、反折光鏡(14、17)、偏振片(19)、光束合成鏡(20)、激光聚焦透鏡(22)、倍頻晶體(23)、激光準(zhǔn)直透鏡(24)、聚焦透鏡(25)、輸出光纖(26)、半導(dǎo)體指示燈(21)，其中，偏振片(19)、光束合成鏡(20)、倍頻晶體(23)、激光準(zhǔn)直透鏡(24)、聚焦透鏡(25)、輸出光纖(26)在放大激光棒(15)的激光輸出端；反折光鏡中的一個(gè)位于放大激光棒與偏振片之間，另一個(gè)位于放大激光棒(15)與光隔離器(13)之間。
3.如權(quán)利要求1所述的一種激光碎石機(jī)，其特征在于所述振蕩激光器包括振蕩激光棒(6)、閃光燈(7)、電源(27)、準(zhǔn)直透鏡(8)、調(diào)Q晶體(9)、偏振片(10)、輸出鏡(11)、反折光鏡(5、12)、全反鏡(1)、腔內(nèi)光纖(3)及聚焦透鏡(2、4)、光電二極管(18)，其中，準(zhǔn)直透鏡(8)、調(diào)Q晶體(9)、偏振片(10)、輸出鏡(11)在振蕩激光棒(6)的激光輸出端；光纖(3)及聚焦透鏡(2、4)、全反鏡(1)在振蕩激光棒(6)的另一端；反折光鏡中的一個(gè)位于聚焦透鏡與振蕩激光棒(6)之間，另一個(gè)位于輸出鏡(11)與光隔離器(13)之間。
4.如權(quán)利要求1所述的一種激光碎石機(jī)，其特征在于所述光隔離器(13)包括磁光晶體和高磁性磁鐵，光隔離器(13)用于將偏振光的偏振方向轉(zhuǎn)45度，使返回來(lái)的激光轉(zhuǎn)90度從而讓振蕩激光器腔內(nèi)偏振片(10)反射，以隔開振蕩激光器和放大激光器之間的互相影響。
專利摘要本實(shí)用新型涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，本實(shí)用新型公開了一種激光碎石機(jī)，包括振蕩激光器，還包括放大激光器、光隔離器，其中，光隔離器位于振蕩激光器與放大激光器之間，所述振蕩激光器、放大激光器、光隔離器在同一光路中。本實(shí)用新型延長(zhǎng)了腔內(nèi)光纖和KTP倍頻晶體的壽命；延長(zhǎng)了電子元件的壽命和降低使用要求；保證了光路工作的穩(wěn)定性；降低了使用要求，使得調(diào)試、維修非常方便。
文檔編號(hào)A61B18/26GK2904968SQ200620096278
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月20日
發(fā)明者王宏根, 羅武, 宋忠煥, 劉和順, 孫文, 彭國(guó)紅 申請(qǐng)人:武漢楚天激光(集團(tuán))股份有限公司