專利名稱：醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體激光器應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種高功率半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)，適用于激光醫(yī)療。
背景技術(shù)：
激光醫(yī)療作為激光應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，發(fā)展非常迅速，逐步走向成熟。半導(dǎo)體激光器因具有體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、功耗低、波長(zhǎng)覆蓋廣的特點(diǎn)，特別適用于醫(yī)療設(shè)備的制造。目前商業(yè)應(yīng)用的激光脫毛系統(tǒng)有紅寶石激光器(波長(zhǎng)694nm)，翠綠寶石激光器(波長(zhǎng)755nm),半導(dǎo)體激光器(波長(zhǎng)810nm)和調(diào)Q摻釹乾招石槽石激光器(波長(zhǎng)1064nm)。其中半導(dǎo)體激光器脫毛已被證實(shí)是一種安全和有效的激光脫毛方式。 據(jù)估計(jì)，2010年內(nèi)全球范圍內(nèi)進(jìn)行的激光脫毛手術(shù)達(dá)500萬(wàn)人次。半導(dǎo)體激光在美容領(lǐng)域的另一個(gè)重要應(yīng)用是皮膚重建手術(shù)，用于除皺、嫩膚。激光被真皮膠原組織中的水分吸收，產(chǎn)生熱效應(yīng)，刺激膠原蛋白的再生和重塑，使皮膚變得光滑細(xì)嫩，恢復(fù)彈性。此外，激光還可用于治療雀斑、外傷性色素沉著、祛除紋身、紋眉、眼線等黑、藍(lán)色素病變眼科中最常用的的熱源是半導(dǎo)體激光器，半導(dǎo)體激光器可用于治療各種難治性青光眼、硅油注入術(shù)后難治性高眼壓，以及視網(wǎng)膜的光凝和固定等。隨著半導(dǎo)體激光技術(shù)的發(fā)展成熟，自身特有的優(yōu)勢(shì)不斷增大，其在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷拓展，幾乎覆蓋了其它激光器的應(yīng)用范圍。它不僅彌補(bǔ)了高能CO激光不易光纖傳輸、操作不便的缺點(diǎn)，而且彌補(bǔ)了燈泵浦固體激光器效率低、散熱麻煩的缺點(diǎn)，有望成為醫(yī)用激光的主流。中國(guó)專利授權(quán)公告號(hào)為CN1452465公開了日本雅芒有限公司實(shí)用新型的激光脫毛裝置。該裝置采用輸出功率5mW-1500mw,波長(zhǎng)600nm-1600nm的半導(dǎo)體激光器進(jìn)行脫毛，因?yàn)橄到y(tǒng)輸出功率低，光斑尺寸小，波長(zhǎng)輸出也不可調(diào)，脫毛效率非常低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述背景技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器豐吳塊，本發(fā)明接觸窗可以直接與皮膚接觸。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案解決的醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器模塊，包括由多個(gè)半導(dǎo)體激光器疊加形成的半導(dǎo)體激光器陣列、位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導(dǎo)、位于光波導(dǎo)出光口端的凸臺(tái)形的透明的接觸窗、以及用以對(duì)接觸窗進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻的制冷塊；所述制冷塊分為基底部和位于基底部上方的中空型頭部，該中空型頭部的前部將接觸窗的側(cè)壁整體貼合扣緊，在中空型頭部的空腔內(nèi)固定有中空套筒，中空套筒的前端頂緊接觸窗的后端面；光波導(dǎo)出光口端位于中空套筒內(nèi)，并與中空套筒之間留有空氣隙；在制冷塊的基底部下方設(shè)置熱電半導(dǎo)體制冷器，熱電半導(dǎo)體制冷器(TEC)下方設(shè)置有第一通水塊；半導(dǎo)體激光器陣列安裝有用于散熱的第二通水塊；光波導(dǎo)通過(guò)安裝于制冷塊的基底部或第一通水塊上的一對(duì)槽型固定塊夾持固定，該對(duì)槽型固定塊通過(guò)螺釘穿接固定，光波導(dǎo)與固定塊的接觸面上設(shè)置有中心為空的墊片；在上述制冷塊的基底部包覆有隔熱套?；谏鲜龌炯夹g(shù)方案，本發(fā)明還做了如下優(yōu)化限定和改進(jìn)。在制冷塊的基底部和/或第一通水塊表面設(shè)置有用以引導(dǎo)積水排出的導(dǎo)流槽。上述第一通水塊與第二通水塊內(nèi)的液冷通道相串聯(lián)或者相互獨(dú)立。·上述光波導(dǎo)整體為圓柱、圓臺(tái)、棱柱或棱臺(tái)形。上述光波導(dǎo)的材料可以是金屬，則光波導(dǎo)為空心，且光波導(dǎo)內(nèi)表面鍍有反射膜；光波導(dǎo)的材料也可以是透明材料，如玻璃、樹脂、藍(lán)寶石、金剛石等，則光波導(dǎo)既可以為實(shí)心，也可以為空心。上述光波導(dǎo)位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端，距離半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面O. 5~5. O 暈米。上述接觸窗的材料可以是藍(lán)寶石或者K9玻璃、石英玻璃、金剛石等。上述制冷塊的材料可以是金屬材料，如銅，鋁，鐵，鍍金銅，鍍金鋁，不銹鋼等，也可以是金剛石。上述第一通水塊和第二通水塊的材料可以是銅，鋁，不銹鋼，硬質(zhì)陽(yáng)極化鋁，塑料。上述的半導(dǎo)體激光器是將激光器芯片封裝在芯片熱沉上，芯片熱沉可以是微通道熱沉、宏通道熱沉或者金屬塊；激光器芯片可以是單發(fā)光點(diǎn)芯片，也可以是多發(fā)光點(diǎn)芯片。本發(fā)明具有以下有益效果I、通常半導(dǎo)體激光器陣列中巴條快軸方向的快軸發(fā)散角為30 40度，慢軸發(fā)散角為5 10度；使用光波導(dǎo)傳輸激光，限制光束發(fā)散,光束在光波導(dǎo)內(nèi)通過(guò)多次反射,最終出射的光斑被勻化，因此得到均勻光斑。2、采用獨(dú)特的制冷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得與皮膚直接接觸的工作端面溫度能夠接近冰點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定。3、采用熱電半導(dǎo)體制冷器(TEC)作為冷卻源，調(diào)節(jié)制冷塊的溫度對(duì)接觸窗進(jìn)行制冷，冷卻溫度可低至5°C左右(冰點(diǎn))，有效減小了治療時(shí)的痛楚。4、匹配設(shè)置具有液冷通道的通水塊，散熱效率高；另外，熱電半導(dǎo)體制冷器下的通水塊也可以與半導(dǎo)體激光器陣列等其他部件的液冷通道整體構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)通道，半導(dǎo)體激光器陣列和半導(dǎo)體熱電制冷器(TEC)冷卻水路為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過(guò)通水塊連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，克服了傳統(tǒng)并聯(lián)水路各支路水路不可控制的缺點(diǎn)，有效保證了半導(dǎo)體激光器的冷卻，使得激光器工作更穩(wěn)定可靠。5、接觸窗采用凸臺(tái)設(shè)計(jì)，杜絕了治療時(shí)輔助物品如冷凝膠等的進(jìn)入，使得激光器工作更穩(wěn)定可靠；同時(shí)接觸窗更換簡(jiǎn)便，使用時(shí)能夠與皮膚貼合，接觸部溫度接近冰點(diǎn)，既有效地保護(hù)了正常皮膚不受熱損傷，減輕疼痛，又可增加治療能量，提高療效；同時(shí)接觸窗下壓皮膚，使毛囊倒伏，使激光的吸收量增加30% -40%。6、制冷塊對(duì)接觸窗制冷，需要制冷塊頭部溫度很低，而對(duì)于制冷塊尾部，又不能溫度太低，制冷塊尾部溫度很低，光波導(dǎo)的溫度也將很低在光波導(dǎo)入光處將會(huì)結(jié)露，結(jié)露形成水霧，將會(huì)污染半導(dǎo)體激光器，使半導(dǎo)體激光器失效。考慮到產(chǎn)品工作時(shí)的部位溫差特點(diǎn)，在靠近制冷部位設(shè)置絕熱保溫套(層)，避免受冷結(jié)露、積水。7、在通水塊(以及制冷塊上)設(shè)置導(dǎo)流槽，使結(jié)露形成的積水可以通過(guò)導(dǎo)流槽導(dǎo)出而避免對(duì)半導(dǎo)體激光器的污染。8、在制冷塊中空頭部設(shè)置中空套筒，光波導(dǎo)出光端包裹在中空套筒內(nèi)，并與中空套筒之間留有空氣隙；可以使光波導(dǎo)可能產(chǎn)生的漏光只在中空套筒內(nèi)反射，避免漏出的激光打在制冷塊上影響制冷塊對(duì)皮膚接觸部(接觸窗口)的制冷效果，同時(shí)中空套筒也起到對(duì)接觸窗的頂緊作用。9、光波導(dǎo)通過(guò)固定塊夾持固定，光波導(dǎo)與固定塊的接觸部為豎直平面或水平平面，以利于穩(wěn)定夾持固定，固定塊可設(shè)置于制冷塊基底部和/第一通水塊上。
10、在固定塊與光波導(dǎo)間設(shè)置墊片，兩個(gè)固定塊通過(guò)螺釘連接固定，防止固定塊將光波導(dǎo)壓碎；墊片中心可以為空，連接固定塊和光波導(dǎo)，減小墊片與光波導(dǎo)接觸面積，不影響光波導(dǎo)內(nèi)的激光進(jìn)行全反射。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的立體示意圖。圖3為本發(fā)明接觸窗與制冷塊的連接示意圖。附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明I-半導(dǎo)體激光器陣列；2_光波導(dǎo)；3_接觸窗；4_制冷塊；5_半導(dǎo)體熱電制冷器；6-第一通水塊；7_激光芯片；8_芯片熱沉；9_隔熱套；10_第一固定塊；11_第二固定塊；12-墊片；13-中空套筒；14-絕緣墊層；15-導(dǎo)流槽；16-第二通水塊；17-進(jìn)水口 ；18_出水□。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述參見圖I和圖2，醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器模塊，包括由多個(gè)半導(dǎo)體激光器疊加形成的半導(dǎo)體激光器陣列、位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導(dǎo)、位于光波導(dǎo)出光口端的凸臺(tái)形的透明的接觸窗、以及用以對(duì)接觸窗進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻的制冷塊。制冷塊分為基底部和位于基底部上方的中空型頭部，該中空型頭部的前部將接觸窗的側(cè)壁整體貼合扣緊，在中空型頭部的空腔內(nèi)固定有中空套筒，中空套筒的前端頂緊接觸窗的后端面；光波導(dǎo)出光口端位于中空套筒內(nèi)，并與中空套筒之間留有空氣隙。制冷塊的基底部包覆有隔熱套。在制冷塊的基底部下方設(shè)置熱電半導(dǎo)體制冷器，熱電半導(dǎo)體制冷器(TEC)下方設(shè)置有第一通水塊；半導(dǎo)體激光器陣列安裝有用于散熱的第二通水塊。第一通水塊與第二通水塊內(nèi)的液冷通道可以各自獨(dú)立，最好相串聯(lián)。通水塊的較佳選材為銅，鋁，不銹鋼，硬質(zhì)陽(yáng)極化鋁或塑料。光波導(dǎo)通過(guò)安裝于制冷塊的基底部或第一通水塊上的一對(duì)槽型固定塊夾持固定，該對(duì)槽型固定塊通過(guò)螺釘穿接固定，光波導(dǎo)與固定塊的接觸面上設(shè)置有中心為空的墊片。該墊片的具體形式可以類似于墊圈，也可以是橫截面為多邊形框、橢圓框的結(jié)構(gòu)。該中空墊片為柔性材料，較佳選材為聚甲醛、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺或硫化橡膠。在制冷塊的基底部和/或第一通水塊表面還設(shè)置有用以引導(dǎo)積水排出的導(dǎo)流槽。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要，光波導(dǎo)的材料可以是金屬，則光波導(dǎo)為空心，且光波導(dǎo)內(nèi)四個(gè)面均鍍有反射膜；光波導(dǎo)的材料也可以是透明材料，如玻璃、樹脂、藍(lán)寶石、金剛石等，則光波導(dǎo)既可以為實(shí)心，也可以為空心。如需要進(jìn)一步提高能量密度，光波導(dǎo)可以采用具有光束匯聚作用的棱臺(tái)形或圓臺(tái)形。光波導(dǎo)位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端，距離半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面
O.5~5. O 暈米。接觸窗的材料可以是藍(lán)寶石或者K9玻璃、石英玻璃、金剛石等。制冷塊的材料可以是金屬材料，如銅，鋁，鐵，鍍金銅，鍍金鋁，不銹鋼等，也可以是金剛石。第一通水塊和第二通水塊的材料可以是銅，鋁，不銹鋼，硬質(zhì)陽(yáng)極化鋁，塑料。半導(dǎo)體激光器是將激光器芯片封裝在芯片熱沉上，芯片熱沉可以是微通道熱沉、宏通道熱沉或者金屬塊；激光器芯片可以是單發(fā)光點(diǎn)芯片，也可以是多發(fā)光點(diǎn)芯片。若采用本發(fā)明進(jìn)行激光脫毛，則半導(dǎo)體激光器陣列I的輸出功率為200W以上即可。
權(quán)利要求
1.醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于包括 由多個(gè)半導(dǎo)體激光器疊加形成的半導(dǎo)體激光器陣列、 位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導(dǎo)、 位于光波導(dǎo)出光口端的凸臺(tái)形的透明的接觸窗、以及 用以對(duì)接觸窗進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻的制冷塊； 所述制冷塊分為基底部和位于基底部上方的中空型頭部，該中空型頭部的前部將接觸窗的側(cè)壁整體貼合扣緊，在中空型頭部的空腔內(nèi)固定有中空套筒，中空套筒的前端頂緊接觸窗的后端面；光波導(dǎo)出光口端位于中空套筒內(nèi)，并與中空套筒之間留有空氣隙； 在制冷塊的基底部下方設(shè)置熱電半導(dǎo)體制冷器，熱電半導(dǎo)體制冷器下方設(shè)置有第一通水塊；半導(dǎo)體激光器陣列安裝有用于散熱的第二通水塊； 光波導(dǎo)通過(guò)安裝于制冷塊的基底部或第一通水塊上的一對(duì)槽型固定塊夾持固定，該對(duì)槽型固定塊通過(guò)螺釘穿接固定，光波導(dǎo)與固定塊的接觸面上設(shè)置有中心為空的墊片； 在制冷塊的基底部包覆有隔熱套。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于在制冷塊的基底部和/或第一通水塊表面設(shè)置有用以引導(dǎo)積水排出的導(dǎo)流槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于所述第一通水塊與第二通水塊內(nèi)的液冷通道相串聯(lián)或者相互獨(dú)立。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于所述光波導(dǎo)整體為圓柱、圓臺(tái)、棱柱或棱臺(tái)形。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于所述光波導(dǎo)位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端，距離半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面O. 5-5. O毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于接觸窗的材料為藍(lán)寶石、K9玻璃、石英玻璃或者金剛石。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于制冷塊的材料為銅，鋁，鐵，鍍金銅，鍍金鋁，不銹鋼或者金剛石。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于第一通水塊和第二通水塊的材料為銅，鋁，不銹鋼，硬質(zhì)陽(yáng)極化鋁或者塑料。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于所述的半導(dǎo)體激光器是將激光器芯片封裝在芯片熱沉上，芯片熱沉為微通道熱沉、宏通道熱沉或者金屬塊；激光器芯片為單發(fā)光點(diǎn)芯片或者多發(fā)光點(diǎn)芯片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器模塊，包括由多個(gè)半導(dǎo)體激光器疊加形成的半導(dǎo)體激光器陣列、位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導(dǎo)、位于光波導(dǎo)出光口端的凸臺(tái)形的透明的接觸窗、以及用以對(duì)接觸窗進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻的制冷塊；所述制冷塊分為基底部和位于基底部上方的中空型頭部，該中空型頭部的前部將接觸窗的側(cè)壁整體貼合扣緊，在制冷塊的基底部下方設(shè)置熱電半導(dǎo)體制冷器；光波導(dǎo)與固定塊的接觸面上設(shè)置有中心為空的墊片；在制冷塊的基底部包覆有隔熱套。本發(fā)明采用獨(dú)特的制冷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得與皮膚直接接觸的工作端面溫度能夠接近冰點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定。
文檔編號(hào)A61B18/20GK102946053SQ201210480078
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者劉興勝, 孫堯, 戴曄, 吳迪, 宗恒軍, 同理順 申請(qǐng)人:西安炬光科技有限公司