一种多波长半导体激光手术系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用高功率半导体激光治疗人体软组织的技术领域，特别涉及一种多波长半导体激光手术系统。
【背景技术】
[0002]目前，绿激光医疗设备已应用于临床实践中，例如将绿激光用于软组织气化切割的临床治疗已获得了大量的实践，并充分证明了其技术的安全有效性。相比于前代“金标准”、“经尿道前列腺切除术” TURP,该技术副作用小。绿激光血红蛋白吸收率和水吸收率相近，为10 3/cm，见附图1，然而蓝激光血红蛋白吸收率为103/cm，比绿激光约高I个量级。所以可以预期，蓝激光更容易做软组织切除手术，热影响区更小，止血效果也大大提高。目前，世界中仍然没有将蓝激光用于软组织切割手术的先例。
[0003]绿激光的获得采用光栗浦激光晶体获得1064nm红外激光，再用红外激光经过倍频晶体获得532nm倍频激光的方式获得。整个转换过程电光效率最高10%左右，大量的废热需要通过水冷的方式排出，内置水冷却装置的设计造成整个手术设备体积庞大，噪声极高。半导体激光相比于固体激光，电光转换效率高是其最大的优势。基于这一优势，可以使小功率手术系统去掉水冷，采用风冷的方式代替。进一步的，将小功率手术系统做到微型化、便携式、低噪声、长寿命成为可能性。
[0004]目前，To56封装的半导体蓝激光功率技术成熟，已经商用，输出功率达到1.6W，电光效率26.7%。预期寿命大于10000小时。将1.6W蓝光耦合进入105um光纤，其效率可达90%以上。将多个光纤耦合的半导体蓝激光通过光纤合束技术，得到1W或者30W的功率输出，其效率也在90%以上。通过计算，整机的电光效率可达20%以上。激光1W输出，电功耗50W，30W输出，电功耗150W，通过风冷即可满足散热要求，因此，蓝激光便携化是可行的。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多波长半导体激光手术系统，能够利用蓝激光被血红蛋白强烈吸收的特性，将蓝激光输出，传递照射到人体病变软组织，并进行切除；并利用激光良好的水吸收特性进行止血，具有安全可靠、热损伤小、止血效果好的特点。
[0006]为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0007]—种多波长半导体激光手术系统，包括半导体激光光源1，所述半导体激光光源I与医用激光光纤2连接，通过医用激光光纤2将所发出的激光输出，所述半导体激光光源I与激光电源和控制系统5电连接，所述激光电源和控制系统5控制半导体激光光源1，并为半导体激光光源I提供电源，所述激光电源和控制系统5与激光冷却系统3电连接，控制激光冷却系统3为半导体激光光源I进行冷却，所述激光电源和控制系统5与脚踏开关4电连接，所述脚踏开关4控制激光电源和控制系统5的工作状态。
[0008]所述半导体激光光源I包括多个单管耦合模块6，所述单管耦合模块6通过光纤9耦合输出；所述半导体激光光源I还包括单个指示光源7，所述指示光源7通过光纤9输出；所述光纤9通过光纤合束装置8进行耦合；所述光纤合束装置8将多个光纤9中的激光合束，耦合进入医用激光光纤2中，并通过医用激光光纤2输出。
[0009]所述单管耦合模块6包括两个偏振态垂直的单管半导体激光器10，所述单管半导体激光器10与整形透镜11连接，所述整形透镜11与偏振耦合棱镜12通过激光连接，所述偏振耦合棱镜12与耦合聚焦透镜13通过激光连接，所述耦合聚焦透镜13与光纤9通过激光连接，所述耦合聚焦透镜13和光纤9采用压紧固定或者粘胶固定的方式封装在耦合套管壳体15中，所述单管半导体激光器10发出的蓝激光，通过整形透镜11整形后输出，通过偏振親合棱镜12将两条蓝激光偏振親合为一束光后输出，通过親合聚焦透镜13親合进入光纤9，进行输出。
[0010]所述单管耦合模块6包括单个单管半导体激光器10，所述单管半导体激光器10与整形透镜11连接，所述整形透镜11与耦合聚焦透镜13通过激光连接，所述耦合聚焦透镜13与光纤9通过激光连接，所述耦合聚焦透镜13和光纤9采用压紧固定或者粘胶固定的方式封装在耦合套管壳体15中，所述单管半导体激光器10发出的蓝激光，通过整形透镜11整形后输出，通过耦合聚焦透镜13耦合进入光纤9，进行输出。
[0011 ] 所述单管耦合模块6包括多个单管半导体激光器10，所述单管半导体激光器10与整形透镜11连接，所述整形透镜11与偏转镜14通过激光连接，所述偏转镜14与耦合聚焦透镜13通过激光连接，所述耦合聚焦透镜13与光纤9通过激光连接，所述耦合聚焦透镜13和光纤9采用压紧固定或者粘胶固定的方式封装在耦合套管壳体15中，所述单管半导体激光器10发出的蓝激光，通过整形透镜11整形后输出，通过偏转镜14将多条蓝激光汇聚成一束光后输出，通过耦合聚焦透镜13耦合进入光纤9，进行输出。
[0012]所述耦合聚焦透镜13包括一片镜片或者多镜片组成的透镜组，其镜片为球面或非球面镜片。
[0013]所述光纤合束装置8包括耦合透镜17，所述耦合透镜17安装在耦合透镜座16内，所述耦合透镜座16内还设置有光纤连接头18，所述光纤连接头18用于固定医用激光光纤2，
[0014]所述光纤合束装置8为(N+M+l*l)型结构，即N+M+1路输入，I路输出，其中，N路输入为440nm-460nm的蓝激光，M路输入为808nm、980nm和1470nm中的一种或组合的激光，I路输入为指示激光；所述光纤合束装置8的输入端位于光纤9的输出端后方，所述光纤9将单管耦合模块6中输出的激光和指示光源7中输出的指示激光输入光纤合束装置8中的親合透镜17，经过親合透镜17親合为一束光，进入医用激光光纤2中，进行输出。
[0015]所述指示光源7能够发出用于定位工作位置指示激光，所述指示激光为红色635nm激光或绿色532nm激光。
[0016]所述医用激光光纤2前端的输出方式包括沿光纤轴线直出或者与光纤轴线成一定夹角侧出。
[0017]所述激光冷却系统3包括热沉19和TEC温控装置20，所述热沉19位于单管半导体激光器10下方，将单管半导体激光器10发出的热量通过热沉19传递出去，所述TEC温控装置20位于热沉19下方，将热沉19的热量吸收，并通过空气冷却的方式释放和排出。
[0018]本发明的工作原理为:
[0019]本发明利用蓝激光被血红蛋白强烈吸收的特性，将蓝激光输出，传递照射到人体病变软组织，并进行切除；并利用激光良好的水吸收特性进行止血。系统工作时，指示光源7开始工作发出指示激光，通过光纤9输出，经过光纤合束装置8耦合进入医用激光光纤2，为术者提示工作位置。根据术者的需要，通过踩踏和松开脚踏开关4向激光电源和控制系统5发出控制指令。激光电源和控制系统5接收指令后，控制单管半导体激光器10是否发出工作用的激光。单管半导体激光器10发出激光，通过整形透镜11整形后输出，通过偏振耦合棱镜12或偏转镜14将激光耦合为一束光后输出，通过耦合聚焦透镜13耦合进入光纤9，进行输出。N条载有切割用激光的光纤9、M条载有止血用激光的光纤9和I条载有指示激光的光纤9输入光纤合束装置8中的耦合透镜17，经过耦合透镜17耦合为一束光，进入医用激光光纤2中，进行输出。踩下脚踏开关4，单管半导体激光器10正常输出激光，用于切割的激光进行切割手术，同时用于止血的激光进行手术中的止血；松开脚踏开关，单管半导体激光器10停止输出激光，激光输出中断，手术暂停。
[0020]本发明的有益效果为:
[0021]本发明的目的在于提供一种多波长半导体激光手术系统，能够利用蓝激光被血红蛋白强烈吸收的特性，将蓝激光输出，传递照射到人体病变软组织，并进行切除，并利用激光良好的水吸收特性进行止血。本发明采用的单管半导体激光器寿命在I万小时以上，整机系统稳定可靠，生命周期长，且激光器体积小，方便携带，有利于实际应用。本发明具有安全可靠、热损伤小、止血效果好、使用寿命长、稳定性好、便于携带和应用的特点。
【附图说明】
[0022]图1是激光吸收谱线示意图。
[0023]图2是本发明的结构示意图。
[0024]图3是本发明的半导体激光光源I的结构示意图。
[0025]图4a是本发明的包含两个偏振态垂直的单管半导体激光器10的单管耦合模块6的结构示意图。
[0026]图4b是本发明的包含单个单管半导体激光器10的单管耦合模块6的结构示意图。
[0027]图4c是本发明的包含多个单管半导体激光器10的单管耦合模块6的结构示意图。
[0028]图5a是本发明的光纤合束装置8的结构示意图。
[0029]图5b是本发明的光纤合束装置8的结构示意图。
[0030]图6是本发明的激光冷却系统3的结构示意图。
[0031]图7是本发明的单管半导体激光器10发出的脉冲工作状态图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0033]参见附图，本发明为一种多波长半导体激光手术系统，包括半导体激光光源1，所述半导体激光光源I与医用激光光纤2连接，通过医用激光