一种激光波导组件、激光产生装置及激光消融装置的制作方法

本发明涉及激光，具体地，涉及一种激光波导组件、激光产生装置及激光消融装置。

背景技术：

1、随着激光科学的发展和进步，激光利用的领域越来越多，比如激光切割、激光雷达、激光消融等领域，而激光利用率和激光强度分布终研究人员努力的方向，举例来讲激光消融技术是一种将激光脉冲经光纤束引导至血管内病变组织处进行消融的技术，该技术存在的技术问题在于紫外波段的高能激光脉冲会对光纤产生损伤，其损伤机理在于一方面激光脉冲从激光器耦合到光纤束时，由于光的能量密度超过石英玻璃损伤阈值而造成对光纤端面的损伤；另一方面激光脉冲在光纤中传导时，由于相干作用引起的自干涉现象光斑能量分布不均匀，容易在光纤内部产生损伤。再一方面，激光在传输过程中会出现杂散光，杂散光的消耗导致激光利用率下降。

2、因此，如何提高光斑能量分布的均匀性、降低光斑对器件的损伤以及如何提高激光利用率等，已成为此领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、基于此，针对上述问题，本发明提供了一种激光波导组件、激光产生装置及激光消融装置，其具有光学效率高、光斑均匀性高、对器件损伤性低的特点。

2、为实现上述目的，本发明提供一种激光波导组件，包括波导本体和反射层，所述波导本体为中空结构，所述反射层覆盖于所述中空结构的内壁；所述波导本体具有第一端和第二端，所述第一端用于接收激光脉冲，所述第二端用于输出在波导本体中进行传输后的激光脉冲；所述波导本体的内径不小于输入的激光光斑的直径，其特征在于，所述波导本体的横截面积从第一端至第二端逐渐缩小。本发明提供的一种激光波导组件，所述波导本体的横截面积从第一端至第二端是逐渐缩小的漏斗形状，由于激光在传输过程中会形成一定的散射光，较大的横截面积的第一端有利于收齐散射光，避免造成能量的浪费，而逐渐缩小的第二端有利于缩小光斑，使激光能量更集中且更容易与后端光传输件进行耦合；同时，所述中空结构的波导本体，能够提供一个激发多种高阶模的全反射结构，实现光束横截面光强度均匀化，减小对器件的损伤。

3、在其中一个实施例中，所述波导本体中填充有氮气、氧气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气、水蒸气、二氧化碳及空气中的至少一种。

4、在其中一个实施例中，所述反射层的反射率不低于85％，激光脉冲从波导本体的第一端输入后，在反射层的作用下，光线在中空结构的波导本体内不断反射，激发两种以上高阶模。

5、在其中一个实施例中，所述涂层包括铝涂层、银涂层或介质膜中的任意一种。

6、在其中一个实施例中，所述波导本体的内腔截面呈圆形、方形或正六边形。

7、在其中一个实施例中，所述反射层为反射散射层。

8、在其中一个实施例中，所述激光产生装置还包括激光发生器和光纤，所述激光发生器用于产生激光脉冲，所述光纤与波导本体的第一端连接，用于将激光发生器产生的激光脉冲传输至波导本体。

9、在其中一个实施例中，还包括所述激光产生装置还包括激光发生器、散射模块和聚焦模块，所述激光发生器用于产生激光脉冲；所述散射模块，用于使激光发散，从而降低激光脉冲的空间相干性；所述聚焦模块，用于将发散的激光聚焦至波导本体的第一端。

10、在其中一个实施例中，所述散射模块包括散射镜片或散射镜片阵列。

11、在其中一个实施例中，所述聚焦模块的焦距大于150mm。

12、在其中一个实施例中，所述散射模块的前端还设置有扩束镜。

13、在其中一个实施例中，所述激光发生器产生的激光波长为300nm～400nm。

14、在其中一个实施例中，提供一种激光产生装置，包括前述的激光波导组件，还包括激光发生器和激光脉冲展宽器，所述激光发生器用于产生激光脉冲，所述激光脉冲展宽器包括n个光反射镜组、n-1个分束元件、s偏振起偏选偏反射模块、p偏振起偏选偏反射模块以及合束装置；所述光反射镜组包括对向设置的第一反射镜和第二反射镜，激光脉冲输入光反射镜组后在第一反射镜和第二反射镜之间多次反射后再输出，所述分束元件设置于光反射镜组的输出端，用于将光反射镜组输出的激光分成两束激光，第一束激光入射进所述s偏振起偏选偏反射模块，第二束激光入射进下一组光反射镜组，所述s偏振起偏选偏反射模块用于将接收到的光束转化为s偏振光，所述p偏振起偏选偏反射模块用于将接收到的光束转化为p偏振光，所述合束装置设置于s偏振起偏选偏反射模块、p偏振起偏选偏反射模块后端，用于对s偏振光和p偏振光进行合束，再通过会聚透镜输出。所述激光脉冲展宽器可以保证激光的能量利用率不发生损失的同时有效展宽脉冲宽度，降低输出脉冲的峰值功率，避免过高的峰值功率产生不利的非线性效应和对光学元件造成的损伤，所述损伤包括对散射模块、聚焦模块、波导组件的损伤，同时展宽了激光脉冲的宽度还可以避免电离空气。经过展宽的激光脉冲再经过散射模块、聚焦模块等传递到激光波导组件，最终形成的激光脉冲具有光学效率高、光斑均匀性高、损伤性低的优势。

15、在其中一个实施例中，所述光反射镜组还包括角度调节镜，所述角度调节镜设置于第一反射镜和/或第二反射镜的首端和/或末端，用于调节激光脉冲折反次数。

16、在其中一个实施例中，所述光反射镜组的数量n为大于等于2的偶数，所述分束元件的数量为n-1个。

17、在其中一个实施例中，所述激光发生器产生的激光波长为300nm～400nm。

18、在其中一个实施例中，还提供一种激光产生装置，包括激光发生器和激光脉冲展宽器，所述激光发生器用于产生激光脉冲，所述激光脉冲展宽器包括n个光反射镜组、n-1个分束元件、s偏振起偏选偏反射模块、p偏振起偏选偏反射模块以及合束装置；所述光反射镜组包括对向设置的第一反射镜和第二反射镜，激光脉冲输入光反射镜组后在第一反射镜和第二反射镜之间多次反射后再输出，所述分束元件设置于光反射镜组的输出端，用于将光反射镜组输出的激光分成两束激光，一束激光入射进所述s偏振起偏选偏反射模块，另一束激光入射进下一组光反射镜组，所述s偏振起偏选偏反射模块用于将接收到的光束转化为s偏振光，所述p偏振起偏选偏反射模块用于将接收到的光束转化为p偏振光，所述合束装置设置于s偏振起偏选偏反射模块、p偏振起偏选偏反射模块后端，用于对s偏振光和p偏振光进行合束，再通过会聚透镜输出，所述会聚透镜输出端连接激光波导组件，所述波导组件包括波导本体和反射层，所述波导本体为中空结构，所述反射层覆盖于所述中空结构的内壁；所述波导本体具有第一端和第二端，所述第一端用于接收激光脉冲，所述第二端用于输出在波导本体中进行传输后的激光脉冲；所述波导本体的内径不小于输入的激光光斑的直径。

19、在其中一个实施例中，还提供一种激光消融装置，包括前述的激光波导组件，所述激光消融装置还包括激光导管，所述激光导管与所述激光波导组件连接。

20、在其中一个实施例中，还提供一种激光消融装置，包括前述的激光产生装置，所述激光消融装置还包括激光导管，所述激光导管与所述激光波导组件连接。

技术特征：

1.一种激光波导组件，包括：波导本体和反射层，所述波导本体为中空结构，所述反射层覆盖于所述中空结构的内壁；所述波导本体具有第一端和第二端，所述第一端用于接收激光脉冲，所述第二端用于输出在波导本体中进行传输后的激光脉冲；所述波导本体的内径不小于输入的激光光斑的直径，其特征在于，所述波导本体的横截面积从第一端至第二端逐渐缩小。

2.根据权利要求1所述的一种激光脉冲波导组件，其特征在于：所述波导本体中填充有氮气、氧气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气、水蒸气、二氧化碳及空气中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种激光波导组件，其特征在于：所述反射层的反射率不低于85％，激光脉冲从波导本体的第一端输入后，在反射层的作用下，光线在中空结构的波导本体内不断反射，激发两种以上高阶模。

4.根据权利要求3所述的一种激光波导组件，其特征在于：所述反射层为铝涂层、银涂层或介质膜中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种激光波导组件，其特征在于：所述反射层为反射散射层。

6.根据权利要求1所述的一种激光波导组件，其特征在于：所述波导本体的内腔截面呈圆形、方形或正六边形。

7.一种激光产生装置，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的激光波导组件。

8.根据权利要求7所述的一种激光产生装置，其特征在于，所述激光产生装置还包括激光发生器和光纤，所述激光发生器用于产生激光脉冲，所述光纤与波导本体的第一端连接，用于将激光发生器产生的激光脉冲传输至波导本体。

9.根据权利要求7所述的一种激光产生装置，其特征在于，还包括所述激光产生装置还包括激光发生器、散射模块和聚焦模块，

10.根据权利要求9所述的一种激光产生装置，其特征在于，所述散射模块包括散射镜片或散射镜片阵列。

11.根据权利要求9所述的一种激光产生装置，其特征在于，所述散射模块的前端还设置有扩束镜。

12.根据权利要求9所述的一种激光产生装置，其特征在于，所述聚焦模块的焦距大于150mm。

13.根据权利要求7至12中任一项权利要求所述的一种激光产生装置，所述激光发生器产生的激光波长为300nm～400nm。

14.根据权利要求7至12中任一项权利要求所述的一种激光产生装置，其特征在于，还包括激光发生器和激光脉冲展宽器，所述激光发生器用于产生激光脉冲，所述激光脉冲展宽器包括n个光反射镜组、n-1个分束元件、s偏振起偏选偏反射模块、p偏振起偏选偏反射模块以及合束装置；所述光反射镜组包括对向设置的第一反射镜和第二反射镜，激光脉冲输入光反射镜组后在第一反射镜和第二反射镜之间多次反射后再输出，所述分束元件设置于光反射镜组的输出端，用于将光反射镜组输出的激光分成两束激光，一束激光入射进所述s偏振起偏选偏反射模块，另一束激光入射进下一组光反射镜组，所述s偏振起偏选偏反射模块用于将接收到的光束转化为s偏振光，所述p偏振起偏选偏反射模块用于将接收到的光束转化为p偏振光，所述合束装置设置于s偏振起偏选偏反射模块、p偏振起偏选偏反射模块后端，用于对s偏振光和p偏振光进行合束，再通过会聚透镜输出。

15.根据权利要求14所述的一种激光产生装置，其特征在于，所述光反射镜组还包括角度调节镜，所述角度调节镜设置于第一反射镜和/或第二反射镜的首端和/或末端，用于调节激光脉冲折反次数。

16.根据权利要求14所述的一种激光产生装置，其特征在于，所述光反射镜组的数量n为大于等于2的偶数，所述分束元件的数量为n-1个。

17.根据权利要求14所述的一种激光产生装置，其特征在于，所述激光发生器产生的激光波长为300nm～400nm。

18.一种激光产生装置，其特征在于，包括激光发生器和激光脉冲展宽器，所述激光发生器用于产生激光脉冲，所述激光脉冲展宽器包括n个光反射镜组、n-1个分束元件、s偏振起偏选偏反射模块、p偏振起偏选偏反射模块以及合束装置；所述光反射镜组包括对向设置的第一反射镜和第二反射镜，激光脉冲输入光反射镜组后在第一反射镜和第二反射镜之间多次反射后再输出，所述分束元件设置于光反射镜组的输出端，用于将光反射镜组输出的激光分成两束激光，一束激光入射进所述s偏振起偏选偏反射模块，另一束激光入射进下一组光反射镜组，所述s偏振起偏选偏反射模块用于将接收到的光束转化为s偏振光，所述p偏振起偏选偏反射模块用于将接收到的光束转化为p偏振光，所述合束装置设置于s偏振起偏选偏反射模块、p偏振起偏选偏反射模块后端，用于对s偏振光和p偏振光进行合束，再通过会聚透镜输出，所述会聚透镜输出端连接激光波导组件，所述波导组件包括波导本体和反射层，所述波导本体为中空结构，所述反射层覆盖于所述中空结构的内壁；所述波导本体具有第一端和第二端，所述第一端用于接收激光脉冲，所述第二端用于输出在波导本体中进行传输后的激光脉冲；所述波导本体的内径不小于输入的激光光斑的直径。

19.根据权利要求18所述的一种激光产生装置，其特征在于：所述光反射镜组还包括角度调节镜，所述角度调节镜设置于第一反射镜和/或第二反射镜的首端和/或末端，用于调节激光脉冲折反次数。

20.根据权利要求18所述的一种激光产生装置，其特征在于，所述光反射镜组的数量n为大于等于2的偶数，所述分束元件的数量为n-1个。

21.一种激光消融装置，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的激光波导组件。

22.根据权利要求21所述的一种激光消融装置，其特征在于，所述激光消融装置还包括激光导管，所述激光导管与所述激光波导组件连接。

23.根据权利要求22所述的一种激光消融装置，其特征在于，激光波导组件与激光导管之间还设置有第一凸透镜和第二凸透镜。

24.一种激光消融装置，其特征在于，包括权利要求7-20任意一项所述的激光产生装置。

25.根据权利要求24所述的一种激光消融装置，其特征在于，所述激光消融装置还包括激光导管，所述激光导管与所述激光波导组件连接。

26.根据权利要求25所述的一种激光消融装置，其特征在于，激光波导组件与激光导管之间还设置有第一凸透镜和第二凸透镜。

技术总结
本发明涉及一种激光波导组件、激光产生装置及激光消融装置，包括波导本体和反射层，波导本体为中空结构，反射层覆盖于所述中空结构的内壁；所述波导本体具有第一端和第二端，第一端用于接收激光脉冲，第二端用于输出在波导本体中进行传输后的激光脉冲；所述波导本体的内径不小于输入的激光光斑的直径，所述波导本体的横截面积从第一端至第二端逐渐缩小的漏斗形状，较大的横截面积的第一端有利于收齐散射光，避免造成能量的浪费，而逐渐缩小的第二端有利于缩小光斑，使激光能量更集中且更容易与后端光传输件进行耦合；同时，所述中空结构的波导本体，能够提供一个激发多种高阶模的全反射结构，实现光束横截面光强度均匀化，减小对器件的损伤。

技术研发人员：马修泉,吴寒,洪春权,孙克雄,史宇轩
受保护的技术使用者：广东国志激光技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16