一種半導體激光合成器治療儀的制作方法
【專利摘要】本發明一種半導體激光合成器治療儀，包括：半導體激光合成器和控制系統，半導體激光合成器包括：激光介質晶體（4）、半導體激光器（1）、光學耦合系統(2)、反射鏡（3）和輸出鏡（5）、倍頻晶體（6）、反饋鏡（7），傳輸光纖（9）和聚焦透鏡（8）；激光介質晶體（4）、反射鏡（3）和輸出鏡（5）組成激光諧振腔，倍頻晶體（6）放置于輸出鏡（5）和反饋鏡（7）之間，聚焦透鏡（8）設置于反饋鏡之后；控制系統包括：電源模塊，半導體激光合成器穩定工作模塊及系統控制模塊。本發明采用腔外倍頻加基波反饋技術并結合電路控制系統，很好地實現了效率和穩定性兼顧的目的?？捎行в糜诠鈩恿W治療，對鼻腔或穴位進行激光照射，用于血管性頭痛和腦梗塞、腦外傷后遺癥及慢性心、腦血管疾病的治療。
【專利說明】一種半導體激光合成器治療儀
【技術領域】
[0001]本發明屬于醫療器械領域，涉及激光治療設備，特別涉及一種新型半導體激光合成器治療儀。
【背景技術】
[0002]激光是20世紀以來，繼原子能、計算機、半導體之后，人類的又一重大發明，被稱為“最快的刀”、它的原理早在1916年已被著名的美國物理學家愛因斯坦發現。20世紀四大發明是“激光，原子能，半導體，計算機”。現在激光廣泛用于醫療領域。低強度激光照射治療效果，經臨床驗證已受到國內外專家的肯定。主要應用于治療腦部疾病、心血管疾病、糖尿病、腫瘤、白血病、精神性疾病等等。根據健康醫學發現，激光激發的血液熒光主要在600-670納米之間。激發血液由基態至激發態，由630-650納米的激光作為激光源最有效，治療的效果最好。低強度激光治療對心血管病前期的預防和發病后的恢復期都有很好的療效。對于亞健康人群的身體恢復和人體抗衰老有一定的作用。
[0003]現有技術中，已出現多種半導體激光治療儀，對疾病的預防和治療有一定的效果。但大多采用腔內倍頻手段，即倍頻晶體放置在激光晶體和反射片之間如 申請人:擁有的一項專利名稱是:“一種激光治療機”，(專利號:00108495.X)提供了一種670nm激光治療機。采用這種純腔內倍頻技術，雖然效率高，但功率波動大，穩定性較差。且較大的功率波動性容易給患者造成危害性的傷害。

【發明內容】
[0004]本發明的目的是解決上述現有技術的不足，提供一種新型激光合成器治療儀，使其具有較好的功率穩定性和較高的效率。
[0005]為了實現發明目的，本發明采用如下技術方案:
[0006]一種半導體激光合成器治療儀，包括:半導體激光器和控制系統，
[0007]半導體激光器為半導體激光合成器包括:激光介質晶體、用于泵浦激光介質晶體的半導體激光器、將半導體激光器輸出的激光聚焦到激光介質晶體上的光學耦合系統、使激光介質受到半導體激光激發后，產生粒子數反轉，從而在諧振腔之間產生基波激光振蕩的反射鏡和輸出鏡、將輸出鏡輸出的諧波激光倍頻為紅光激光的倍頻晶體、將未倍頻的諧波激光反射回激光諧振腔，并輸出產生的用于治療的紅光激光的反饋鏡；用于將輸出的紅光激光聚焦到傳輸光纖的端面，并通過該光纖，傳輸到治療部位，進行治療的聚焦透鏡；激光介質晶體、反射鏡和輸出鏡組成激光諧振腔，倍頻晶體放置于輸出鏡和反饋鏡之間，聚焦透鏡設置于反饋鏡之后。
[0008]控制系統包括:
[0009]電源模塊，與半導體激光合成器相連，提供所述半導體激光合成器所需工作電源；半導體激光合成器穩定工作模塊，與半導體激光合成器、電源模塊和系統控制模塊相連，控制整個系統的穩定輸出功率；系統控制模塊，與電源模塊和半導體激光合成器模塊相連，控制整個系統工作。
[0010]所述的半導體激光合成器治療儀，其中:激光介質晶體為摻釹激光介質晶體，選自 Nd:YV04 或 Nd:GdV04 晶體。
[0011]所述的半導體激光合成器治療儀，其中，傳輸光纖選用醫用光纖，用于傳輸紅光激光，并將治療儀輸出的紅光激光引導到治療部位，進行治療。
[0012]所述的半導體激光合成器治療儀，其中，倍頻晶體可以選自KTP、LB0, PPKTP或PPLN晶體。[0013]所述的半導體激光合成器治療儀，其中，反射鏡的鏡面鍍有對泵浦的半導體激光束高透，對1300nm~1500nm波長全反射的光學膜。輸出鏡的鏡片鍍有對1300nm~1500nm波長激光部分反射，對紅光激光全反射的光學膜。反饋鏡的鏡片鍍有對1300nm~1500nm波長激光全反射，對紅光激光增透的光學膜。
[0014]所述的半導體激光合成器治療儀，其中，半導體激光合成器可發射強度為650nm_700nm的紅光激光。
[0015]所述的半導體激光合成器治療儀，其中，系統控制模塊包括CPU微處理器，作為半導體激光合成器的核心控制器件，控制整個系統的工作。該控制模塊還可設置顯示電路、電源檢測、報警電路，其中，可設置四個LED燈，3個LED燈分別用于顯示功率，還有一個LED燈是工作指示燈，30MIN是電源指示燈。三級管Q7是電源檢測1C，當電源過低時報警。
[0016]所述的半導體激光合成器治療儀，其中，電源模塊可以設置為包括:外接電源插座JP1、三端穩壓塊Q1、內部電池供電系統輸入端JP2、構成充電電路的三級管Q3和Q4及用于控制充電的三級管Q9。
[0017]所述的半導體激光合成器治療儀，其中，半導體激光合成器穩定工作模塊包括:輸出激光合成器穩定電源的三級管Q8、提供半導體激光合成器電源輸出插座JP5、比較信號放大的比較器芯片U1、控制功率調節作用的三級管Q10、Q11，作為半導體激光合成器電源的三級管Q2，作為信息負反饋，穩定輸出功率的三級管Q6。
[0018]本發明的有益效果
[0019]本發明半導體激光合成器采用腔外倍頻加基波反饋技術，綜合了腔外倍頻和腔內倍頻技術的方案，使用倍頻晶體放置在輸出片和反饋鏡之間，該腔型的倍頻技術解決了激光技術穩定性難題。本發明技術既利用了腔外倍頻的優良的輸出穩定性，又保持了腔內倍頻的較高效率，很好地實現了效率和穩定性兼顧的目的。
[0020]同時，本發明采用了微處理器(CPU)控制系統和結合本發明半導體激光合成器設置的電路控制系統，可提供安全可靠的治療操作。系統中設置了半導體激光合成器穩定工作模塊，可有效的增強系統的可控功能，保證該激光治療儀具有恒定的輸出功率，并具備穩定的性能。
[0021]本發明激光合成器治療儀，可望在新一代治療儀器上發揮重要作用?？捎糜诠鈩恿W治療，對鼻腔或穴位進行激光照射，用于血管性頭痛和腦梗塞、腦外傷后遺癥及慢性心、腦血管疾病的治療。是一種有效的激光治療設備。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發明半導體激光合成器治療儀工作原理圖[0023]圖2為半導體激光合成器內部結構示意圖
[0024]圖3為本發明控制系統中電源模塊的電路圖
[0025]圖4為本發明控制系統中控制按鍵的電路圖
[0026]圖5為本發明控制系統中系統控制模塊和半導體激光合成器模塊的電路圖
[0027]圖1中，11為半導體激光合成器，12為系統控制模塊，13為電源模塊，14為半導體激光合成器穩定工作模塊，15為治療頭(光纖頭)。
[0028]圖2中，I為泵浦用半導體激光器，2為光學耦合系統，3為反射鏡，4為激光介質晶體，5為輸出鏡，6為倍頻晶體，7為反饋鏡，8為聚焦透鏡，9為傳輸紅光激光的醫用光纖。
[0029]圖3中，JPl為外接電源插座，三級管Ql是三端穩壓塊，JP2是內部電池供電系統輸入端，三級管Q3、Q4、構成充電電路控制電路，三級管Q9作為充電控制。
[0030]圖4中，JP4為控制按鍵插座。
[0031]圖5中，單片機AT89C2051為系統控制模塊中作為CPU微處理器，半導體激光合成器模塊中，三級管Q8輸出激光合成器穩定的電源，芯片Ul是一個比較器,三級管Q10、Q11、起控制功率調節作用。三級管Q2是激光頭電源。圖中的“鍵盤”可接控制按鍵JP4。三級管Q6作為信息負反饋，穩定輸出功率。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本發明技術方案進行說明。
[0033]本發明半導體激光合成器治`療儀包括半導體激光器和控制系統，其中，
[0034]半導體激光器為本發明的半導體激光合成器，其內部結構見圖2，圖2中，I為泵浦用半導體激光器(LD),可米用多根組合的形式,其輸出波長為808nm或880nm。2為光學率禹合系統，可為常用的LD激光耦合部件，如可以為球面鏡、非球面鏡、二元光學透鏡其中的一種或其組合，并在其通光面制備泵浦光的增透膜。3為反射鏡，可采用球面和平面的結構，鏡上鍍有對泵浦光高透，對1300nm~1500nm波長全反射的反射膜；4為激光介質晶體，可以為Nd:YV04*Nd:Gd:V04晶體；5為輸出鏡，采用平面結構，鏡片鍍對1300nm~1500nm部分反射，對紅光激光全反射的光學膜；6為(可帶有溫度控制的)倍頻晶體，可以是KTP、LB0、周期極化KTP (PPKTP)、周期極化鈮酸鋰(PPLN)等非線性變頻晶體；7為反饋鏡，采用平面結構，鏡片鍍有對1300nm~1500nm激光全反，對紅光激光增透的光學膜。8為聚焦透鏡；9為傳輸紅光激光的醫用光纖，10為泵浦用半導體激光器11的驅動電源。
[0035]本發明的控制系統包括電源模塊13、系統控制模塊12和激光合成器穩定工作模塊14。
[0036]參見圖3，電源模塊13包括外接電源插座JP1、三端穩壓塊Q1。電源經過外接電源插座JPl后，其中Ql是三端穩壓塊，3端途經二極管Dl后輸出電路的供電電壓(VCC)。
[0037]該電源模塊還包括內部電池供電系統，JP2是內部電池供電系統輸入端，由Q3、Q4、構成充電電路控制電路，當客戶在使用時，不充電，當客戶停止使用時，Q3、Q4開始工作，此時才能對電池充電。三級管Q9用于充電控制，Q9的集電極與CPU微處理器(AT89C2051)的引腳相接。
[0038]電源模塊13與半導體激光合成器11相連，提供所述半導體激光合成器所需工作電源；[0039]參見圖4，系統控制模塊12包括CPU微處理器，選用單片機AT89C2051作為半導體激光合成器的核心控制器件，控制整個系統的工作。該控制模塊還包括顯示電路、電源檢測、報警電路，其中，四個LED燈中3個分別用于顯示功率，3麗、4MW、5MW，還有一個是工作指示燈，30MIN是電源指示燈。三級管Q7是電源檢測1C，當電源過低時報警。
[0040]系統控制模塊12,與電源模塊13和半導體激光合成器穩定工作模塊14相連,控制整個系統工作。
[0041]半導體激光合成器穩定工作模塊14包括三級管Q6、Q8、Q10、Q11、芯片U1、U2等等電路。其中Q8輸出激光合成器穩定的電源，JP5是提供激光合成器電源輸出插座,芯片Ul是一個比較器，比較信號放大由1腳輸出，三級管Q10、Q11用于控制功率調節作用。Q2是激光頭(半導體激光合成器)電源。圖中的“鍵盤”接控制按鍵JP4。三級管Q6用于信息負反饋，穩定輸出功率。三級管Q6、Q10、QlI的基極分別串聯電阻接CPU微處理器(AT89C2051)的引腳，三級管Q6的集電極串聯電阻與Q2和Ul芯片的引腳相接。
[0042]熟悉本領域的技術人員完全可以按照電路圖來實現該控制系統，這里不做另外的文字描述。
[0043]本發明的控制系統可以設置在一主機體內。參見圖1，通過設置在主機體合適位置上的激光連接口用激光導光線(激光耦合線，也是電流導線)與半導體激光合成器的一端相連，半導體激光合成器的另一端還可連接有治療頭15 (光纖頭)，接觸人體表面，進行治療。
[0044]主機體上還可設置與治療控制有關的輔助配件，如與治療控制相關的選擇按鈕或開關按鈕及一些選擇性部件，如功率選擇鍵和治療啟動鍵等。
[0045]開啟電源，半導體激光器I輸出的激光通過光學耦合系統2聚焦到激光介質晶體4上，激光介質晶體受到半導體激光激發后，產生粒子數反轉，從而在由反射鏡3和輸出鏡5組成的諧振腔之間產生1300nm~1500nm激光振蕩。產生的1300nm~1500nm激光由輸出鏡5輸出，在倍頻晶體6上發生頻率變換，產生670nm-700nm紅光激光，產生的紅光激光由反饋鏡7輸出，剩余的1300nm~1500nm激光反射回諧振腔,起腔外反饋作用，提高倍頻晶體上的1300nm~1500nm激光強度。輸出的紅光激光，經聚焦透鏡8聚焦到醫用光纖9的端面，并通過該光纖傳輸到治療部位，進行治療。
具體實施例
[0046]實施例1:
[0047]泵浦用半導體激光器I采用808nm LD (是多根組合的形式)，光學耦合系統2可為常用的LD激光耦合部件，如可以為球面鏡、非球面鏡、二元光學透鏡其中的一種或其組合，并在其通光面制備泵浦光的增透膜。激光介質晶體4采用Nd: YV04晶體，平面反射鏡3鍍對808nm增透，對1342nm激光全反射的光學膜，平面輸出鏡5鍍對1342nm部分反射，對671nm全反射的光學膜，倍頻晶體6采用PPLN，平面反饋鏡7鍍對671nm增透，對1342nm全反射的光學膜。
[0048]開啟電源10，泵浦用半導體激光器I輸出的激光通過光學耦合系統2聚焦到激光介質晶體4上，激光介質晶體4受到半導體激光激發后，產生粒子數反轉，從而在由反射鏡3和輸出鏡5組成的諧振腔之間產生1342nm激光振蕩。產生的1342nm激光由輸出鏡5輸出，在倍頻晶體6上發生頻率變換，產生67Inm紅光激光，產生的67Inm紅光激光由反饋鏡7輸出，剩余的1342nm激光反射回諧振腔，起腔外反饋作用，提高倍頻晶體上的1342nm激光強度。輸出的671nm紅光激光經聚焦透鏡8聚焦，注入醫用光纖端面，通過醫用光纖9傳導到治療部位。
[0049]實施例2:
[0050]泵浦用半導體激光器I采用880nm LD (是多根組合的形式)，光學耦合系統2可為常用的LD激光耦合部件，如可以為球面鏡、非球面鏡、二元光學透鏡其中的一種或其組合，并在其通光面制備泵浦光的增透膜。激光介質晶體4采用Nd: YV04晶體，反射鏡3鍍對880nm增透，對1342nm激光全反射的膜系，輸出鏡5鍍對1342nm部分反射，對671nm全反射的膜系，倍頻晶體6采用LBO晶體，反饋鏡7鍍對671nm增透，對1342nm全反射的膜。
[0051]開啟電源10，泵浦用半導體激光器I輸出的激光通過光學耦合系統2聚焦到激光介質晶體4上，激光介質晶體4受到半導體激光激發后，產生粒子數反轉，從而在由反射鏡3和輸出鏡5組成的諧振腔之間產生1342nm激光振蕩。產生的1342nm激光由輸出鏡5輸出，在倍頻晶體6上發生頻率變換，產生67Inm紅光激光，產生的67Inm紅光激光由反饋鏡7輸出，剩余的1342nm激光反射回諧振腔，起腔外反饋作用，提高倍頻晶體上的1342nm激光強度。輸出的671nm紅光激光經聚焦透鏡8聚焦，注入醫用光纖9端面，通過醫用光纖9傳導到治療部位。[0052]實施例3:
[0053]泵浦用半導體激光器I采用808nm LD (是多根組合的形式)，光學耦合系統2可為常用的LD激光耦合部件，如可以為球面鏡、非球面鏡、二元光學透鏡其中的一種或其組合，并在其通光面制備泵浦光的增透膜。激光介質晶體4采用Nd:GdV04晶體，平面反射鏡3鍍對808nm增透，對1340nm激光全反射的膜系，平面輸出鏡5鍍對1340nm部分反射，對670nm全反射的膜系，倍頻晶體6采用PPKTP晶體，平面反饋鏡7鍍對670nm增透，對1340nm全反射的膜。
[0054]開啟電源10，泵浦用半導體激光器I輸出的激光通過光學耦合系統2聚焦到激光介質晶體4上，激光介質晶體4受到半導體激光激發后，產生粒子數反轉，從而在由反射鏡3和輸出鏡5組成的諧振腔之間產生1340nm激光振蕩。產生的1340nm激光由輸出鏡5輸出，在倍頻晶體6上發生頻率變換，產生670nm紅光激光，產生的670nm紅光激光由反饋鏡7輸出，剩余的1340nm激光反射回諧振腔，起腔外反饋作用，提高倍頻晶體上的1340nm激光強度。輸出的670nm紅光激光經聚焦透鏡8聚焦，注入醫用光纖9端面，通過醫用光纖9傳導到治療部位。
[0055]以上描述僅是本發明的實施方案，對本領域技術人員來說顯然可以做很多改進和變化而不會背離本發明的基本精神，所有這些變化和改進都被認為是本發明的范圍之內。
【權利要求】
1.一種半導體激光合成器治療儀，包括:半導體激光器和控制系統，其特征在于， 半導體激光器為半導體激光合成器(11)包括:激光介質晶體(4)、用于泵浦激光介質晶體的半導體激光器(I)、將半導體激光器(I)輸出的激光聚焦到激光介質晶體(4)上的光學耦合系統(2)、使激光介質受到半導體激光激發后，產生粒子數反轉，從而在諧振腔之間產生基波激光振蕩的反射鏡(3)和輸出鏡(5)、將輸出鏡(5)輸出的諧波激光倍頻為紅光激光的倍頻晶體(6)、將未倍頻的諧波激光反射回激光諧振腔，并輸出產生的用于治療的紅光激光的反饋鏡(7)，用于將輸出的紅光激光聚焦到傳輸光纖(9)的端面,并通過該光纖,傳輸到治療部位，進行治療的聚焦透鏡(8);激光介質晶體(4)、反射鏡(3)和輸出鏡(5)組成激光諧振腔，倍頻晶體(6)放置于輸出鏡(5)和反饋鏡(7)之間，聚焦透鏡(8)設置于反饋鏡之后; 控制系統包括: 電源模塊(13)，與半導體激光合成器(11)相連，提供所述半導體激光合成器所需工作電源； 半導體激光合成器穩定工作模塊(14),與半導體激光合成器(11)、電源模塊(13)和系統控制模塊(12)相連，控制整個系統的穩定輸出功率； 系統控制模塊(12),與電源模塊(13)和半導體激光合成器穩定工作模塊(14)相連,控制整個系統工作。
2.如權利要求1所述的半導體激光合成器治療儀，其特征在于:激光介質晶體(4)為摻釹激光介質晶體，選自Nd: YV04、Nd: GdV04晶體。
3.如權利要求1所述的半導體激光合成器治療儀，其特征在于:傳輸光纖為用于傳輸紅光激光，并將治療儀輸出的紅光激光引導到治療部位，進行治療的醫用光纖(9)。
4.如權利要求1所述的半導體激光合成器治療儀，其特征在于:倍頻晶體選自KTP、LBO、PPKTP 或 PPLN 晶體。
5.如權利要求1所述的半導體激光合成器治療儀，其特征在于:反射鏡的鏡面鍍有對泵浦的半導體激光束高透，對1300nm~1500nm波長全反射的光學膜。
6.如權利要求1所述的半導體激光合成器治療儀，其特征在于:輸出鏡的鏡片鍍有對1300nm~1500nm波長激光部分反射，對紅光激光全反射的光學膜。
7.如權利要求1所述的半導體激光合成器治療儀，其特征在于:反饋鏡的鏡片鍍有對1300nm~1500nm波長激光全反射，對紅光激光增透的光學膜。
8.如權利要求1所述的半導體激光合成器治療儀，其特征在于:半導體激光合成器可發射強度為650nm - 700nm的紅光激光。
9.如權利要求1所述的半導體激光合成器治療儀，其特征在于:電源模塊(13)包括:外接電源插座JPl、三端穩壓塊Ql、內部電池供電系統輸入端JP2、構成充電電路的三級管Q3和Q4及用于控制充電的三級管Q9。
10.如權利要求1所述的半導體激光合成器治療儀，其特征在于:半導體激光合成器穩定工作模塊(14)包括:輸出激光合成器穩定電源的三級管Q8、提供半導體激光合成器電源輸出插座JP5、比較信號放大的比較器芯片U1、控制功率調節作用的三級管Q10、Q11，作為半導體激光合成器電源的三級管Q2，作為信息負反饋，穩定輸出功率的三級管Q6。
【文檔編號】A61N5/067GK103877679SQ201410158335
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】瞿國平, 周志華 申請人:深圳天基權健康科技集團股份有限公司