[實用新型]低功率攜便式激光儀

無效

• 申請號: 00223273.1
• 申請日: 2000-06-15
• 公開（公告）號: CN2425628Y
• 公開（公告）日: 2001-04-04
• 發明（設計）人: 肖新民;趙啟華;曹良奎;杜向東;王圣諾;謝國太;金國輝;趙福勝
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第四五二醫院
• 主分類號: A61B18/20
• 分類號: A61B18/20;A61F6/20
• 代理公司: 四川天元專利事務所
• 代理人: 劉世權

本實用新型涉及一種激光裝置，確切說是一種用于動物實驗研究的低功率攜便式激光儀。

人口劇增已成為嚴重的社會問題，要做到合理地控制人口增長，必須為育齡人群提供適宜、多樣、可供選擇的避孕方法。雖然輸精管節育術已廣泛應用，但由于需開放手術進行，并存在有一定的手術并發癥以及不易修復再通等實際問題，因此男性節育率不高。我國育齡人口總數已達6.9億，研究新的避孕方法是社會的需求。近年來隨著激光醫學和可進入腔體內光纖的出現，為激光節育術的研究發展提供了條件。激光節育與傳統絕育(輸精管結扎和輸卵管結扎術)相比除了具有操作簡便，沒有手術切口，男性可經皮穿刺輸精管激光絕育，女性可經宮腔鏡輸卵管激光絕育，可大大減少各種手術并發癥等優點外，還必須節育后能修復再通，易于育齡人群所接受。這種節育方法，能否應用于臨床，要以可靠的前期動物實驗研究為前提。????

本實用新型的目的在于：為動物輸精管凝堵與修復再通術的研究，提供一種結構緊湊，體積小重量輕，便于攜帶，操作簡便，使用安全可靠的低功率攜便式激光裝置。

本實用新型的目的是通過實施如下技術方案來實現的：

一種低功率攜便式激光裝置，由手攜式機殼、裝在機殼內底部的冷卻水箱、裝于殼體中層水箱上面器件箱架中的激光器及光纖耦合系統，裝于殼體上層激光器件箱架上面電器箱中的電源以及機殼面板上裝置的指示操作開關、顯示窗等部分構成；裝在激光器件箱架中包括有激光器及光纖耦合系統，箱中全部組件由光纖、光纖耦合器、透鏡、激光傳感器、半反射平面鏡、聚光腔、聚光腔內的氪弧燈和激光棒、聚光腔外后部的全反射平面鏡、半導體指引光發生器，依序排列固定在座架上；靠近光纖端的激光器件箱端部開有光纖引出孔；底層水箱端面開有進水與出水口，通過管路連接聚光腔冷卻系統；電器箱中的電源包括有使氪弧燈點燃、預電離及弧光放電的觸發電路、輔助高壓電路、斬波開關降壓主電路及控制氪弧燈放電穩定的控制電路。激光棒是產生激光的核心，采用目前最具有實用價值的摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)晶體園柱棒。氪弧燈泵浦源的作用是將電能有效地轉換成輻射能，具有與Nd:YAG激光工作物質吸收帶相匹配的輻射光譜分布，為Nd:YAG中粒子數反轉提供光能。Nd:YAG激光棒和氪弧燈泵浦源均安裝在聚光腔內，其作用是能將氪弧燈輻射的光能有效、均勻地會聚至激光棒上，以獲得高的泵浦效率，由于它決定著激光棒上泵浦光的密度分布，影響輸出光束的均勻性、發散性和光學畸變，因此本裝置采用側面泵浦系統設計，使照射激光棒的氪弧燈泵浦光與發射的激光束相垂直，采用的聚光腔是一種內表面具有高反射率的橢園柱體，將激光棒和氪弧燈分別安裝在橢園柱的兩條焦線上，使橢園型聚光腔中能量的傳遞是從一條焦線上的泵浦氪弧燈光源傳輸到另一條焦線上的Nd:YAG棒吸收體上。由于輸入泵浦氪弧燈的能量只有很小部分作為激光輸出，其余的絕大部分能量都轉化為熱及輻射，因此，為防止聚光腔及其內部的氪弧燈和激光棒溫升過高，必須安裝冷卻系統，本裝置中采用聚光腔外表面水冷卻和腔內激光棒與氪弧燈分離水冷卻的方式，保證裝置激光輸出的正常運行。光學諧振腔是本裝置的重要組成部分。它是由激光器中相對放置的半反射平面鏡與全反射平面鏡構成，作用是有效地控制腔內光場分布、形成放大與振蕩，由于不同類型的腔型結構對激光輸出特性如功率、模式、光束發散角有直接影響，本裝置選用具有穩定性好的平行平面腔型，全反射鏡和半反射鏡表面鍍有介質膜，受激光輻射通過反饋在腔內形成放大與振蕩，并由半反射鏡輸出。光纖耦合系統由置于半反射鏡前的透鏡、光纖耦合器及引出光纖組成，作用是由半反鏡輸出的受激光輻射經透鏡聚焦至光纖耦合器輸入口，再經耦合會聚引入光纖內，達到高效輸出的目的。激光電源的作用是觸發與點燃氪弧燈產生弧光電放、照射與激發Nd:YAG棒產生激光發射，由于氪弧燈的點燃過程是先加觸發高壓，使燈內形成火花放電，燈兩端再加上比正常工作電壓稍高的輔助高壓，幫助火花絲迅速發展成充滿燈管的電弧，而后加上工作電壓使氪弧燈連續點燃，因此，其電源包括有觸發電路、輔助高壓電路、主電路和控制電路。主電路是直接供給氪孤燈放電的電路，為低電壓大電流連續供電，要求輸入燈的電流恒定，保證激光輸出功率穩定。本裝置采用斬波式降壓開關電路，電網電壓經整流濾波產生Udc伏直流電壓給斬波回路供電。斬波電路主要由開關元件Q組成，控制Q的開通與關斷便將直流電壓Udc變換成20-100KHz的方波脈沖，通過改變此方波脈沖的占空比t/T，就可得到不同的平均電壓，在斬波電路后接有LC組成的平滑濾波器，可在輸出端上得到與方波平均電壓相等的直流輸出。這種電源具有整體體積小，電路效率高、紋波小等優點。輔助高壓電路又稱預電離電路，是為與連續氪弧燈的實際工作電壓相匹配，改善電源系統效率而設置。電源主電路輸出電壓通常較低，在觸發高壓使氪弧燈觸發電離起輝后，還不能使燈轉入大電流弧光放電狀態，必須經輔助高壓，幫助完成放電狀態的轉換，使燈進入弧光放電狀態，主電路放電隨之得以進行。觸發電路用以使氪弧燈點火，使燈管內氣體開始電離形成狹窄的花火絲放電通道。控制電路的工作原理是：由脈沖脈寬調制器提供一個固定頻率的激勵源，通過調節其導通時間改變占空比t/T來控制斬波電路輸出不同的平均電壓。調節脈沖脈寬調制器的導通時間，可通過兩種方式進行：其一是設定工作時間，即控制脈沖脈寬調制器的運行時間；其二是通過裝在激光器光學諧振腔前的激光傳感器接收到的激光信號，經放大輸出與設定的激光功率在比較器中進行比較后，輸出大于或小于的信號來自動調節脈沖脈寬調制器的導通時間，使氪弧燈獲得一個恒定的工作電流，輸出穩定的激光功率。時間控制器是實現控制脈沖脈寬調制器運行、實現氪弧燈獲得恒定工作電流、Nd:YAG激光棒輸出穩定激光功率的關鍵部件，它由4個計數器，2個譯碼器及相關數碼顯示器，1個時間脈沖產生器，或非門反相器，微分電路及輕觸開關組成，其結構為：2個cd₄₅₁₀十進位計數器并聯，再與并聯的兩組(S₁、S₃)與(S₂、S₄)輕觸聯動開關串聯組成一個定時器；2個d₄₅₁₀十進位計數器并聯組成一個計時器；定時器串聯計時器后再串聯cd₄₅₁₁譯碼器及相應的數碼顯示器而組成顯示實時時間的監視器；帶有RC振蕩回路的時間脈沖產生器cd4060串聯兩個并聯的(S₁,S₃)與(S₂,S₄)輕觸開關，其RST復位腳連接計時器U/D腳接地；在計時器的輸出端，兩個CO腳連接或非門cd₄₀₀₁，后者輸出端串接反相器cd₄₀₆₉；在監視器的RST腳裝置微分電路，即構成本裝置的時間控制器。時間控制器工作原理是：預置開關(S₁、S₃)閉合，定時器預置計數，計時器跟隨計時，顯示器顯示時間數碼；預置開關(S₂、S₄)閉合，定時器減小預置計數，計時器及顯示器均減小顯示時間數碼。本發明的基本特征在于：具有通過時間控制器(圖5)控制脈沖脈寬調制器TL₄₉₄導通時間的電路(圖6)，以及通過裝置在光學諧振腔前的激光傳感器接收到的激光信號，經功率放大輸出與設定的激光功率在比較器中比較，輸出大于或小于的信號自動調節脈沖脈寬調制器導通時間(圖6)，使斬波電路(圖4)有穩定電壓輸出的控制電路。