[發明專利]1940nm摻銩全光纖激光器及基于該激光器的醫療裝置

在審

• 申請號: 201910340132.1
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN109950781A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 鞠有倫;王冰;姜曉帆;吳雪松;張偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/0941;H01S3/04;A61B18/26;A61B18/00;A61B18/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 劉士寶

1940nm摻銩全光纖激光器及基于該激光器的醫療裝置，涉及光纖醫療技術領域，為解決現有裝置2μm波長效果差、輸出功率低、體積大、穩定性差及散熱性不佳的問題，激光器包括半導體激光器、合束器、高反光柵、兩段摻銩光纖、低反光柵、反向合束器、反向泵浦激光器、包層光剝離器、第一光纖輸出頭、光纖水冷盤和冷媒制冷設備，通過良好的制冷散熱結構與高質量的光纖熔接技術，達到了300W的高功率激光輸出；醫療裝置包括上述激光器，還包括驅動設備、電源轉換模塊、第二光纖輸出頭、光纖耦合連接裝置和醫療光纖，激光器與醫療光纖之間采用直接耦合方式，達到較高的耦合效率；本發明用于醫療中進行碎石和切割組織。

技術領域

本發明涉及光纖醫療技術領域，特別是涉及激光切割及碎石技術。

背景技術

2μm波長的激光在國防、醫療及生物學研究等領域有著廣泛的應用，在激光切割及碎石領域地位。

中國發明專利CN109259859A于2019年01月25日公開了基于全光纖2μm波長激光器的治療設備，治療設備包括控制箱、冷卻系統、全光纖2μm波長激光器和光耦合，所述冷卻系統由冷水機和冷卻水路組成，控制箱的輸出端分別連接冷卻系統的冷水機和全光纖2μm波長激光器的激光產生器；該發明通過全光纖2μm波長激光器連續輸出波長約為2μm的銩激光進行組織切割；

該裝置具有如下缺陷：1.2μm波長人體吸收不好；2.采用直接方式泵浦，光的轉換效率低；3.輸出耦合為透鏡耦合，結構復雜不便于移動和操作，且耦合效率低；4.運行為一種模式，具有局限性；5.冷卻系統為水冷系統，散熱不佳；6.輸出功率為5W～150W，輸出功率低；7.全光纖2μm波長激光器沒有固定裝置，稍有其它應力就會損壞光纖，裝置連接不穩定，移動不方便；

中國實用新型專利CN207545202U于2018年06月29日公開了同時具備體內碎石和軟組織切除的2微米激光醫療裝置，裝置包括：高平均功率和大能量雙模式運轉的2微米激光源、控制及顯示器、光開關和內窺鏡，所述高平均功率和大能量雙模式運轉的2微米激光源包括：光學諧振腔、驅動電源、控制電路、位于光學諧振腔內的半導體激光器、摻銩離子激光晶體和溫度自動精密調控與匹配水冷器。

該裝置具有如下缺陷：1.2μm波長人體吸收不好；2.裝置采用固體激光器，固體激光器體積大穩定性較差，同時固體激光器不僅波長不是最好的水吸收峰，且在經過一段時間使用后，鏡片位置的改變都會影響輸出效果，使得裝置的耐性用低；3.冷卻系統為水冷系統，散熱不佳；固體激光器可得到2μm的大能量脈沖，但固體激光的體積和穩定性一直是激光領域難以攻克的課題，所以該項技術在醫療領域推進緩慢；

但2μm的波長不是最好的水吸收峰，在手術過程中作用時間長，因此造成不僅醫療的目標位置得到激光的作用，附近的其它組織也容易造成激光的傷害；

而1940nm波長較2μm波長具有如下優勢：

1940nm波長恰好位于人體水吸收峰上，如圖5所示，從圖可以看出1940nm波長在水吸收能力上較2μm波長要更強，這一優點使得組織切割精準，且同時不會對其它組織產生傷害；

1940nm波長在組織中穿透深度較淺，如圖6所示，2μm波長的穿透深0.4mm左右，而1940nm波長穿透深度僅0.1mm-0.2mm，這一優勢使得用于醫療中造成的創傷小，對人體傷害低；

然而目前醫療用1940nm激光器無法解決高平均功率與脈沖大能量的技術壁壘，造成基本沒有1940nm波長的激光器在激光切割及碎石等醫療領域有所應用。

因此現有的激光醫療切割及碎石設備存在如下問題：

1、多為2μm波長，2μm波長人體吸收效果不佳；

2、輸出功率低，現有醫療裝置最高輸出功率僅為150W；

3、裝置包含組合透鏡，導致裝置連接不穩定；