[發明專利]一種用于鈥激光碎石術的空芯反諧振光纖

在審

• 申請號: 202010108803.4
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111175884A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 徐小斌;曹欣玥;朱云浩;高福宇;何程
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/036;A61B18/26
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

本發明公開了一種用于鈥激光碎石術的空芯反諧振光纖，屬于激光碎石設備制備技術領域。本發明的空芯反諧振光纖包括纖芯區域、內包層區域和外包層區域。內包層區域是由一圈石英薄環構成的反諧振層，纖芯區域中填充空氣形成空氣纖芯，通過調節纖芯直徑、反諧振石英薄環數量、反諧振石英薄環內徑和反諧振石英薄環壁厚，實現用于鈥激光碎石術的空芯反諧振光纖。本發明所提供的用于鈥激光碎石術的空芯反諧振光纖具有結構簡單、光纖直徑小、功率閾值高的特點，可以低損耗傳輸高功率鈥激光并進行激光碎石。

技術領域

本發明屬于激光碎石設備制備技術領域，具體涉及一種用于鈥激光碎石術的空芯反諧振光纖(Hollow-core Anti-resonant Fiber)。

背景技術

在醫學領域中，泌尿系結石影響著人的身體健康，無法通過藥物自然從人體排出的結石需要通過醫學碎石的方式進行治療。目前，主要的碎石方法是鈥激光碎石術。

鈥激光器是一種波長為2.1μm的脈沖固體激光器，脈沖時間為200μs～600μs，平均功率為10W～60W。鈥激光器產生的激光通過光纖傳輸至結石部位，碎石原理是光纖末端對準結石出射激光，部分激光被結石周圍的水吸收形成汽化通道，穿過通道的剩余激光被結石吸收，結石粉碎最后被水沖出人體。

在目前的鈥激光碎石手術中使用的光纖主要為傳統石英光纖，光纖直徑至少為300μm，直徑300μm的傳統石英光纖傳輸功率最高30W，因此該光纖存在直徑大、功率閾值低的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種用于鈥激光碎石術的空芯反諧振光纖，具有光纖直徑小、功率閾值高的特點。

本發明所提供的一種用于鈥激光碎石術的空芯反諧振光纖，基本結構包括纖芯區域、內包層區域以及外包層區域，所述纖芯區域為空氣，所述內包層區域為一層相互之間無接觸的石英薄環。所述纖芯區域折射率低于所述內包層區域折射率。

所述內包層石英薄環的壁厚滿足光波長為2100nm的激光不泄漏的要求。

所述纖芯區域的直徑為40μm。

所述反諧振石英薄環數量為7。

所述反諧振石英薄環內徑為所述纖芯直徑的0.6倍。

所述空芯反諧振光纖功率閾值大于50W。

所述外包層區域直徑小于150μm。

本發明的優點和積極效果在于：本發明所提供的用于鈥激光碎石術的空芯反諧振光纖是以空氣傳輸激光，避免了石英芯本征吸收等影響，并突破了材料光損傷閾值對傳輸功率的限制，從而降低了損耗低并提高了功率損傷閾值。同時空芯反諧振光纖以單一熔融石英為材料，不需要任何額外添加，材料簡單，結構簡單，從而制作簡單。對本發明提供的空芯反諧振光纖進行建模分析，滿足外包層區域的直徑OD小于150μm、功率閾值大于50W的要求，可以用來傳輸鈥激光，因此所提供的空芯反諧振光纖非常適合用來傳輸高功率鈥激光。

附圖說明

圖1是本發明的用于鈥激光碎石術的空芯反諧振光纖的截面圖；

圖2是本發明的用于鈥激光碎石術的空芯反諧振光纖限制損耗隨石英薄環壁厚t的變化曲線示意圖；

圖3是本發明的用于鈥激光碎石術的空芯反諧振光纖在石英薄環數量N為5時，限制損耗隨纖芯直徑D以及石英薄環內徑d與纖芯直徑D的比值的變化曲線示意圖；

圖4是本發明的用于鈥激光碎石術的空芯反諧振光纖在石英薄環數量N為6時，限制損耗隨纖芯直徑D以及石英薄環內徑d與纖芯直徑D的比值的變化曲線示意圖；

圖5是本發明的用于鈥激光碎石術的空芯反諧振光纖在石英薄環數量N為7時，限制損耗隨纖芯直徑D以及石英薄環內徑d與纖芯直徑D的比值的變化曲線示意圖；