一種大功率光纖激光前列腺治療系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大功率光纖激光前列腺治療系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]良性前列腺增生癥(benign prostatic hyperplasia，BPH)患者是老年男性的常見(jiàn)多發(fā)病，且其發(fā)病率隨著年齡的增長(zhǎng)逐漸增加，至60歲時(shí)大于50%，80歲更高達(dá)83.3%。在全世界范圍內(nèi)有眾多的患者急需治療，開(kāi)發(fā)前列腺治療儀很有前途和有意義顯而易見(jiàn)。目前，經(jīng)尿道前列腺電切術(shù)仍被認(rèn)為是微創(chuàng)治療BPH的金標(biāo)準(zhǔn)，但其術(shù)后易出現(xiàn)出血、電切綜合征等嚴(yán)重并發(fā)癥。
[0003]2 μ m波段非常接近水的吸收峰1.94um，其對(duì)水的吸收率是是鈥激光的4倍，其打在組織上形成的0.4-0.6毫米的凝固層對(duì)組織傷害最小，故而被認(rèn)為是最理想的前列腺治療波段。摻銩光纖激光器輸出1.94μπι激光，其相對(duì)固體激光器而言，效率高，散熱特性好，輸出激光光束質(zhì)量高等特性，高峰值功率脈沖輸出的銩光纖激光器已然成為前列腺微創(chuàng)手術(shù)的最理想激光類(lèi)型。
[0004]2um激光對(duì)組織進(jìn)行切割、氣化等手術(shù)需要較大的脈沖能量。光纖激光器的激光功率主要由激光纖芯提供，單根纖芯的光纖激光器由于其纖芯截面積、非線性效應(yīng)等因素的限制，其纖芯的功率密度是有上限的，很難達(dá)到0.5W/ym2以上，所以通常需要增大光纖纖芯的直徑以增大光纖激光器輸出功率，但由于輸出的光信號(hào)的非線性效應(yīng)，會(huì)使光信號(hào)發(fā)生畸變，且加大的激光能量集中在單芯光纖中不易擴(kuò)散，還易出現(xiàn)嚴(yán)重的熱效應(yīng)，這些勢(shì)必導(dǎo)致光纖激光器輸出的光束質(zhì)量變差，這對(duì)于激光手術(shù)是不利的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題和/或缺陷，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型還有一個(gè)目的是提供一種大功率光纖激光前列腺治療系統(tǒng)，其能夠解決單芯光纖激光器為了增加功率而出現(xiàn)的光束質(zhì)量變差問(wèn)題，且包層內(nèi)的多纖芯圍繞氣楔成非回轉(zhuǎn)對(duì)稱分布，提高泵浦光穿過(guò)增益纖芯的幾率，從而大大增加激光器的泵浦效率，在保證較好光束質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)更高的功率輸出。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本實(shí)用新型的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種大功率光纖激光前列腺治療系統(tǒng)，其包括:
[0008]激光諧振腔，其包括中心軸線在激光光路上的全反鏡和輸出鏡，用以選擇一定頻率且沿諧振腔軸線運(yùn)動(dòng)的光，并對(duì)其進(jìn)行放大；
[0009]泵浦源，其位于所述激光諧振腔內(nèi)，用以使激光工作介質(zhì)形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；
[0010]增益光纖，其吸收泵浦系統(tǒng)發(fā)出的光，輸出1940±60nm波長(zhǎng)的激光；
[0011]電光調(diào)Q裝置，其包括起偏器及電光調(diào)Q晶體，用以將所述激光的能量壓縮到寬度極窄的脈沖中，輸出激光巨脈波；
[0012]光纖耦合透鏡，其用以將激光耦合進(jìn)所述增益光纖；
[0013]其中，所述增益光纖包括增益纖芯、氣楔、及由內(nèi)而外依次包覆所述纖芯和所述氣楔的內(nèi)包層、外包層、增強(qiáng)涂覆層，所述增益纖芯的數(shù)量大于一個(gè)，所述增益纖芯與所述內(nèi)包層的中心軸線平行，所述氣楔為細(xì)長(zhǎng)條形中空結(jié)構(gòu)，所述氣楔一端位于所述內(nèi)包層的圓心，所述氣楔另一端位于所述內(nèi)包層的邊緣。多纖芯光纖激光器的設(shè)計(jì)增加了纖芯的有效面積，有效提高了諸如受激拉曼散射和受激布里淵散射燈非線性效應(yīng)的閾值功率，可在保證較好光束質(zhì)量的前提下，進(jìn)一步提升大功率光纖激光器的輸出功率。此外，特殊的氣楔設(shè)計(jì)打破了光纖的圓對(duì)稱性，使得原本在內(nèi)包層內(nèi)以螺旋線方式傳播的斜光線，經(jīng)過(guò)氣楔的反射或者折射后能夠更大可能地穿過(guò)增益纖芯，從而大大增大激光器的泵浦效率，提升激光器輸出功率。
[0014]優(yōu)選的是，所述增益纖芯的數(shù)量為五根，所述五根增益纖芯關(guān)于所述氣楔兩端的連線等距對(duì)稱排列，用以提高多芯光纖激光器輸出功率中同相位模式的比例，從而確保更好的光束質(zhì)量。雖然纖芯數(shù)目的增多可以增大總的輸出功率，但芯數(shù)越多，同相位模式的耦合效率越低，在本實(shí)用新型中，由于氣楔設(shè)計(jì)明顯提高了激光器的泵浦效率，只需設(shè)置五根增益纖芯就能滿足大功率激光前列腺治療儀手術(shù)切割的需要，且五根纖芯同相位模式的耦合效率高，得到的激光光斑小，能量密度高，在前列腺組織上可有效聚集，從而產(chǎn)生最優(yōu)的組織汽化效果。
[0015]優(yōu)選的是，其中，所述增益纖芯為均勻摻銩的石英玻璃柱，所述增益纖芯的直徑為25um，數(shù)值孔徑為0.09，所述增益纖芯的間距為所述增益纖芯直徑的2?2.5倍。纖芯直徑越大出射光越強(qiáng)，但隨纖芯直徑的增大會(huì)導(dǎo)致模式數(shù)目的增多，不利于相干合束，綜合各因素考慮，本實(shí)用新型采用的合適的纖芯直徑和數(shù)值孔徑，并在此條件下，對(duì)規(guī)則纖芯進(jìn)行有效的排布，有效提高了傳輸過(guò)程中不同激光束之間的耦合效率。
[0016]優(yōu)選的是，其中，所述增益纖芯的摻銩濃度為4X 124?6X 10 24m_3，經(jīng)798nm波長(zhǎng)的泵浦光照射后，基態(tài)3H6上的銩離子躍迀到丸能級(jí)上，當(dāng)銩離子的濃度達(dá)到一定高度時(shí)，臨近銩離子之間可能會(huì)發(fā)生交叉弛豫(3H4— 3F4^3H6- 3F4), —個(gè)泵浦源光子可以將兩個(gè)銩離子激發(fā)到午4級(jí)，最后卞4級(jí)上的銩離子躍迀到基態(tài)發(fā)出2um左右的光子。交叉弛豫現(xiàn)象可以實(shí)現(xiàn)激光器閾值的降低和激光器增益因子的增加，有效提高激光器的效率。銩離子的增加可以增強(qiáng)此交叉弛豫現(xiàn)象，但銩離子過(guò)高又會(huì)導(dǎo)致離子團(tuán)簇的出現(xiàn)，本實(shí)用新型增益光纖中摻雜4X 124?6X 10 24m_3的銩可得到較高的激光效率。
[0017]優(yōu)選的是，其中，所述全反鏡表面鍍有1940nm的全反膜，所述輸出鏡為反射中心波長(zhǎng)為1940nm的光纖光柵，所述光纖光柵在1940±60nm范圍內(nèi)的透射率為20?40 %，所述光纖光柵的反射帶寬為0.5nm。所述全反鏡和光纖光柵的中心軸線位于激光光路上，1940nm的光子在全反鏡和光纖光柵之間沿軸線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生振蕩，并得到逐步加強(qiáng)，其它波長(zhǎng)的光被反射到軸線外并很快溢出腔外得到抑制，通過(guò)控制輸出鏡光纖光柵合適的透光率，可形成對(duì)激光束的反饋和獲得激光輸出，從而獲得最優(yōu)的輸出功率。
[0018]優(yōu)選的是，其中，所述泵浦源為輸出波長(zhǎng)為798nm的半導(dǎo)體激光陣列，用以激發(fā)所述增益光纖發(fā)出1940nm的光，所述泵浦源通過(guò)泵浦光纖合束器熔接于所述增益光纖進(jìn)行泵浦，所述泵浦光纖合束器有利于高功率的泵浦光耦合進(jìn)入增益光纖，減少器件產(chǎn)生的熱量，從而可以完成大功率的泵浦。
[0019]優(yōu)選的是，其中，所述光纖耦合透鏡包括第一光纖耦合透鏡、第二光纖耦合透鏡、第三光纖耦合透鏡，所述第一光纖耦合透鏡的焦點(diǎn)位于所述增益光纖的首端面處，所述第二光線耦合透鏡的焦點(diǎn)位于所述增益光纖的尾端面處，所述第三光纖耦合透鏡的焦點(diǎn)位于所述輸出鏡的左端面處，所述光纖耦合透鏡表面都鍍有1940nm的增透膜，所述耦合透鏡用于提高激光耦合進(jìn)光纖的效率。
[0020]優(yōu)選的是，其中，還包括熱退偏補(bǔ)償裝置，其位于所述全反鏡與所述第一光纖耦合透鏡之間，用以補(bǔ)償在高功率激光器中，由于增益介質(zhì)內(nèi)的抽運(yùn)功率密度顯著增強(qiáng)出現(xiàn)的熱效應(yīng)，而導(dǎo)致的諧振腔內(nèi)損耗。
[0021]優(yōu)選的是，