基于小型化固体激光器的激光仪的制作方法

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1.本实用新型涉及激光医疗技术领域，特别是涉及一种基于小型化固体激光器的激光仪。

背景技术：

2.激光器在医疗领域有着重要应用，其中固体激光器是目前使用最广泛、最成熟的医用激光器。典型地，波长1064nm的nd:yag激光器、波长2940nm的er:yag激光器、波长694.3nm的红宝石激光器及波长755nm的紫翠宝石激光器等在牙科、眼科、皮肤科、耳鼻喉科等的中都有着良好的效果。
3.通常，固体激光器由激光晶体、激励源、聚光腔及谐振腔组成，采用循环水冷的制冷方式，因此具有较大的体积。市面上大部分基于固体激光器的医疗设备，采用将固体激光器置于设备机箱中的方案，再通过导光臂实现激光的传输。为了保证过程中激光输出端的自由度，需采用六关节或七关节导光臂进行传输，即激光器产生的激光需经过六至七次反射才能到达输出端，一方面会造成较大的能量损耗，另一方面也存在光斑扩散、形变等问题。为了实现激光的高质量传输，要求导光臂具有良好的稳定性和较高的精度，因而对导光臂的加工和安装精度要求极高。
4.随着技术和加工工艺的进步，有方案提出采用较小的激光晶体和激励源，同时压缩固体激光器整体体积，将固体激光器置于手具中。时医生手持手具操作，使固体激光器产生的激光直接通过手具传输至部位。这一方案虽然省去了复杂的导光结构，但增大了手具的体积和重量，不便于长时间操作。
5.针对上述方案的弊端，现有技术提出将固体激光器置于导光臂中段的方案。公开号cn105342699a的专利提出一种铒激光仪，包括箱体、铒激光器、第一导光臂、第二导光臂及冷却系统。所述铒激光器位于第一导光臂和第二导光臂之间，其中第一导光臂包括四个导光关节臂，所述四个导光关节臂上分别设置有限位器，冷却水管设置在第一导光臂中，用于连接箱体中的冷却系统和铒激光器。
6.现有技术将激光器设置在两段导光臂之间，起到了减少反射关节数、缩短传输距离的作用，但其连接机箱和激光器的第一导光臂仍采用四关节结构，受限于关节处的结构，沿导光臂设置冷却水管会影响其自由度和操作范围。另外，现有技术方案仅提出了将固体激光器前移，未在仪中设置指示光，在实际使用时没有指示光的辅助，不便于直观判断激光作用的具体位置，影响操作精准度，尤其是对于红外波段的不可见光，没有指示光作为参照，易导致时的误操作。
7.因此亟需提供一种新型的基于小型化固体激光器的激光仪来解决上述问题。

技术实现要素：

8.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于小型化固体激光器的激光仪，改进了光源与机箱的连接方式，在简化结构和加工难度的同时提高了操作舒适性和自
由度以及设备安全性。
9.为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种基于小型化固体激光器的激光仪，包括机箱、设置于机箱外的光源模块、支架、软管、多关节导光臂、手具、触控屏幕、设置于机箱内的电源、水冷机、主控板；
10.所述光源模块通过软管与机箱连接，软管内设置水管及电线，光源模块的输出端连接多关节导光臂，多关节导光臂的末端连接手具；
11.所述支架的一端与机箱表面连接、另一端与光源模块连接，用于支撑光源模块并为光源模块提供活动自由度；
12.所述光源模块包括固体激光器、指示光源、能量监测探头、镜片，固体激光器输出的激光与指示光源输出的指示光配合对应的光学镜片进行光路调整、分光或合束，能量监测探头的信号输出端与主控板连接，实现激光能量的探测。
13.在本实用新型一个较佳实施例中，所述固体激光器包括激光晶体、激励源、聚光腔，激光晶体两端面分别镀全反射膜和半透半反膜形成激光谐振腔，聚光腔上设置冷却接口。
14.在本实用新型一个较佳实施例中，当所述指示光源与固体激光器平行设置时，所述镜片采用反射镜与合束镜，反射镜位于指示光源输出端的正前方，并与指示光方向成45
°
角；合束镜位于固体激光器的输出方向与反射镜反射方向的交点上，实现固体激光器和指示光源输出激光的合束；所述能量监测探头置于固体激光器后方进行背光监测。
15.进一步的，所述能量监测探头采用光电探测器。
16.在本实用新型一个较佳实施例中，当所述指示光源并排设置在固体激光器的后面时，指示光源输出的指示光与固体激光器输出的激光同轴，所述镜片采用分光镜，分光镜位于固体激光器输出端的正前方，并与激光方向成45
°
角；所述能量监测探头位于分光镜的反射端方向上，由能量监测探头监测分光镜一侧的激光能量。
17.进一步的，所述能量监测探头采用热电探测器。
18.更进一步的，所述指示光源采用可见光波段激光器。
19.在本实用新型一个较佳实施例中，所述电源分别与水冷机、主控板和触控屏幕相连，为各单元提供电能；所述主控板与电源、水冷机和触控屏幕相连，用于接收各单元反馈的信息、控制各单元工作状态。
20.在本实用新型一个较佳实施例中，所述软管内设置进出水管用于连接水冷机和固体激光器，设置电源线用于连接电源和固体激光器、指示光源，设置信号传输线用于连接主控板和能量监测探头。
21.在本实用新型一个较佳实施例中，当机箱内设置水气供给装置时，所述软管内还设置水气管道，用于提供时所需水气的传输。
22.本实用新型的有益效果是：
23.(1)本实用新型所述激光仪改进了光源与机箱的连接方式，将电线及水管设置在软管内，操作时活动范围不受限，通过在机箱表面设置支架支撑光源，减小操作时手持部分的重量，所述激光仪在简化结构和加工难度的同时提高操作舒适性和自由度；
24.(2)本实用新型所述激光仪完善了光源模块功能，将光源模块的结构小型化设计，内部设置指示光源和能量监测探头，指示光在时可以明确标定部位，更加直
观，能量监测探头可实时反馈激光输出能量状态，通过能量的闭环监控实现稳定的能量输出，提高设备安全性。
附图说明
25.图1是本实用新型基于小型化固体激光器仪一较佳实施例的立体结构示意图；
26.图2是所述基于小型化固体激光器仪另一较佳实施例的立体结构示意图；
27.图3是所述光源模块一较佳实施例的内部结构及光路示意图；
28.图4是所述光源模块另一较佳实施例的内部结构及光路示意图
29.附图中各部件的标记如下：1、光源模块，11、固体激光器，12、指示光源，13、能量监测探头，14、反射镜，15、二向镜，16、分光镜，2、机箱，3、支架，4、软管，5、三关节导光臂，6、手具，7、触控屏幕。
具体实施方式
30.下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
31.请参阅图1和图2，本实用新型实施例包括：
32.实施例1：
33.一种激光仪，包括机箱2、光源模块1、支架3、软管4、三关节导光臂5及手具6。
34.所述机箱2内部设置电源、水冷机及主控板，机箱2的前面板上设置触控屏幕7。具体地，机箱2通过金属板隔离为两部分，其中水冷机和主控板位于同侧，电源位于另一侧。电源提供各单元工作所需的电能，水冷机通过水管连接至光源模块中的固体激光器进行制冷，主控板控制各单元工作状态并接收和处理反馈信息。
35.所述光源模块1通过软管4与机箱2中的各单元连接，所述软管4中设置水管、电源线及信号传输线，其中水管用于连接水冷机和固体激光器11，以实现固体激光器11的循环水冷；电源线用于连接电源和固体激光器11、指示光源12，用于实现两光源的驱动；信号传输线用于连接主控板和能量监测探头13，用于接收并处理能量监测探头13输出的电信号，反馈固体激光器11产生的激光能量。
36.所述支架3的结构如图所示，其一端设置在机箱2的侧壁上、另一端连接至光源模块1。支架3采用两端带阻尼转轴的连杆，通过两个转轴进行前后位置的调整，一方面为操作端的手具6提供较大的活动范围，另一方面为光源模块1提供支撑，因此医生手持操作时只需控制手具的位置和角度，无需承担光源模块的重量。
37.所述三关节导光臂5连接在光源模块1的输出端，各关节设置反射镜使激光沿导光臂传输。三关节导光臂5的输出端连接手具6，导光臂5输出的激光经手具6传输至部位。医生手持手具6操作，三关节导光臂5可保证操作范围内的灵活移动和光斑质量的稳定一致。
38.如图3所示，所述光源模块1包括固体激光器11、指示光源12、能量监测探头13、反射镜14及二向镜15。其中，固体激光器11由nd:yag晶体、氙灯及聚光腔组成，所述nd:yag
晶体两端面分别镀1064nm全反射膜和半透半反膜形成激光谐振腔，所述聚光腔上设置冷却接口(图中未示出)。指示光源12采用650nm红光激光器，与固体激光器11平行放置。反射镜14位于指示光源12输出端的正前方，并与指示光方向成45
°
角，可将指示光传播方向改变90
°
。二向镜15位于固体激光器11输出方向和反射镜14反射方向的交点上，二向镜15透射1064nm激光，反射650nm激光，即可实现固体激光器11和指示光源12输出激光的合束。为控制光源模块1的整体体积，采集固体激光器11的背光进行标定和监测，即在固体激光器11后端设置能量监测探头13。所述能量监测探头13采用光电探测器，将nd:yag晶体全反射膜端透射的微弱光信号转化为电信号，从而实现激光能量的探测。
39.本示例提出的光源模块1结构紧凑、功能完善，通过在晶体端面镀膜形成谐振腔，可简化固体激光器11结构、减小体积，通过调整反射镜14和二向镜15使指示光与固体激光器11产生的激光同轴传输，可清晰标定位置，便于后续光路调试。通过能量监测探头13可实时反馈激光输出状态，主控板根据监测结果调节固体激光器11的驱动电压，能够形成激光输出能量的闭环监控，保证稳定的输出。另外，相比于分光监测的方式，背光监测不会造成激光能量的损失和浪费。
40.实施例2：
41.一种激光仪，包括机箱2、光源模块1、支架3、软管4、三关节导光臂5及手具6。
42.所述机箱2包括外壳、电源、水冷机、主控板、触控屏幕7及医用水气供给装置。所述光源模块1通过软管4与机箱2内部各单元连接，具体地，软管4内设置冷却水管、电源线、信号传输线及水气输送管，其中冷却水管连接水冷机及固体激光器11，电源线连接电源及固体激光器11，信号传输线连接能量监测探头13及主控板，水气输送管连接医用水气供给装置及手具6，所述水气输送管在软管4末端处延伸至光源模块1外部，并最终连接至手具6的水气接口。
43.所述支架3将光源模块1固定连接至机箱2顶部。具体地，支架3与机箱2的连接处采用万向球头支架，支架3与光源模块1的连接处设置阻尼转轴，支架3可为光源模块1提供旋转自由度，有助于实现操作端手具的大范围移动和调整。
44.所述光源模块1的输出端连接三关节导光臂5，三关节导光臂5的输出端连接手具6。光源模块1产生的激光通过三关节导光臂5中位于各关节处的三个反射镜反射后输出至手具6，随后在手具6的输出端出射。所述三关节导光臂5的三个关节臂可自由旋转，便于针对不同的需求调试手具6的位置和角度。
45.如图4所示，所述光源模块1包括固体激光器11、指示光源12、能量监测探头13及分光镜16。其中，固体激光器11由er:yag晶体、氙灯及聚光腔组成，所述er:yag晶体两端面分别镀2940nm全反射膜和半透半反膜形成激光谐振腔，优选地，er:yag晶体两端面镀650nm增透膜，所述聚光腔上设置冷却接口(图中未示出)。指示光源12采用650nm红光激光器，设置在固体激光器11后端，所述指示光源12输出激光与er:yag晶体同轴，即指示光源12与固体激光器11输出的激光共线传输。分光镜16位于固体激光器11的输出端的正前方，并与输出激光方向成45
°
角。所述分光镜16通过表面镀膜使2940nm激光分成两部分，其中95％的能量透射，5％的能量反射，同时，分光镜16表面镀650nm增透膜使指示光透射输出。能量监测探头13位于分光镜16的反射端，经分光镜16反射的2940nm激光传输至能量监测探头13，可实现激光能量的实时反馈。所述能量监测探头13采用热电探测器，可将激光能量转化为电信
号。
46.实施例1所述激光仪也可采用实施例2中所述光源模块，同理，实施例2所述激光仪也可采用实施例1中所述光源模块。
47.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种基于小型化固体激光器的激光仪，其特征在于，包括机箱、设置于机箱外的光源模块、支架、软管、多关节导光臂、手具、触控屏幕、设置于机箱内的电源、水冷机、主控板；所述光源模块通过软管与机箱连接，软管内设置水管及电线，光源模块的输出端连接多关节导光臂，多关节导光臂的末端连接手具；所述支架的一端与机箱表面连接、另一端与光源模块连接，用于支撑光源模块并为光源模块提供活动自由度；所述光源模块包括固体激光器、指示光源、能量监测探头、镜片，固体激光器输出的激光与指示光源输出的指示光配合对应的光学镜片进行光路调整、分光或合束，能量监测探头的信号输出端与主控板连接，实现激光能量的探测。2.根据权利要求1所述的基于小型化固体激光器的激光仪，其特征在于，所述固体激光器包括激光晶体、激励源、聚光腔，激光晶体两端面分别镀全反射膜和半透半反膜形成激光谐振腔，聚光腔上设置冷却接口。3.根据权利要求1所述的基于小型化固体激光器的激光仪，其特征在于，当所述指示光源与固体激光器平行设置时，所述镜片采用反射镜与合束镜，反射镜位于指示光源输出端的正前方，并与指示光方向成45
°
角；合束镜位于固体激光器的输出方向与反射镜反射方向的交点上，实现固体激光器和指示光源输出激光的合束；所述能量监测探头置于固体激光器后方进行背光监测。4.根据权利要求3所述的基于小型化固体激光器的激光仪，其特征在于，所述能量监测探头采用光电探测器。5.根据权利要求1所述的基于小型化固体激光器的激光仪，其特征在于，当所述指示光源并排设置在固体激光器的后面时，指示光源输出的指示光与固体激光器输出的激光同轴，所述镜片采用分光镜，分光镜位于固体激光器输出端的正前方，并与激光方向成45
°
角；所述能量监测探头位于分光镜的反射端方向上，由能量监测探头监测分光镜一侧的激光能量。6.根据权利要求5所述的基于小型化固体激光器的激光仪，其特征在于，所述能量监测探头采用热电探测器。7.根据权利要求1或3或5任一项所述的基于小型化固体激光器的激光仪，其特征在于，所述指示光源采用可见光波段激光器。8.根据权利要求1所述的基于小型化固体激光器的激光仪，其特征在于，所述电源分别与水冷机、主控板和触控屏幕相连，为各单元提供电能；所述主控板与电源、水冷机和触控屏幕相连，用于接收各单元反馈的信息、控制各单元工作状态。9.根据权利要求1所述的基于小型化固体激光器的激光仪，其特征在于，所述软管内设置进出水管用于连接水冷机和固体激光器，设置电源线用于连接电源和固体激光器、指示光源，设置信号传输线用于连接主控板和能量监测探头。10.根据权利要求1所述的基于小型化固体激光器的激光仪，其特征在于，当机箱内设置水气供给装置时，所述软管内还设置水气管道，用于提供时所需水气的传输。

技术总结

本实用新型公开了一种基于小型化固体激光器的激光仪，包括机箱、光源模块、支架、软管、多关节导光臂、手具、触控屏幕、设置于机箱内的电源、水冷机、主控板；所述光源模块通过软管与机箱连接，软管内设置水管及电线，光源模块的输出端连接多关节导光臂，导光臂末端连接手具；所述支架的一端与机箱表面连接、另一端与光源模块活动连接；所述光源模块包括固体激光器、指示光源、能量监测探头、镜片，固体激光器输出的激光与指示光源输出的指示光配合对应的光学镜片进行光路调整、分光或合束，能量监测探头的信号输出端与主控板连接，实现激光能量的探测。本实用新型改进了光源与机箱的连接方式，提高了操作舒适性、自由度、设备安全性。性。性。