專利名稱：半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及固體激光技術(shù)，具體涉及一種醫(yī)用固體激光裝置。
背景技術(shù)：
摻銩釔鋁石榴石(Tm YAG)激光是一種很重要的紅外激光，其波長覆蓋了水蒸汽分子的I. 88 μ m、I. 91 μ m、2. 14 μ m吸收帶和二氧化碳分子的I. 96 μ m、2. 01 μ m、2. 06 μ m吸收帶，以及液態(tài)水的I. 94 μ m強(qiáng)吸收 帶，因此Tm =YAG激光在遙感及醫(yī)療領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。但是，單摻的Tm :YAG晶體吸收譜線窄而稀，用寬帶光泵浦時(shí)轉(zhuǎn)換效率較低，很難實(shí)現(xiàn)溫室燈泵激光。雖然，對(duì)于摻銩釔鋁石榴石(Tm YAG)晶體的研究較多，并已有醫(yī)用銩激光器的生產(chǎn)，但由于目前的銩激光器一般采用燈泵浦銩晶體，效率極低，迄今未見40W以上的半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置的報(bào)導(dǎo)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能產(chǎn)生波長為2 μ m的半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置，功率可達(dá)40-80W。開發(fā)半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置的難點(diǎn)在于如何提高泵浦效率。研究發(fā)現(xiàn)采用半導(dǎo)體泵浦，能大大提高泵浦效率。且當(dāng)用785nm半導(dǎo)體激光泵浦Tm =YAG晶體時(shí)，Tm (銩)離子從3H6能級(jí)躍遷到3H4能級(jí)上，通過猝滅過程，很快以無輻射躍遷到3F4能級(jí)，形成3F4對(duì)3H6的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，當(dāng)由3F4能級(jí)躍遷到3H6能級(jí)時(shí)就發(fā)出峰值波長為2 μ m的銩激光，斜率效率可達(dá)56%。因此785nm半導(dǎo)體激光泵浦對(duì)于銩激光的效率最高。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置，主要由設(shè)有銩釔鋁石榴石晶體(Tm =YAG晶體)的聚光腔體、與所述銩釔鋁石榴石晶體在同一條光路上的全反射鏡、輸出鏡和激光耦合器和輸出光纖組成，其特征在于所述Tm =YAG晶體水平置于聚光腔體的中心；于Tm=YAG晶體的外側(cè)套有一由摻鈰石英透明玻璃管制成的導(dǎo)流管；該導(dǎo)流管外設(shè)有陶瓷聚光腔；激光泵浦源采用波長為785nm的大功率半導(dǎo)體激光模塊；所述聚光腔體內(nèi)通入對(duì)Tm =YAG晶體和大功率半導(dǎo)體激光泵浦源冷卻的冷卻液。進(jìn)一步地，所述激光泵浦源可采用3個(gè)波長為785nm的大功率半導(dǎo)體模塊。這時(shí)，所述陶瓷聚光腔呈等邊三棱柱形，3個(gè)大功率半導(dǎo)體激光泵浦模塊置于等邊三棱柱的3個(gè)邊上，它們所產(chǎn)生的785nm激光各經(jīng)過一個(gè)柱面鏡聚焦到Tm =YAG晶體上，并在陶瓷腔內(nèi)產(chǎn)生漫反射。所述冷卻液由進(jìn)液口流入聚光腔體后，分4路并聯(lián)流過Tm =YAG晶體和3個(gè)大功率半導(dǎo)體激光泵浦模塊，對(duì)Tm =YAG晶體和3個(gè)大功率半導(dǎo)體激光泵浦模塊進(jìn)行冷卻，然后匯合至出液口流出。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于采用半導(dǎo)體泵浦大大提高了泵浦效率，特別是采用785nm半導(dǎo)體激光模塊后，銩激光器獲得最高效率，從而可以開發(fā)出大功率的銩激光裝置。半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置產(chǎn)生波長為2 μ m的連續(xù)銩激光，可被人體組織中的水分子有效吸收，其吸收率是目前普遍使用的欽激光的2. 5倍，因而切除軟組織所需的激光功率僅為欽激光的三分之一，再加上采用功率較大的銩激光，對(duì)病變組織的切除速度更快，大大加快了手術(shù)速度，減少了病人痛苦。

圖I是本實(shí)用新型的半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置的聚光腔體結(jié)構(gòu)示意圖(截面)。圖中1_全反射鏡,2-與3-接線柱,4-輸出鏡,5-激光f禹合器,6-輸出光纖,7-進(jìn)液口，8-出液口，9-Tm YAG晶體，10-導(dǎo)流管，11-陶瓷聚光腔，12-柱面鏡，13-大功率半導(dǎo)體模塊，14-聚光腔體。
具體實(shí)施方式現(xiàn)結(jié)合一實(shí)施例及其附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。由圖1，圖2，本實(shí)用新型的一種半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置，包括設(shè)有Tm =YAG晶體9的聚光腔體14、與所述Tm YAG晶體9設(shè)于同一條光路上的全反射鏡I、輸出鏡4和激光率禹合器5和采用低OH-石英光纖的輸出光纖6。在聚光腔體14的中心水平置有Tm =YAG晶體9，Tm =YAG晶體外側(cè)套有摻鈰的石英透明玻璃管作為導(dǎo)流管10，該導(dǎo)流管10外設(shè)有陶瓷聚光腔11 ;陶瓷聚光腔11呈等邊三棱柱形，3個(gè)大功率半導(dǎo)體激光模塊13放置在等邊三棱柱的3個(gè)邊上，產(chǎn)生的785nm激光經(jīng)過3個(gè)柱面鏡12聚焦到Tm =YAG晶體9上，并在陶瓷聚光腔11內(nèi)產(chǎn)生漫反射。冷卻液由聚光腔體14側(cè)面的進(jìn)液口 7進(jìn)入聚光腔體14后分4路并聯(lián)流過Tm =YAG晶體9和三個(gè)大功率半導(dǎo)體激光模塊13，對(duì)Tm =YAG和3個(gè)大功率半導(dǎo)體激光模塊進(jìn)行冷卻，然后匯合至出液口 8流出，實(shí)現(xiàn)對(duì)Tm =YAG晶體9和三個(gè)大功率半導(dǎo)體模塊13的冷卻。驅(qū)動(dòng)控制電源的輸出端連接在設(shè)于聚光腔體14的兩個(gè)接線柱2、3上。本實(shí)用新型的半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置的主要輸出參數(shù)為I、輸出波長2μπι2、輸出功率40 80W (可調(diào))3、功率不穩(wěn)定度〈± 10%工作時(shí)，接通冷卻液，接通驅(qū)動(dòng)控制電源使半導(dǎo)體模塊13運(yùn)行，產(chǎn)生波長為785nm的半導(dǎo)體激光，經(jīng)過3個(gè)柱面鏡12聚焦到Tm =YAG晶體9上，并在陶瓷腔11內(nèi)產(chǎn)生漫反射，激發(fā)Tm粒子形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生受激輻射光，在全反射鏡I和輸出鏡4之間往返振蕩加強(qiáng)，當(dāng)增益足夠時(shí)，從輸出鏡4向外形成激光束，經(jīng)激光耦合器5后聚焦到光纖6上，最后由光纖6的終端輸出。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置，主要由設(shè)有銩釔鋁石榴石晶體的聚光腔體(14)、與所述銩釔鋁石榴石晶體(9)在同一條光路上的全反射鏡(I)、輸出鏡(4)、激光耦合器(5)和輸出光纖(6)組成，其特征在于 所述銩釔鋁石榴石晶體(9)水平置于聚光腔體(14)的中心； 于銩釔鋁石榴石晶體(9)的外側(cè)套有一由摻鈰石英透明玻璃管制成的導(dǎo)流管(10)； 該導(dǎo)流管外設(shè)有陶瓷聚光腔(11); 激光泵浦源采用波長為785nm的大功率半導(dǎo)體模塊(13)； 所述聚光腔體(14)內(nèi)通入對(duì)銩釔鋁石榴石晶體(9)和大功率半導(dǎo)體激光模塊(13)進(jìn)行冷卻的冷卻液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置，其特征是，所述激光泵浦源采用3個(gè)波長為785nm的大功率半導(dǎo)體模塊(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置，其特征是，所述陶瓷聚光腔(11)呈等邊三棱柱形，3個(gè)波長為785nm的大功率半導(dǎo)體激光模塊(13)分別置于該等邊三棱柱的3個(gè)邊上，它們所產(chǎn)生的785nm激光各經(jīng)過一個(gè)柱面鏡(12)聚焦到銩釔鋁石榴石晶體(9)上，并在陶瓷聚光腔(11)內(nèi)產(chǎn)生漫反射。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置，其特征是，所述冷卻液由側(cè)面的進(jìn)液口(7)流入聚光腔體(14)后，分4路并聯(lián)流過銩釔鋁石榴石晶體(9)和3個(gè)大功率半導(dǎo)體激光模塊(13)，然后匯合至出液口(8)流出。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置，其特征是，所述輸出光纖(6)為低OH-石英光纖。
專利摘要一種半導(dǎo)體泵浦銩激光裝置，主要由設(shè)有TmYAG晶體的聚光腔體、全反射鏡、輸出鏡、激光耦合器和輸出光纖組成，所述TmYAG晶體水平置于聚光腔體的中心；TmYAG晶體的外側(cè)套有導(dǎo)流管；該導(dǎo)流管外設(shè)有陶瓷聚光腔；泵浦源采用波長785nm的大功率半導(dǎo)體激光模塊；聚光腔體內(nèi)通入冷卻液。當(dāng)泵浦源采用3個(gè)波長為785nm的大功率半導(dǎo)體激光模塊時(shí)，所述陶瓷聚光腔呈等邊三棱柱形，3個(gè)大功率半導(dǎo)體激光泵浦模塊置于等邊三棱柱的3個(gè)邊上，它們所產(chǎn)生的785nm激光各經(jīng)過一個(gè)柱面鏡聚焦到TmYAG晶體上，并在陶瓷腔內(nèi)產(chǎn)生漫反射。采用半導(dǎo)體激光模塊作泵浦源大大提高了泵浦效率，從而可以研制出大功率銩激光裝置。
文檔編號(hào)H01S3/0941GK202444175SQ20122004341
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者王援柱 申請(qǐng)人:上海瑞柯恩激光技術(shù)有限公司