本發(fā)明的實(shí)施例通常涉及包括例如激光系統(tǒng)、激光條和包含激光二極管的激光模塊的激光裝置以及使用激光裝置的方法。

背景技術(shù)：

激光已經(jīng)越來(lái)越多地被用作醫(yī)療手術(shù)工具，并且光纖通常被用作遞送裝置。與傳統(tǒng)手術(shù)工具相比，激光手術(shù)可以減少出血、疼痛和感染。另外，激光手術(shù)后患者的住院時(shí)間也較少。

大功率和高亮度的光纖耦合二極管激光器由于其本質(zhì)上簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)、低成本和高電光轉(zhuǎn)換效率(wallplugefficiency)而在工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用中越來(lái)越多地采用。包括多個(gè)激光二極管的激光二極管條已經(jīng)成為大功率激光系統(tǒng)的常見(jiàn)構(gòu)建塊。然而，對(duì)于某些波長(zhǎng)范圍，激光二極管條不可用。因此，對(duì)于這些波長(zhǎng)范圍，需要使用僅單個(gè)半導(dǎo)體激光二極管發(fā)射器或半導(dǎo)體激光器(以下稱(chēng)為“激光二極管”)。

由于其低功率，需要將來(lái)自多個(gè)激光二極管的輸出激光能量合成到光纖中以提供期望的功率水平。然而，將來(lái)自單獨(dú)的激光二極管的激光能量合成為單個(gè)復(fù)合光束可能是困難的，特別是當(dāng)期望使用低功率(例如，1-3w)激光二極管得到高功率復(fù)合激光能量光束(例如，大于100w)時(shí)。

不同的手術(shù)應(yīng)用經(jīng)常利用具有不同特性的激光能量。例如，不同的手術(shù)應(yīng)用可能需要具有不同波長(zhǎng)、不同脈沖寬度和脈沖重復(fù)率、不同光束尺寸和形狀、不同功率強(qiáng)度和不同反饋系統(tǒng)的激光能量。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了解決這些和其它問(wèn)題的方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)施例涉及使用多個(gè)激光二極管的手術(shù)激光系統(tǒng)和激光裝置。手術(shù)激光系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例包括被配置為輸出激光能量的激光二極管陣列、纖維束、遞送纖維和管狀護(hù)套。纖維束包括多個(gè)光纖，并且具有被配置為從激光二極管陣列接收激光能量的近端。遞送纖維包括被配置為從纖維束的遠(yuǎn)端接收激光能量的近端。管狀護(hù)套限定內(nèi)腔，其中布置了遞送纖維的至少一部分。管狀護(hù)套可插入到內(nèi)窺鏡或膀胱鏡的工作通道中。管狀護(hù)套的遠(yuǎn)端被配置為將從遞送纖維排出的激光能量遞送到患者體內(nèi)。

一些實(shí)施例涉及使用上述手術(shù)激光系統(tǒng)治療患者的方法。在該方法的一個(gè)實(shí)施例中，將管狀護(hù)套插入患者體內(nèi)。操作激光二極管的第一子陣列以將激光能量的第一光束遞送到患者的組織。激光二極管的第一和第二子陣列被同時(shí)操作以將激光能量的第二光束遞送到患者組織，第二光束具有與第一光束不同的尺寸或形狀。

另一實(shí)施例涉及一種使用手術(shù)激光系統(tǒng)產(chǎn)生激光束的方法。在該方法中，從激光二極管的第一子陣列中的每一個(gè)輸出激光能量的離散光束。纖維束的近端被光學(xué)耦合到激光能量的離散光束。激光能量的離散光束通過(guò)纖維束的遠(yuǎn)端排出。遞送纖維的近端被光學(xué)耦合到通過(guò)纖維束的遠(yuǎn)端排出的激光能量的離散光束。包括激光能量的離散光束的激光能量的復(fù)合光束通過(guò)遞送纖維的遠(yuǎn)端排出。在一些實(shí)施例中，通過(guò)從不同于第一子陣列的激光二極管的第二子陣列輸出激光能量的離散光束來(lái)調(diào)整復(fù)合光束的形狀。在一些實(shí)施例中，該方法包括通過(guò)從不同于第一子陣列的激光二極管的第二子陣列輸出激光能量的離散光束來(lái)調(diào)整復(fù)合光束的尺寸。

提供本發(fā)明內(nèi)容以簡(jiǎn)化的形式介紹構(gòu)思的選擇，在下面的具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述構(gòu)思。本發(fā)明內(nèi)容并不旨在識(shí)別所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征，也不旨在用于幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。所要求保護(hù)的主題不限于解決背景技術(shù)中記載的任何或全部缺點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的激光系統(tǒng)的示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的纖維束的簡(jiǎn)化端視圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的纖維束的簡(jiǎn)化端視圖，其示出了功率強(qiáng)度可伸縮性。

圖4是可以使用圖3的示例性纖維束產(chǎn)生的輸出激光束的簡(jiǎn)化截面圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的纖維束的簡(jiǎn)化端視圖，其示出了線形光束。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有矩形芯的光纖的簡(jiǎn)化端視圖。

圖7示出了從圖6的光纖輸出的線形光束。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的纖維束的簡(jiǎn)化端視圖，其示出了環(huán)狀或環(huán)形激光束的產(chǎn)生。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多包層光纖的簡(jiǎn)化截面圖。

圖10示出了可以使用圖9的光纖產(chǎn)生的環(huán)形或環(huán)狀激光束。

圖11是纖維束的簡(jiǎn)化端視圖，其示出了承載由具有不同操作模式的激光二極管產(chǎn)生的激光能量光束的激光束的光纖。

圖12是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性多包層光纖的簡(jiǎn)化截面圖。

圖13示出了從圖12的光纖輸出的示例性激光束。

圖14是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示出了具有不同波長(zhǎng)的能量的遞送的纖維束的簡(jiǎn)化端視圖。

圖15是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示出了激光反饋的纖維束的簡(jiǎn)化端視圖。

圖16是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的簡(jiǎn)化電路圖。

圖17是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的激光條的一部分的簡(jiǎn)化圖，其中激光二極管的慢軸對(duì)準(zhǔn)。

圖18示出了圖17的表面1處的激光能量光束的示例性輪廓。

圖19示出了圖17的表面2處的激光能量光束的示例性輪廓。

圖20示出了圖17的表面3處的示例性激光能量光束輪廓。

圖21是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的激光條的簡(jiǎn)化圖，其中激光二極管的慢軸對(duì)準(zhǔn)。

圖22示出了圖21的表面1處的激光能量光束輪廓。

圖23示出了圖21的表面2處的激光能量光束的示例性輪廓。

圖24示出了圖21的表面3處的激光能量光束的示例性輪廓。

圖25和圖26分別示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的激光模塊的簡(jiǎn)化側(cè)視圖和俯視圖。

圖27示出了圖25和圖26的表面1處的激光能量的示例性輪廓。

圖28示出了圖25和圖26的表面2處的激光能量的示例性輪廓。

圖29是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有矩形芯的光纖的簡(jiǎn)化截面圖。

圖30示出了從圖29的光纖排出的激光能量的示例性輪廓。

圖31是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性激光模塊。

圖32示出了圖31的系統(tǒng)的表面2處的激光能量的示例性輪廓。

圖33是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的激光系統(tǒng)的簡(jiǎn)化圖。

圖34和圖35是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的激光系統(tǒng)的簡(jiǎn)化圖。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行更全面的說(shuō)明。使用相同或相似的附圖標(biāo)記識(shí)別的要素是指相同或相似的要素。然而，本發(fā)明的各種實(shí)施例可以以許多不同的形式實(shí)施，并且不應(yīng)被解釋為限于本文所闡述的實(shí)施例。而是提供這些實(shí)施例，使得本公開(kāi)將是徹底和完整的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。

在以下描述中給出具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)實(shí)施例的透徹理解。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐實(shí)施例。例如，電路、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、過(guò)程、幀、支架、連接器、電動(dòng)機(jī)、處理器和其他組件可能不被顯示或以框圖形式示出，以便不必要的細(xì)節(jié)模糊了實(shí)施例。

本文使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述特定實(shí)施例的目的，而不意在限制本發(fā)明。如本文所使用的，單數(shù)形式“一”，“一個(gè)”和“該”也旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確指示。將進(jìn)一步理解，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包含”指定所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其組合。

應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)元件被稱(chēng)為“連接”或“耦合”到另一元件時(shí)，其可以直接連接或耦合到另一元件，或可以存在中間元件。相反，如果元件被稱(chēng)為“直接連接”或“直接耦合”到另一元件，則不存在中間元件。

應(yīng)當(dāng)理解，盡管這里可以使用術(shù)語(yǔ)第一、第二等來(lái)描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)受這些術(shù)語(yǔ)的限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于將一個(gè)元件與另一個(gè)元件區(qū)分開(kāi)。因此，在不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)的情況下，第一元件可以被稱(chēng)為第二元件。

除非另有定義，本文使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同的含義。還將進(jìn)一步理解，諸如常用詞典中定義的術(shù)語(yǔ)應(yīng)被解釋為具有與其在相關(guān)領(lǐng)域的背景下的含義一致的意義，并且不會(huì)以理想化或過(guò)度正式的方式解釋?zhuān)敲鞔_如此定義。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員將進(jìn)一步理解的，本發(fā)明可以被實(shí)施為例如方法、系統(tǒng)、裝置和/或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可以采取完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例或組合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序或軟件方面可以包括存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)可讀指令或代碼。由一個(gè)或多個(gè)處理器(例如，中央處理單元)執(zhí)行程序指令導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行本文所述的一個(gè)或多個(gè)功能或方法步驟?？梢允褂萌魏魏线m的專(zhuān)利主題合格的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或存儲(chǔ)器，包括例如硬盤(pán)、cd-rom、光存儲(chǔ)設(shè)備或磁存儲(chǔ)設(shè)備。這樣的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或存儲(chǔ)器不包括瞬態(tài)波或信號(hào)。

計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是例如但不限于電子、磁性、光學(xué)、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)、設(shè)備、裝置或傳播介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的更具體的示例(非詳盡列表)將包括以下：具有一條或多條線的電連接、便攜式計(jì)算機(jī)軟盤(pán)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(eprom或閃存)、光纖和便攜式光盤(pán)只讀存儲(chǔ)器(cd-rom)。請(qǐng)注意，計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)甚至可以是打印程序的紙張或其他合適介質(zhì)，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)例如紙張或其他介質(zhì)的光學(xué)掃描，然后編譯、解釋或必要時(shí)以其他適當(dāng)方式處理，然后存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中來(lái)電子捕獲程序。

也可以使用流程圖和框圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。雖然流程圖可以將操作描述為順序過(guò)程，但是許多操作可以并行或同時(shí)執(zhí)行。此外，可以重新布置操作的順序。當(dāng)其操作完成時(shí)，過(guò)程終止，但是可以具有附圖中未包括的或在本文中未描述的附加步驟。

應(yīng)當(dāng)理解，(流程圖和框圖中的)一個(gè)或多個(gè)塊可以由計(jì)算機(jī)程序指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些程序指令可以被提供給諸如微處理器、微控制器或其他處理器的處理器電路，其執(zhí)行指令以通過(guò)要由(多個(gè))處理器和相應(yīng)的硬件組件執(zhí)行的一系列操作步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)在塊或多個(gè)塊中指定的功能。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性激光系統(tǒng)100的示意圖。在一些實(shí)施例中，激光系統(tǒng)100被配置為作為手術(shù)激光系統(tǒng)進(jìn)行操作，該手術(shù)激光系統(tǒng)產(chǎn)生激光能量102的輸出光束，其可用于對(duì)患者的組織進(jìn)行手術(shù)激光治療，例如切割、消融、凝固、碎石術(shù)或其他手術(shù)激光治療。

在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括多個(gè)激光二極管104，每個(gè)激光二極管104被配置為輸出離散的激光能量106。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括纖維束108，纖維束108包括多個(gè)光纖110，如圖2的纖維束108的簡(jiǎn)化端視圖或截面圖所示。纖維束108和光纖110具有通過(guò)光纖連接器113耦合到從激光二極管104輸出的激光能量106的近端112。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括遞送纖維114，其具有近端116，其耦合(即，光學(xué)耦合)到通過(guò)纖維束108的遠(yuǎn)端120排出的激光能量118，其包括從激活的激光二極管104輸出的激光能量106。在一些實(shí)施例中，包括從激活的激光二極管104輸出的激光能量106的復(fù)合或輸出激光能量102通過(guò)遞送纖維114的遠(yuǎn)端122排出。

在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括管狀護(hù)套123，管狀護(hù)套123具有其中布置遞送纖維114的內(nèi)腔。在一些實(shí)施例中，管狀護(hù)套可插入到內(nèi)窺鏡或膀胱鏡的工作通道中。管狀護(hù)套123的遠(yuǎn)端125被配置為促進(jìn)在手術(shù)激光治療期間將從遞送纖維114的遠(yuǎn)端122排出的激光能量102遞送到患者體內(nèi)。

在一些實(shí)施例中，使用合適的光學(xué)器件124將從每個(gè)激光二極管104輸出的激光能量106光學(xué)耦合到纖維束108的激光纖維110中的一個(gè)或多個(gè)。在一些實(shí)施例中，使用光學(xué)器件124將纖維束108的光纖110中的至少一個(gè)耦合到包括一個(gè)或多個(gè)激光二極管104的系統(tǒng)100的激光二極管104的子集(激光二極管子集或子陣列)。在一些實(shí)施例中，光學(xué)器件124包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)透鏡。在一些實(shí)施例中，光學(xué)透鏡包括單個(gè)非球面透鏡和/或雙透鏡。

在一些實(shí)施例中，纖維束108的光纖110可以包括不同的光纖子集，每個(gè)光纖子集具有與其它光纖子集的光纖110不同的光纖特性。纖維束108的光纖110的纖維特性可以包括例如光纖110的芯的尺寸、光纖110的芯的形狀和光纖110的數(shù)值孔徑。圖2所示的示例性纖維束108包括三個(gè)光纖子集：包括光纖110a的第一光纖子集；包括光纖110b的第二光纖子集；以及包括單個(gè)光纖110c的第三光纖子集。在該示例性實(shí)施例中，光纖子集110a-110c包括不同尺寸的光芯。

在一些實(shí)施例中，激光系統(tǒng)100被配置為排出具有不同特性的激光能量102，以適應(yīng)不同的應(yīng)用，例如不同的激光手術(shù)治療。例如，激光系統(tǒng)100可以被配置為改變波長(zhǎng)、功率水平或強(qiáng)度、操作模式(例如，連續(xù)波或調(diào)制/脈沖的)、光束輪廓的形狀和/或輸出激光能量102的其它特性。

在一些實(shí)施例中，光學(xué)器件150被配置為將遞送纖維114的近端116耦合到從纖維束108的遠(yuǎn)端120排出的激光能量118，如圖1所示。在一些實(shí)施例中，光學(xué)器件150包括一個(gè)或多個(gè)透鏡152。

在一些實(shí)施例中，使用具有不同激光特性的激光二極管104來(lái)促進(jìn)該可變輸出激光能量102。激光特性的示例性實(shí)施例包括由激光二極管104輸出的激光能量106的波長(zhǎng)、由激光二極管104輸出的激光能量106的強(qiáng)度水平、從激光二極管104輸出的激光能量106的圖案、從激光二極管104輸出的激光能量的占空比、激光二極管104的操作模式以及其他激光特性。

在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括激光二極管104的兩個(gè)或更多個(gè)子集或子陣列(激光二極管子集)，子集或子陣列中的每一個(gè)包括具有相同或相似激光特性的激光二極管104中的一個(gè)或多個(gè)。在一些實(shí)施例中，每個(gè)激光二極管子集的一個(gè)或多個(gè)激光二極管104的激光特性與其它激光二極管子集的激光二極管104的激光特性不同。結(jié)果，每個(gè)激光二極管子集能夠產(chǎn)生相對(duì)于其它激光二極管子集具有獨(dú)有特性的激光能量106。在一些實(shí)施例中，輸出激光能量102的特性通過(guò)激光二極管子集中的一個(gè)或多個(gè)的選擇性激活和停用來(lái)調(diào)節(jié)。

諸如不同激光手術(shù)治療的輸出激光能量102的不同應(yīng)用通常需要激光能量102來(lái)覆蓋不同的波長(zhǎng)范圍。例如，用于在良性前列腺增生(bph)激光治療中消融組織的激光能量可能與選擇來(lái)切割組織、消融組織、蒸發(fā)組織、凝固血液或分解腎或膀胱結(jié)石的激光能量不同。具有波長(zhǎng)范圍在300-600nm(例如532nm)的綠色或藍(lán)色激光能量可用于進(jìn)行組織消融治療，例如用于治療bph的那些，而具有約2000nm波長(zhǎng)的激光能量可用于碎石術(shù)治療以分解腎或膀胱結(jié)石。

在一些實(shí)施例中，基于一個(gè)或多個(gè)激光二極管子集的激活來(lái)設(shè)置復(fù)合激光能量102的(多個(gè))波長(zhǎng)。例如，在一些實(shí)施例中，包括一個(gè)或多個(gè)激光二極管104(標(biāo)記為“l(fā)d1”)的激光二極管子集104a被配置為輸出具有第一波長(zhǎng)范圍(λ1)的激光能量106，而激光二極管子集104b包括一個(gè)或多個(gè)激光二極管104(標(biāo)記為“l(fā)d2”)，其被配置為輸出具有不同于第一波長(zhǎng)范圍的第二波長(zhǎng)范圍(λ2)的激光能量106。其他激光二極管子集也可用于輸出具有其它獨(dú)有波長(zhǎng)范圍的激光能量106。輸出激光能量102可以被配置為通過(guò)激光二極管子集104a的激活來(lái)包括第一波長(zhǎng)范圍，并且輸出激光能量102可被配置為通過(guò)激光二極管子集104b的激活來(lái)包括第二波長(zhǎng)范圍。因此，輸出激光能量102可以被配置為通過(guò)激光二極管子集104a和104b中的一個(gè)或多個(gè)的適當(dāng)激活來(lái)包括激光能量106的第一和第二波長(zhǎng)范圍中的一個(gè)或兩個(gè)。

在一個(gè)示例性外科應(yīng)用中，第一激光二極管子集104a可以產(chǎn)生具有被血紅蛋白強(qiáng)烈吸收的波長(zhǎng)(例如，波長(zhǎng)為300-600nm，諸如532nm)的激光能量106，因此可以用于蒸發(fā)包含較高百分比血紅蛋白的組織。激光二極管子集104b可以產(chǎn)生不容易被血紅蛋白吸收的波長(zhǎng)的激光能量106，并可用于更有效地凝固組織并阻止出血。因此，可以使用系統(tǒng)100進(jìn)行激光手術(shù)治療，以通過(guò)激活激光二極管子集104a來(lái)產(chǎn)生由組織內(nèi)的血紅蛋白強(qiáng)烈吸收的輸出激光能量102，以最初蒸發(fā)目標(biāo)組織。然后，系統(tǒng)100可以停用激光二極管子集104a并激活激光二極管子集104b以產(chǎn)生可用于凝固組織并阻止出血的激光能量102。

輸出激光能量102的強(qiáng)度或功率水平也可以通過(guò)選擇性激活和停用激光二極管子集中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)每個(gè)激光二極管子集包括一個(gè)或多個(gè)激光二極管104時(shí)，單個(gè)激光二極管子集的激活可以產(chǎn)生具有低功率的輸出激光能量102?？梢约せ罡郊拥募す舛O管子集以增加由激活的激光二極管104的數(shù)量的增加而導(dǎo)致的輸出激光能量102的強(qiáng)度或功率水平。結(jié)果，可以通過(guò)激光二極管子集的激活或停用來(lái)縮放輸出激光能量102的強(qiáng)度或功率水平。通常，系統(tǒng)100的功率能力是由系統(tǒng)的各激光二極管104(并因此，是各激光二極管子集)產(chǎn)生的激光能量106的功率之和。因此，當(dāng)共同激活時(shí)，可以使用相對(duì)低功率的激光二極管(例如，1-3w)來(lái)產(chǎn)生大致更高功率的激光束102。

系統(tǒng)100的激光二極管104或激光二極管子集也可以被配置為輸出不同圖案的激光能量106。例如，激光二極管104中的一個(gè)或多個(gè)可以被配置為輸出具有特定周期性圖案的激光能量106，諸如激光能量106的強(qiáng)度水平變化的周期性圖案(例如，升高和/或降低強(qiáng)度)、激活和停用激光能量106的輸出的周期性圖案、或其他周期性圖案。

激光二極管104或激光二極管子集也可以被配置為在不同的操作模式下操作。例如，激光二極管104或激光二極管子集可以被配置為以連續(xù)波(cw)操作模式、脈沖波或調(diào)制操作模式或其它常規(guī)操作模式操作。在一些實(shí)施例中，包括激光二極管104的激光二極管子集被配置為以脈沖波操作模式操作，其中每個(gè)激光二極管子集可以被配置為具有獨(dú)有的占空比。占空比通常操作來(lái)控制輸出激光能量106的平均功率水平，然而，由占空比確定的脈沖的頻率也可用于某些激光手術(shù)治療，諸如激光碎石術(shù)。結(jié)果，系統(tǒng)100的一些實(shí)施例包括在獨(dú)有的操作模式下操作的激光二極管104或激光二極管子集，并且產(chǎn)生具有獨(dú)有的占空比的激光能量106和輸出激光能量102。

因此，可以通過(guò)光纖束108a的不同光纖110遞送具有不同特性的激光能量106。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的纖維束108a的簡(jiǎn)化端視圖或截面圖，其中每個(gè)光纖110已經(jīng)被標(biāo)記為數(shù)字1-5以表示它們被耦合到的激光二極管子集或子陣列。也就是說(shuō)，編號(hào)為“4”的光纖110每個(gè)均耦合到從一個(gè)激光二極管子集或子陣列的激光二極管104排出的激光能量106，而編號(hào)為“5”的光纖每個(gè)均耦合到從另一激光二極管子集或子陣列的激光二極管104排出激光能量106。因此，激光二極管104的子集中的一個(gè)或多個(gè)的激活通過(guò)對(duì)應(yīng)的光纖110并通過(guò)遞送纖維114將相應(yīng)的激光能量106遞送為輸出激光能量102。

結(jié)果，可以通過(guò)激光二極管104或激光二極管子集的激活和停用來(lái)定制或調(diào)諧輸出激光能量102的特性。例如，系統(tǒng)100可以被操作以激活激光二極管子集，如陰影光纖110(光纖1、2、3和5)所示，而對(duì)應(yīng)于光纖4的激光纖維子集被停用。這導(dǎo)致了從遞送纖維114排出的復(fù)合或輸出激光能量102，其包括由對(duì)應(yīng)于光纖1-3和5的激光二極管子集產(chǎn)生的激光能量106。

在一些實(shí)施例中，不同激光二極管子集的激活和停用控制從激光纖維114排出的輸出激光能量102的光束的尺寸。例如，對(duì)應(yīng)于光纖1和2(圖3)的激光二極管子集可以產(chǎn)生具有相對(duì)小直徑的輸出激光束102，直徑可以通過(guò)激活其它激光二極管子集(諸如對(duì)應(yīng)于光纖3-5的激光二極管子集)來(lái)增加，如圖4所示。在一些實(shí)施例中，當(dāng)從激光二極管104輸出的激光能量106具有大致相同的強(qiáng)度水平時(shí)，排出激光能量102的直徑尺寸的增加維持激光能量的大致均勻的分布。較大直徑的光束可用于更快地去除組織，而較小尺寸的光束可用于更精確地去除組織。

在一些實(shí)施例中，可以通過(guò)激活所選擇的激光二極管子集和/或遞送纖維114的配置來(lái)選擇或調(diào)整從遞送纖維114排出的輸出激光束102的形狀。在一些實(shí)施例中，遞送纖維114包括諸如常規(guī)光纖的具有圓芯的光纖，其以圓形光束102來(lái)排出激光能量102。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的纖維束108b的簡(jiǎn)化端視圖或截面圖。如圖5所示，激光二極管子集1和2的激活通過(guò)定向在一行中的光纖110遞送激光能量106。在一些實(shí)施例中，遞送纖維114a包括具有被包層132包圍的矩形芯130的光纖，如圖6的簡(jiǎn)化端視圖或截面圖所示。在一些實(shí)施例中，芯130的折射率(n1)大于包層132的折射率(n2)。矩形芯130允許遞送纖維114a將線形輸出光束102遞送到期望的目標(biāo)。圖7示出了如使用zemax(光學(xué)仿真軟件)仿真的可以從圖6的光纖排出的示例性線形輸出光束102。在一些實(shí)施例中，線形激光束102可用于手術(shù)激光進(jìn)程以去除組織。當(dāng)線形輸出光束102掃過(guò)組織時(shí)，其還可以用于比圓形激光束更精確地蒸發(fā)組織。

在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)100被配置為排出環(huán)形或環(huán)狀輸出光束102。在一些實(shí)施例中，這通過(guò)激活與形成環(huán)形或環(huán)狀圖案的纖維束108c的光纖110對(duì)應(yīng)的激光二極管子集來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，將激光能量106遞送到纖維束108c(圖8)的相應(yīng)光纖110的激光二極管子集4和5的激活導(dǎo)致激光能量118的環(huán)形或環(huán)狀光束遞送到遞送纖維114。在一些實(shí)施例中，遞送纖維114被配置為將環(huán)形激光能量作為環(huán)形、環(huán)狀或圓環(huán)形光束102排出。

在一些實(shí)施例中，遞送纖維114b可以包括多包層光纖，如圖9的簡(jiǎn)化截面圖所示。在一些實(shí)施例中，多包層光纖133包括具有低于環(huán)形光遞送介質(zhì)136的折射率(n2)的折射率(n1)的中心包層134。另外，環(huán)形光遞送介質(zhì)136的折射率(n2)大于外包層138的折射率。在一些實(shí)施例中，從纖維束108c排出的環(huán)形能量106光學(xué)耦合到遞送纖維114b的環(huán)形光遞送介質(zhì)136，并且通過(guò)遠(yuǎn)端122作為環(huán)形或環(huán)狀輸出光束102排出，其仿真使用zemax軟件如圖10所示。在一些實(shí)施例中，環(huán)狀輸出光束102用于手術(shù)激光進(jìn)程以去除組織。

圖11是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的遞送激光能量的纖維束108d的簡(jiǎn)化端視圖或截面圖。在一些實(shí)施例中，激光二極管子集1、2、4和5被激活，而激光二極管子集3被停用。因此，由子集1、2、4和5產(chǎn)生的激光能量106通過(guò)纖維束108d的對(duì)應(yīng)光纖110遞送。

在一些實(shí)施例中，遞送纖維114c是多包層纖維140的形式，其簡(jiǎn)化截面圖在圖12中提供。在一些實(shí)施例中，多包層光纖140包括中心光遞送介質(zhì)142、包層144、環(huán)形光遞送介質(zhì)146和包層148，如圖12所示。在一些實(shí)施例中，中心光遞送介質(zhì)142和環(huán)形光遞送介質(zhì)146包括玻璃。在一些實(shí)施例中，包層144圍繞中心光遞送介質(zhì)142并且具有小于中心光遞送介質(zhì)142的折射率(n1)的折射率(n2)。環(huán)形光遞送介質(zhì)146圍繞包層144，并且包層148圍繞環(huán)形光遞送介質(zhì)146。在一些實(shí)施例中，包層144和包層148的折射率(n2)小于環(huán)形光遞送介質(zhì)146的折射率。

在一些實(shí)施例中，為了從圖11所示的纖維束108d的實(shí)施例遞送激光能量，使用圖12所示的遞送纖維114c。在該實(shí)施例中，由對(duì)應(yīng)于激光二極管子集1和2(圖11)的纖維束108d的光纖110遞送的激光能量106被耦合到中心光遞送介質(zhì)142，并且由對(duì)應(yīng)于激光二極管子集4和5的纖維束108d的光纖110遞送的激光能量106被耦合到環(huán)形光遞送介質(zhì)146。這種配置允許遞送纖維114c以具有中心圓形部分和環(huán)形部分的光束102的形式遞送激光能量106，如圖13所示，這是使用zemax應(yīng)用產(chǎn)生的仿真。

如上所述，激光二極管104或激光二極管子集可以被操作以產(chǎn)生具有不同特性的激光能量106。例如，一個(gè)或多個(gè)激光二極管子集可以以連續(xù)波模式或高占空比操作，以產(chǎn)生高強(qiáng)度或高平均功率激光能量106，而其它激光二極管104或激光二極管子集可以以某一頻率或占空比調(diào)制，以產(chǎn)生具有較低平均功率或強(qiáng)度的激光能量106。在一些實(shí)施例中，激光二極管子集1和2(圖11)可以以高功率模式(連續(xù)波或高占空比)操作，而激光二極管子集4和5可被調(diào)制以產(chǎn)生相對(duì)低的平均功率激光能量106。結(jié)果，高功率激光能量位于纖維束108d的中心，而低功率激光能量位于纖維束108d的周邊。當(dāng)使用圖12的遞送纖維114c時(shí)，高功率激光能量106耦合到中心光遞送介質(zhì)142，而較低功率的激光能量106耦合到環(huán)形光遞送介質(zhì)146。所得到的輸出光束102可以用于外科手術(shù)進(jìn)程，其中中心光束切割或蒸發(fā)組織，而外環(huán)形光束同時(shí)凝固組織。

在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)100被配置為遞送由具有被配置為蒸發(fā)組織的波長(zhǎng)的激光二極管104的一個(gè)或多個(gè)子集產(chǎn)生的激光能量106，而光纖110的內(nèi)部簇被配置為遞送來(lái)自具有被配置為凝固組織的波長(zhǎng)的激光二極管104的一個(gè)或多個(gè)子集的激光能量106，如圖14所示，其是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性纖維束108e的簡(jiǎn)化端視圖或截面圖。

在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)100被配置為提供用于識(shí)別、診斷或其他目的的電磁能量反饋。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)激光二極管104包括激發(fā)激光二極管104e(圖1)，其被配置為輸出具有激發(fā)光譜中的波長(zhǎng)的激發(fā)激光能量106，如圖1和圖14所示，其是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的纖維束108e的簡(jiǎn)化端視圖或截面圖。由激光二極管104e產(chǎn)生的激發(fā)激光能量106通過(guò)諸如圖15所示的激光纖維110e之類(lèi)的纖維束108f的光纖110中的至少一個(gè)以及遞送纖維114而遞送到目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，激發(fā)激光能量與從激光二極管104的一個(gè)或多個(gè)其它子集產(chǎn)生的激光能量合成，并且作為來(lái)自遞送纖維114的激光能量102而被輸出。

在一些實(shí)施例中，由激發(fā)激光二極管104e產(chǎn)生的激光能量通過(guò)帶通濾波器154(圖1)傳輸，以確保激發(fā)激光能量在激發(fā)光譜的期望波長(zhǎng)范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，激發(fā)光譜在300-420納米的范圍內(nèi)。

在一些實(shí)施例中，激發(fā)激光能量被配置為瞄準(zhǔn)響應(yīng)于暴露于可用于識(shí)別組織或物質(zhì)、診斷組織或物質(zhì)的狀況或用于其他目的的激發(fā)激光能量而產(chǎn)生自發(fā)熒光電磁能或反饋電磁能158的組織或其它物質(zhì)。反饋電磁能158由遠(yuǎn)端122處的遞送纖維114捕獲，并通過(guò)遞送纖維114和纖維束108f的光纖110中的至少一個(gè)(諸如圖15所示的光纖110f)傳輸。于2014年10月20日提交的共同待決的、共同轉(zhuǎn)讓的國(guó)際申請(qǐng)no.pct/us14/61319公開(kāi)了用于識(shí)別在治療部位處的狀況的另外的裝置和方法，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文用于所有目的。

在一些實(shí)施例中，如圖2所示，系統(tǒng)100包括被配置為分析反饋電磁能量158的光譜儀156。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括濾波器160，濾波器160被配置為對(duì)反饋電磁能量158進(jìn)行濾波，然后由光譜儀156分析濾波后的反饋電磁能量158。在一些實(shí)施例中，濾波器160被配置為去除激發(fā)光譜和/或隔離反饋電磁能量158的期望的自發(fā)熒光光譜。

圖16是用于促進(jìn)上述系統(tǒng)100的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示例性電路的示意圖。在一些實(shí)施例中，通過(guò)將來(lái)自供電裝置170(其從適當(dāng)?shù)碾娫?71接收電力)的電流耦合到單獨(dú)的激光二極管104或一組激光二極管104通過(guò)對(duì)來(lái)自包括一個(gè)或多個(gè)處理器的控制器174的控制信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)而使用適當(dāng)開(kāi)關(guān)172(例如，mosfet)將單獨(dú)的激光二極管或激光二極管的組(子集)短路，來(lái)將激光二極管104設(shè)置為用于單獨(dú)或組激活。在一些實(shí)施例中，用于mosfet或開(kāi)關(guān)172(例如光隔離器)的控制電路173可以用于處理來(lái)自控制器174的控制信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，提供監(jiān)視電路176以光學(xué)地或通過(guò)測(cè)量跨二極管104的電壓降來(lái)監(jiān)視每個(gè)激光二極管104的性能。這使得能夠檢測(cè)和隔離缺陷激光二極管104。在一些實(shí)施例中，電路176測(cè)量跨單獨(dú)的激光二極管104或一組激光二極管104的電壓降作為用于激光二極管104的性能的反饋。

在一些實(shí)施例中，電路包括開(kāi)關(guān)178(例如，mosfet)，其被配置為啟用或禁用通過(guò)該組激光二極管104的電流。

在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括用于控制供電裝置170的控制回路電路180。在一些實(shí)施例中，控制回路電路180接收跨電流感測(cè)電阻器182的電壓降，諸如4端子或2端子電阻器，其用于確定通過(guò)激活的激光二極管104的電流。在一些實(shí)施例中，控制回路電路180包括光學(xué)功率反饋，其指示被遞送到目標(biāo)的激光能量102的強(qiáng)度或功率。在一些實(shí)施例中，控制回路電路180包括來(lái)自控制器174的設(shè)定點(diǎn)，其指示期望的功率設(shè)定。

本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及使用根據(jù)本文所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的激光系統(tǒng)100來(lái)產(chǎn)生激光束102的方法。在該方法的一些實(shí)施例中，從系統(tǒng)100的多個(gè)激光二極管104中的每一個(gè)輸出激光能量106的離散光束。纖維束108的近端112光學(xué)耦合到激光能量106的離散光束。激光能量106的離散光束通過(guò)纖維束108的遠(yuǎn)端120(激光能量118)被排出。遞送纖維114的近端116光學(xué)耦合到通過(guò)纖維束108的遠(yuǎn)端120排出的激光能量106的離散光束。包括激光能量106的離散光束的激光能量102的復(fù)合光束通過(guò)遞送纖維114的遠(yuǎn)端122排出，其光學(xué)耦合到纖維束108。

在一些實(shí)施例中，從系統(tǒng)100的多個(gè)激光二極管104的每一個(gè)輸出或產(chǎn)生激光能量106的離散光束包括從激光二極管104的第一子集輸出激光能量106的光束。

在一些實(shí)施例中，通過(guò)從與激光二極管104的第一子集不同的激光二極管104的第二子集輸出或產(chǎn)生激光能量106的離散光束來(lái)調(diào)整復(fù)合光束102的強(qiáng)度。根據(jù)該方法的該步驟，由系統(tǒng)100激活以產(chǎn)生激光能量106的離散光束的激光二極管104的總數(shù)可以被增加或減小以調(diào)節(jié)從遞送纖維114排出的激光能量102的復(fù)合光束的總功率水平。該實(shí)施例允許外科醫(yī)生將激光能量102在高和低強(qiáng)度模式之間轉(zhuǎn)換，諸如從凝固模式轉(zhuǎn)換到蒸發(fā)或切割模式，或者從瞄準(zhǔn)光束模式(其中激光能量102缺乏足夠的強(qiáng)度來(lái)?yè)p傷患者的組織)轉(zhuǎn)換到活動(dòng)模式(其中激光能量102具有足夠的強(qiáng)度以在患者的組織上切割、蒸發(fā)或執(zhí)行另一激光進(jìn)程)。

在該方法的一些實(shí)施例中，通過(guò)從不同于第一子集的第二組激光二極管輸出或產(chǎn)生能量106的離散光束來(lái)調(diào)整激光能量102的復(fù)合光束的一個(gè)波長(zhǎng)或多個(gè)波長(zhǎng)。在該實(shí)施例中，第一激光二極管子集可以產(chǎn)生跨越第一組波長(zhǎng)的激光能量102的復(fù)合光束，而第二激光二極管子集的激活導(dǎo)致跨越不同組的波長(zhǎng)的復(fù)合激光束102。該實(shí)施例允許外科醫(yī)生在例如用于一種類(lèi)型的激光進(jìn)程的波長(zhǎng)與用于執(zhí)行另一種類(lèi)型的激光進(jìn)程的波長(zhǎng)之間轉(zhuǎn)換激光能量102。例如，激光能量102的一些波長(zhǎng)可用于蒸發(fā)組織(例如532nm)，而激光能量102的其它波長(zhǎng)可更用于消融或切割組織。

在該方法的一些實(shí)施例中，通過(guò)從不同于第一激光二極管子集的激光二極管104的第二子集輸出激光能量106的離散光束來(lái)調(diào)整復(fù)合激光束102的尺寸。如上參考圖3和圖4所討論的，這允許激光系統(tǒng)100調(diào)整復(fù)合激光束102的直徑。用于調(diào)整從遞送纖維114排出的復(fù)合激光束102的尺寸和形狀的其它技術(shù)涉及選擇具有導(dǎo)致排出復(fù)合激光束102的期望尺寸和形狀的光纖的遞送纖維114。

在該方法的一些實(shí)施例中，通過(guò)從不同于第一激光二極管子集的激光二極管104的第二子集輸出激光能量106的離散光束來(lái)調(diào)整復(fù)合激光束102的形狀。例如，具有圓形(圖3和圖4)、環(huán)形(圖8-圖10)、線形(圖5-圖7)、正方形、矩形和同心環(huán)形或圓形(圖11-圖13)的形狀或用于復(fù)合激光束102的其它期望形狀的復(fù)合光束102可以通過(guò)所選擇的激光二極管104的子集的激活和停用來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在該方法的一些實(shí)施例中，可以通過(guò)從不同于第一激光二極管子集的激光二極管的第二子集輸出激光能量106的離散光束來(lái)調(diào)整復(fù)合激光束102的圖案。如上所述，與第二激光二極管子集的激光二極管104相比，這可能涉及從第一激光二極管子集的激光二極管104排出的激光能量106的周期性變化。

在該方法的一些實(shí)施例中，通過(guò)使用包括一個(gè)或多個(gè)透鏡的光學(xué)器件124將纖維束108的近端112光學(xué)耦合到激光能量106的離散光束來(lái)將纖維束108的近端112光學(xué)耦合到激光能量106的離散光束。在該方法的一些實(shí)施例中，激光能量106的離散光束通過(guò)纖維束108的一個(gè)或多個(gè)光纖110的遠(yuǎn)端120排出。

在該方法的一些實(shí)施例中，將遞送纖維114的近端116光學(xué)耦合到通過(guò)纖維束108的遠(yuǎn)端120排出的激光能量106(激光能量118)的離散光束包括使用包括一個(gè)或多個(gè)透鏡152的光學(xué)器件150來(lái)將遞送纖維114的近端116光學(xué)耦合到通過(guò)纖維束108的遠(yuǎn)端120排出的激光能量106的離散光束。

在該方法的一些實(shí)施例中，從系統(tǒng)100的多個(gè)激光二極管104的每一個(gè)輸出激光能量106的離散光束包括輸出具有在激發(fā)光譜內(nèi)的波長(zhǎng)的激發(fā)激光能量106的一個(gè)或多個(gè)離散光束。在一些實(shí)施例中，該方法包括輸出具有在激發(fā)光譜內(nèi)的波長(zhǎng)的激光能量106的一個(gè)或多個(gè)離散光束。在一些實(shí)施例中，激光能量106的一個(gè)或多個(gè)離散光束通過(guò)濾波器154，濾波器154對(duì)激光能量106的一個(gè)或多個(gè)離散光束106進(jìn)行濾波，使得它們?cè)诩ぐl(fā)光譜內(nèi)。在一些實(shí)施例中，激發(fā)光譜為300-420納米。

在該方法的一些實(shí)施例中，響應(yīng)于組織或物質(zhì)暴露于激發(fā)激光能量，反饋電磁能158從遞送纖維114的遠(yuǎn)端122傳輸通過(guò)遞送纖維114和纖維束108。在一些實(shí)施例中，反饋電磁能158被遞送到光譜儀156(圖1)。在一些實(shí)施例中，在將反饋電磁能158遞送到光譜儀156之前，使用濾波器160對(duì)反饋電磁能158進(jìn)行濾波。

圖17和圖21是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的激光條200的簡(jiǎn)化圖。激光條200被配置為排出由從多個(gè)激光二極管204排出的激光能量形成的激光能量202的復(fù)合光束。在一些實(shí)施例中，激光條200包括多個(gè)準(zhǔn)直透鏡208，每個(gè)準(zhǔn)直透鏡208被配置為使從激光二極管204之一輸出的激光能量206準(zhǔn)直成為激光能量的準(zhǔn)直光束210。在一些實(shí)施例中，準(zhǔn)直透鏡208是具有較大數(shù)值孔徑(na>0.6)的非球面透鏡。

在一些實(shí)施例中，激光條200包括被配置為反射準(zhǔn)直光束210的至少一個(gè)反射鏡212。在一些實(shí)施例中，激光條200包括被配置為將反射的準(zhǔn)直光束210聚集成復(fù)合光束202(其可以從激光條200排出到光纖以用于遞送到目標(biāo))中的光學(xué)器件214。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)反射鏡212包括用于每個(gè)激光二極管204的單獨(dú)反射鏡，其被配置為將對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直光束210朝向光學(xué)器件214反射，如圖17和圖21所示。在一些實(shí)施例中，每個(gè)反射鏡212與對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直光束210成大約45度的角度。

在一些實(shí)施例中，在x方向上每個(gè)激光二極管204之間的間隔(如圖中所示)被制造得盡可能小，并且通常由激光二極管204的封裝確定。在一些實(shí)施例中，每個(gè)激光二極管204的封裝具有大約5.6毫米的直徑，并且在單獨(dú)激光二極管204之間沿x軸的間隔約為6毫米。

在一些實(shí)施例中，激光二極管204及其對(duì)應(yīng)的反射鏡212被定位成使得從每個(gè)激光二極管204排出的激光能量206從激光二極管204到光學(xué)器件214行進(jìn)大致相同的總距離。在一些實(shí)施例中，反射鏡212沿著z軸從激光二極管204移位，并且反射鏡212沿著垂直于z軸的x軸從光學(xué)器件214移位，如圖17和21所示。

在一些實(shí)施例中，從激光二極管204輸出的激光能量是不對(duì)稱(chēng)的。在一些實(shí)施例中，從每個(gè)激光二極管204排出的激光能量206的光束形狀是橢圓形的，因?yàn)檠刂鴓n結(jié)的快軸與垂直于pn結(jié)的慢軸相比具有大得多的發(fā)散角。

在一些實(shí)施例中，激光二極管的快軸在x-z平面中對(duì)準(zhǔn)，如圖17所示，并且從每個(gè)激光二極管204輸出的激光能量206和對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直光束210在x-z平面中大致對(duì)準(zhǔn)。這導(dǎo)致在表面215處的橢圓形光束輪廓，如圖18所示，其是使用zemax軟件生成的光束輪廓的仿真。圖17的表面217處的光束輪廓如圖19所示。

在一些實(shí)施例中，激光二極管204的慢軸在x-z平面中對(duì)準(zhǔn)，如圖21所示，并且激光能量206和對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直光束210在x-z平面中大致對(duì)準(zhǔn)。這導(dǎo)致在表面215處的圖22所示的光束輪廓以及在表面217處的圖23所示的光束輪廓。

在一些實(shí)施例中，光合成光學(xué)器件214操作以減少?gòu)姆瓷溏R212反射的準(zhǔn)直光束210的不對(duì)稱(chēng)性。在一些實(shí)施例中，光合成光學(xué)器件214包括柱面透鏡216和218，其操作以減小每個(gè)光束210的快軸光束發(fā)散角并使其與慢軸光束發(fā)散角相同。結(jié)果，從表面219處的光束聚集光學(xué)器件214輸出的單獨(dú)光束具有大致圓形的輪廓，如圖20(圖17的表面219處的光束輪廓)和圖24(圖21的表面219處的光束輪廓)所示。

本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及激光模塊，其包括根據(jù)本文所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例形成的兩個(gè)或更多個(gè)激光條200。圖25和圖26分別示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性激光模塊300的簡(jiǎn)化側(cè)視圖和頂視圖，其包括八個(gè)激光條200。然而，本發(fā)明的實(shí)施例包括具有更多或更少激光條200的激光模塊300。

在一些實(shí)施例中，激光模塊300包括被配置為反射激光條200的復(fù)合光束202的至少一個(gè)反射鏡302。在圖25和圖26的表面303處的每個(gè)光束條200的反射的復(fù)合光束202的示例性輪廓如圖27所示。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)反射鏡302包括多個(gè)反射鏡302，每個(gè)反射鏡302被配置為反射復(fù)合光束202之一，如圖26所示。在一些實(shí)施例中，每個(gè)反射鏡302與其對(duì)應(yīng)的復(fù)合光束202成大約45度的角度。在一些實(shí)施例中，每個(gè)激光條200和對(duì)應(yīng)的反射鏡302的光學(xué)距離被優(yōu)化，使得從每個(gè)激光條200到表面303的光學(xué)距離是相同的。

在一些實(shí)施例中，每個(gè)反射鏡302在x方向上相對(duì)于其它反射鏡302移位。優(yōu)選地，每個(gè)反射鏡302的該高度差盡可能小，并且通常由條200的直徑確定。在一些實(shí)施例中，每個(gè)激光條200具有大約1.2毫米的直徑，并且反射鏡302在x方向上相互分開(kāi)約1.4毫米。

在一些實(shí)施例中，激光模塊300包括被配置為將反射的復(fù)合光束202聚焦成會(huì)聚光束306的光聚焦光學(xué)器件304。在一些實(shí)施例中，光聚焦光學(xué)器件304包括單個(gè)球面透鏡，如圖25和圖26所示。在表面307處的會(huì)聚光束306的合成輪廓如圖28所示。由于與沿著慢軸的分散角相比沿著光束102的快軸的激光能量的分散角較寬，導(dǎo)致會(huì)聚光束306的輪廓在球形聚焦透鏡304之后是橢圓形的。

在一些實(shí)施例中，激光模塊300包括具有光學(xué)耦合到會(huì)聚光束306的近端310的光纖308。光纖308可以類(lèi)似于上述遞送纖維114進(jìn)行操作，并且包括會(huì)聚光束306被排出所通過(guò)的遠(yuǎn)端312。取決于所執(zhí)行的激光治療/進(jìn)程，本文公開(kāi)的遞送纖維的遠(yuǎn)端可以具有端點(diǎn)燒制結(jié)構(gòu)或側(cè)面燒制結(jié)構(gòu)(即，帶斜角的遠(yuǎn)端)。

在一些實(shí)施例中，光纖308具有由包層322圍繞的矩形芯320，如圖29的簡(jiǎn)化截面圖所示。這種光纖308可以用于在光纖308的近端310處遞送橢圓形會(huì)聚光束306，其可以從光纖308的遞送端排出。在一些實(shí)施例中，矩形芯320具有750μm×200μm的大小。從具有矩形芯320的光纖308排出的光束的示例性輪廓如圖30所示。這種矩形或線形光束可以用作用于組織切割的光學(xué)刀具。此外，通過(guò)掃描線形光束，其可以用于蒸發(fā)組織。

在一些實(shí)施例中，如圖31所示，光聚焦光學(xué)器件304包括兩個(gè)柱面透鏡304a和304b，以增加在接收光纖308前面的發(fā)射光束(launchingbeam)面積，并且使得光束306的形狀大致為正方形或矩形。圖31的表面307處的光束306的示例性輪廓如圖32所示。在一些實(shí)施例中，圓形芯狀光纖308可以用于在近端310處接收光束306，并且在光纖308的輸出端處排出圓形光束。

本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及激光系統(tǒng)400，其中合成了兩個(gè)或更多個(gè)激光模塊300。圖33是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的這種激光系統(tǒng)400的簡(jiǎn)化圖。在一些實(shí)施例中，激光系統(tǒng)400包括偏振光束合成立方體402，其從模塊300接收復(fù)合輸出光束306中的每一個(gè)，并輸出包括每個(gè)光束306的合成光束404，如圖33所示。在一些實(shí)施例中，激光模塊300中的一個(gè)或多個(gè)被配置為在y方向上輸出它們的光束306，并且激光模塊300中的一個(gè)或多個(gè)被配置為在x方向上輸出它們的光束306，如圖33所示。

在一些實(shí)施例中，x方向光束306和y方向光束306是其間具有90度偏振方向差的線性偏振光束。這可以通過(guò)使一組模塊300使用快軸光束對(duì)準(zhǔn)條200而另一組模塊300使用慢軸光束對(duì)準(zhǔn)條200來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在一些實(shí)施例中，激光系統(tǒng)400包括聚焦光學(xué)器件406，其被配置為將復(fù)合光束404耦合到光纖410的近端408，然后可以將光束404排出到期望的目標(biāo)。

由激光系統(tǒng)400實(shí)現(xiàn)的自由空間光束合成可用于制造模塊化裝置。這些激光系統(tǒng)的示例的簡(jiǎn)化圖如圖34和圖35所示。例如，如圖34所示，可以使用m個(gè)子模塊(每個(gè)子模塊具有nx1個(gè)光束條200)來(lái)形成光束陣列(mxn)。為了制造該系統(tǒng)400，基于客戶(hù)要求制造具有nx1個(gè)光束條200(其中n為2、3、4...n)的子模塊，m個(gè)子模塊(其中m為1、2、3，...m)被插入激光控制臺(tái)以獲得所需的輸出功率(單個(gè)二極管功率的mxn倍)。功率強(qiáng)度取決于輸出功率和遞送纖維芯形狀和尺寸。

如圖35所示，另一個(gè)選擇是基于輸出功率要求，使該模塊的激光條200的nxn個(gè)子模塊和插頭m成為激光控制臺(tái)。整體功率是單個(gè)激光二極管功率的mxnxn倍。

如上所述，上述激光系統(tǒng)和裝置可用于產(chǎn)生和遞送可用于對(duì)患者執(zhí)行手術(shù)激光治療的激光能量。示例性的手術(shù)激光治療包括切割、消融、凝固、碎石術(shù)或其它治療。本發(fā)明的實(shí)施例包括使用本文所述的系統(tǒng)或裝置的實(shí)施例對(duì)患者進(jìn)行這種手術(shù)激光治療。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行改變。