一種基于高功率半導(dǎo)體激光器的醫(yī)療裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光器醫(yī)療裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，基于半導(dǎo)體激光器的醫(yī)療裝置一般主要由光源、光學(xué)系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)以及制冷系統(tǒng)等組成，如圖1所示。
[0003]現(xiàn)有的產(chǎn)品的光源部分大多采用小功率或中等功率的半導(dǎo)體激光器疊陣，在QCW治療模式下，需要較大的脈沖寬度才能達(dá)到治療所必須的能量密度，才能起到治療的效果，這樣由于脈沖寬度較大，治療起來(lái)用戶會(huì)感到明顯的疼痛感，甚至燙傷等現(xiàn)象。而之所以很少見(jiàn)到采用高功率半導(dǎo)體激光器疊陣作光源部分，除了成本因素外，更重要的是出于對(duì)產(chǎn)品的體積和重量方面的考慮。
[0004]首先，目前產(chǎn)品的水循環(huán)系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在制冷路徑和散熱路徑過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。
[0005]其次，目前產(chǎn)品的光學(xué)系統(tǒng)大多米用一根光波導(dǎo)、光波導(dǎo)加窗口玻璃或者兩段光波導(dǎo)的形式，這樣雖然也能實(shí)現(xiàn)均勻光斑輸出的目的，但是往往為了實(shí)現(xiàn)均勻光斑而不得不加長(zhǎng)光波導(dǎo)的長(zhǎng)度，使產(chǎn)品的體積和重量增加。這樣在治療時(shí)會(huì)對(duì)治療人員造成一定困難，長(zhǎng)時(shí)間拿取重物會(huì)造成手部酸脹，會(huì)影響治療效果，同時(shí)體積過(guò)大也會(huì)造成操作困難等因素。
[0006]另外，現(xiàn)有的產(chǎn)品的光源部分大多是裸露的，外界的因素對(duì)于激光器來(lái)說(shuō)影響非常大，比如灰塵等，而且產(chǎn)品自身的結(jié)露現(xiàn)象也會(huì)對(duì)激光器造成嚴(yán)重的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提出一種基于高功率半導(dǎo)體激光器的醫(yī)療裝置，大大減小了產(chǎn)品的體積和重量，并保證高功率下的穩(wěn)定工作。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]一種基于高功率半導(dǎo)體激光器的醫(yī)療裝置，包括半導(dǎo)體激光器疊陣、光學(xué)整形系統(tǒng)、光波導(dǎo)、光波導(dǎo)固定件、TEC和通水結(jié)構(gòu)件，所述光波導(dǎo)固定件沿光軸方向緊貼光波導(dǎo)的側(cè)壁，并在光波導(dǎo)的后方外圍形成徑向延展的固定板，作為光波導(dǎo)固定件的后端面；所述通水結(jié)構(gòu)件整體沿光軸方向具有中心貫通的腔室，循環(huán)水通道設(shè)置于通水結(jié)構(gòu)件本體的內(nèi)部；
[0010]所述通水結(jié)構(gòu)件沿光軸方向劃分為前部和后部，其中通水結(jié)構(gòu)件后部的腔室容置固定所述半導(dǎo)體激光器疊陣；通水結(jié)構(gòu)件前部的腔室在徑向上對(duì)所述光學(xué)整形系統(tǒng)中的一片透鏡形成限位，在該透鏡的前端面或后端面平行設(shè)置有透鏡壓板，透鏡壓板對(duì)應(yīng)于透鏡通光的區(qū)域?yàn)榭栈驗(yàn)橥该鞑馁|(zhì)，透鏡壓板配合相應(yīng)的密封件密封所述透鏡與通水結(jié)構(gòu)件之間的縫隙；所述TEC的冷端、熱端分別與光波導(dǎo)固定件后端面、通水結(jié)構(gòu)件前端面貼合并安裝固定。
[0011]在以上方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還在結(jié)構(gòu)上作了以下重要優(yōu)化:
[0012]光學(xué)整形系統(tǒng)包括沿半導(dǎo)體激光器疊陣出光方向依次設(shè)置的D型透鏡組、平凸柱面鏡以及平凹柱面鏡，其中D型透鏡組由若干個(gè)D型透鏡組成，分別安裝于半導(dǎo)體激光器疊陣的每一行發(fā)光單元前端；平凸柱面鏡即被通水結(jié)構(gòu)件前部的腔室在徑向上限位；平凹柱面鏡位于光波導(dǎo)的后端面，并在徑向上被光波導(dǎo)固定件限位固定。
[0013]半導(dǎo)體激光器疊陣的前端面分為發(fā)光區(qū)和非發(fā)光區(qū)，其中發(fā)光區(qū)位于中部，非發(fā)光區(qū)處于發(fā)光區(qū)的外圍；通水結(jié)構(gòu)件前部的腔室的徑向尺寸小于通水結(jié)構(gòu)件后部的腔室的徑向尺寸，使得半導(dǎo)體激光器疊陣的非發(fā)光區(qū)在軸向上被通水結(jié)構(gòu)件前部的腔室限位。
[0014]通水結(jié)構(gòu)件本體的前部相對(duì)于后部具有徑向延展的固定板，循環(huán)水通道經(jīng)過(guò)通水結(jié)構(gòu)件本體的前部及其徑向延展的固定板；該固定板與所述光波導(dǎo)固定件的固定板相適配，并在兩者之間連接固定TEC。
[0015]光波導(dǎo)固定件分為兩個(gè)相同的組件，從兩側(cè)對(duì)光波導(dǎo)夾持固定；所述TEC共有兩片，分別與這兩個(gè)組件的后端面適配安裝。
[0016]光波導(dǎo)為四棱臺(tái)的形式，光波導(dǎo)固定件緊貼四棱臺(tái)的對(duì)稱的兩個(gè)側(cè)面。
[0017]光波導(dǎo)固定件、TEC以及通水結(jié)構(gòu)件通過(guò)螺釘依次連接固定。
[0018]透鏡壓板的前端面與光波導(dǎo)固定件后端面之間具有間隙，透鏡壓板的后端面與通水結(jié)構(gòu)件前端面相接觸(可以完全覆蓋光波導(dǎo)固定件后端面、通水結(jié)構(gòu)件前端面，使得三者外緣平齊；也可以部分覆蓋，即透鏡壓板的尺寸略小一些，可在通水結(jié)構(gòu)件前端面設(shè)置相應(yīng)的臺(tái)階作為透鏡壓板的固定位置，也相當(dāng)于透鏡壓板位于通水結(jié)構(gòu)件前部的腔室)；透鏡的前端面與通水結(jié)構(gòu)件前端面平齊，透鏡壓板上對(duì)應(yīng)于透鏡前端面邊緣的位置設(shè)置有密封圈凹槽，配合安裝的密封圈密封所述透鏡與通水結(jié)構(gòu)件之間的縫隙。
[0019]對(duì)TEC的安裝結(jié)構(gòu)作相應(yīng)的限位，具體有以下幾種優(yōu)選的方式:
[0020]1、透鏡壓板上光波導(dǎo)固定件后端面與通水結(jié)構(gòu)件前端面之間的區(qū)域設(shè)置有貫通的TEC限位槽(透鏡壓板完全覆蓋通水結(jié)構(gòu)件前端面);
[0021]2、在通水結(jié)構(gòu)件前端面設(shè)置TEC限位凹槽；
[0022]3、在光波導(dǎo)固定件后端面設(shè)置TEC限位凹槽；
[0023]4、在通水結(jié)構(gòu)件前端面和光波導(dǎo)固定件后端面均設(shè)置TEC限位凹槽，共同對(duì)TEC形成限位。
[0024]光波導(dǎo)采用藍(lán)寶石材質(zhì)；光波導(dǎo)的前端與光波導(dǎo)固定件的前端平齊，或者光波導(dǎo)的前端和光波導(dǎo)固定件的前端整體構(gòu)成凸臺(tái)結(jié)構(gòu)。
[0025]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0026](1)光學(xué)系統(tǒng)中的其中一面透鏡(例如平凸柱面鏡)與通水結(jié)構(gòu)件的前部配合密封圈共同形成了一個(gè)半包圍的密封結(jié)構(gòu)，有效預(yù)防了灰塵、顆粒、結(jié)露等現(xiàn)象對(duì)激光器所產(chǎn)生的影響，平凸柱面鏡在此結(jié)構(gòu)中不僅起到光束整形的作用同時(shí)還起到結(jié)構(gòu)件的作用保護(hù)激光器；通水結(jié)構(gòu)件在此系統(tǒng)中不僅起到為激光器、TEC提供散熱的同時(shí)也保護(hù)了激光器，既節(jié)省了空間又合理利用了資源，使得整個(gè)產(chǎn)品的體積小、重量輕。
[0027](2)設(shè)計(jì)透鏡壓板，既可以鑲嵌密封圈又可以為TEC提供限位和保護(hù)作用，合理利用了資源和空間。
[0028](3)采用三段式復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)，有效的進(jìn)行了光束整形的同時(shí)成功實(shí)現(xiàn)了均勻光斑的輸出，并且此設(shè)計(jì)有效的縮短了產(chǎn)品的體積，減少了產(chǎn)品重量。
[0029](4)基于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠采用大功率半導(dǎo)體激光器作為光源，這樣使用很小的脈沖寬度實(shí)現(xiàn)很高的能量密度，能夠提高治療時(shí)的能量密度，并且減少由于脈沖寬度過(guò)大而產(chǎn)生的疼痛感。
[0030](5)采用兩片大功率TEC雙側(cè)制冷，可以有效的縮短制冷路徑并且提高制冷效率和制冷效果。
[0031](6)使用兩個(gè)光波導(dǎo)固定板夾持光波導(dǎo)的方式，給整個(gè)光波導(dǎo)進(jìn)行制冷這樣可以有效增加治療時(shí)的制冷面積，并且增加了產(chǎn)品的熱容，使外界溫度變化不會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成太大的影響，使產(chǎn)品可以長(zhǎng)時(shí)間的保持高效的制冷狀態(tài)。
[0032](7)產(chǎn)品的前端部分可以拆換，從而能夠改變光斑尺寸，具有很好的產(chǎn)品系列拓展性。
[0033](8)采用大光斑方式進(jìn)行能量輸出，增加了單次治療的面積，并且可以快速連續(xù)的進(jìn)行治療，提尚了治療效率。
[0034](9)將光波導(dǎo)作為導(dǎo)光介質(zhì)和與外界接觸的唯一窗口，選用藍(lán)寶石材質(zhì)具有機(jī)械強(qiáng)度強(qiáng)、折射率高、熱傳導(dǎo)性能好的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為傳統(tǒng)方案的示意圖。圖中:1-光源；2-光學(xué)系統(tǒng)；3-水循環(huán)系統(tǒng)；4-制冷系統(tǒng)。
[0036]圖2、圖3為本發(fā)明的三段式復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)的示意圖，其中圖2為主視圖，圖3為俯視圖。圖中，
[0037]圖4、圖5為本發(fā)明的內(nèi)部組裝結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖4為主視圖，圖5為俯視圖。
[0038]圖6為通水結(jié)構(gòu)件的示意圖。
[0039]圖7為本發(fā)明的整機(jī)安裝的三部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖8為透鏡壓板的主視圖(主要體現(xiàn)了透鏡壓板上留出的TEC安裝槽和快軸鏡位置)。
[0041 ] 圖9為廣品的線路連接不意圖。
[0042]圖2-圖9中的標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0043]1-前端模塊；11_光波導(dǎo)；12_平凹柱面鏡；13_光波導(dǎo)左固定板；14_光波導(dǎo)右固定板；
[0044]2-TEC ；
[0045]3-后端模塊；31_通水結(jié)構(gòu)件；32_平凸柱面鏡；33_D型透鏡；34_激光器；35_快軸鏡壓板；3501-(設(shè)置于快軸鏡壓板上的)貫通的TEC限位槽；36_密封圈；37_快速接頭；38-進(jìn)水口 ；39_出水口。
【具體實(shí)施方式】
[0046]一、光源
[0047]本發(fā)明可采用高功率半導(dǎo)體