一種大功率光纖激光前列腺治療系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光纖激光器技術領域，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】
[0002]良性前列腺增生癥(benign prostatic hyperplasia，BPH)患者是老年男性的常見多發(fā)病，且其發(fā)病率隨著年齡的增長逐漸增加，至60歲時大于50%，80歲更高達83.3%。在全世界范圍內(nèi)有眾多的患者急需治療，開發(fā)前列腺治療儀很有前途和有意義顯而易見。目前，經(jīng)尿道前列腺電切術仍被認為是微創(chuàng)治療BPH的金標準，但其術后易出現(xiàn)出血、電切綜合征等嚴重并發(fā)癥。
[0003]2 μ m波段非常接近水的吸收峰1.94um，其對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毫米的凝固層對組織傷害最小，故而被認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)手術的最理想激光類型。
[0004]2um激光對組織進行切割、氣化等手術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、非線性效應等因素的限制，其纖芯的功率密度是有上限的，很難達到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的非線性效應，會使光信號發(fā)生畸變，且加大的激光能量集中在單芯光纖中不易擴散，還易出現(xiàn)嚴重的熱效應，這些勢必導致光纖激光器輸出的光束質(zhì)量變差，這對于激光手術是不利的。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。
[0006]本實用新型還有一個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)量變差問題，且包層內(nèi)的多纖芯圍繞氣楔成非回轉對稱分布，提高泵浦光穿過增益纖芯的幾率，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，實現(xiàn)更高的功率輸出。
[0007]為了實現(xiàn)根據(jù)本實用新型的這些目的和其它優(yōu)點，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動的光，并對其進行放大；
[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；
[0010]增益光纖，其吸收泵浦系統(tǒng)發(fā)出的光，輸出1940±60nm波長的激光；
[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、增強涂覆層，所述增益纖芯的數(shù)量大于一個，所述增益纖芯與所述內(nèi)包層的中心軸線平行，所述氣楔為細長條形中空結構，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計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的閾值功率，可在保證較好光束質(zhì)量的前提下，進一步提升大功率光纖激光器的輸出功率。此外，特殊的氣楔設計打破了光纖的圓對稱性，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)過氣楔的反射或者折射后能夠更大可能地穿過增益纖芯，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于所述氣楔兩端的連線等距對稱排列，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，在本實用新型中，由于氣楔設計明顯提高了激光器的泵浦效率，只需設置五根增益纖芯就能滿足大功率激光前列腺治療儀手術切割的需要，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，但隨纖芯直徑的增大會導致模式數(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，對規(guī)則纖芯進行有效的排布，有效提高了傳輸過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波長的泵浦光照射后，基態(tài)3H6上的銩離子躍迀到丸能級上，當銩離子的濃度達到一定高度時，臨近銩離子之間可能會發(fā)生交叉弛豫(3H4— 3F4^3H6- 3F4), —個泵浦源光子可以將兩個銩離子激發(fā)到午4級，最后卞4級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此交叉弛豫現(xiàn)象，但銩離子過高又會導致離子團簇的出現(xiàn)，本實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動進行往返運動產(chǎn)生振蕩，并得到逐步加強，其它波長的光被反射到軸線外并很快溢出腔外得到抑制，通過控制輸出鏡光纖光柵合適的透光率，可形成對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為798nm的半導體激光陣列，用以激發(fā)所述增益光纖發(fā)出1940nm的光，所述泵浦源通過泵浦光纖合束器熔接于所述增益光纖進行泵浦，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光纖的效率。
[0020]優(yōu)選的是，其中，還包括熱退偏補償裝置，其位于所述全反鏡與所述第一光纖耦合透鏡之間，用以補償在高功率激光器中，由于增益介質(zhì)內(nèi)的抽運功率密度顯著增強出現(xiàn)的熱效應，而導致的諧振腔內(nèi)損耗。
[0021]優(yōu)選的是，