專利名稱：雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于半導體激光器應用領域，涉及一種雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)。
背景技術：
激光醫(yī)療作為激光應用的一個重要領域，發(fā)展非常迅速，逐步走向成熟。半導體激光器因具有體積小、重量輕、壽命長、功耗低、波長覆蓋廣的特點，特別適用于醫(yī)療設備的制造。目前商業(yè)應用的激光脫毛系統(tǒng)有紅寶石激光器(波長694nm)，翠綠寶石激光器(波長755nm),半導體激光器(波長810nm)和調(diào)Q摻釹乾招石槽石激光器(波長1064nm)。其中半導體激光器脫毛已被證實是一種安全和有效的激光脫毛方式。據(jù)估計，2010年內(nèi)全球范圍內(nèi)進行的激光脫毛手術達500萬人次。半導體激光在美容領域的另一個重要應用是皮膚重建手術，用于除皺、嫩膚。激光被真皮膠原組織中的水分吸收，產(chǎn)生熱效應，刺激膠原蛋白的再生和重塑，使皮膚變得光滑細嫩，恢復彈性。此外，激光還可用于治療雀斑、外傷性色素沉著、祛除紋身、紋眉、眼線等黑、藍色素病變眼科中最常用的的熱源是半導體激光器，半導體激光器可用于治療各種難治性青光眼、硅油注入術后難治性高眼壓，以及視網(wǎng)膜的光凝和固定等。隨著半導體激光技術的發(fā)展成熟，自身特有的優(yōu)勢不斷增大，其在醫(yī)療領域的應用也在不斷拓展，幾乎覆蓋了其它激光器的應用范圍。它不僅彌補了高能CO2激光不易光纖傳輸、操作不便的缺點，而且彌補了燈泵浦固體激光器效率低、散熱麻煩的缺點，有望成為醫(yī)用激光的主流。中國專利授權公告號為CN1452465公開了日本雅芒有限公司實用新型的激光脫毛裝置。該裝置采用輸出功率5mW-1500mw,波長600nm-1600nm的半導體激光器進行脫毛，因為系統(tǒng)輸出功率低，光斑尺寸小，波長輸出也不可調(diào)，脫毛效率非常低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述背景技術的缺點，提供一種雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)，本發(fā)明接觸窗可以直接與皮膚接觸。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案解決的雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)，包括由多個半導體激光器疊加形成的半導體激光器陣列、位于半導體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導、貼靠在光波導出光口端的透明的接觸窗、用以對接觸窗進行傳導冷卻的一對制冷塊、以及第一通水塊；半導體激光器陣列經(jīng)絕緣層安裝于第二通水塊上；
所述第一通水塊分為基底部和位于基底部上方的U型頭部，光波導的中部和后部嵌于U型頭部內(nèi)，在相應的光波導上方設置有固定塊以壓緊固定光波導；光波導與U型頭部的側壁之間留有空隙，在U型頭部的外側依次對稱設置有一對熱電半導體制冷器(TEC)以及一對制冷塊，所述一對制冷塊向光波導的前部延伸，并包裹接觸窗側壁和光波導前部。基于上述基本技術方案，本發(fā)明還進行了如下優(yōu)化限定和改進。在第一通水塊的基底部表面設置有用以引導積水排出的導流槽。上述光波導整體為棱柱或棱臺形。上述接觸窗的材料可以是藍寶石、K9玻璃、石英玻璃、金剛石等。上述制冷塊的前端與接觸窗整體為凸臺型。 上述接觸窗和光波導為藍寶石一體件。第一通水塊與第二通水塊內(nèi)的液冷通道相串聯(lián)或者相互獨立。上述制冷塊的材料可以是金屬材料，如銅，鋁，鐵，鍍金銅，鍍金鋁，不銹鋼等，也可以是金剛石。上述第一通水塊和第二通水塊的材料可以是銅，鋁，不銹鋼，硬質(zhì)陽極化鋁，塑料。上述的半導體激光器是將激光器巴條芯片封裝在芯片熱沉上，芯片熱沉可以是微通道熱沉、宏通道熱沉或者金屬塊；激光器芯片可以是單發(fā)光點芯片，也可以是多發(fā)光點芯片。本發(fā)明具有以下有益效果I、通常半導體激光器陣列中巴條快軸方向的快軸發(fā)散角為30 40度，慢軸發(fā)散角為5 10度；使用光波導傳輸激光，限制光束發(fā)散,光束在光波導內(nèi)通過多次反射,最終出射的光斑被勻化，因此得到均勻光斑。2、采用獨特的制冷結構設計，使得與皮膚直接接觸的工作端面溫度能夠接近冰點，且結構緊湊、穩(wěn)定。3、采用熱電半導體制冷器(TEC)作為冷卻源，調(diào)節(jié)制冷塊的溫度對接觸窗進行制冷，冷卻溫度可低至5°C左右(冰點)，有效減小了治療時的痛楚。4、匹配設置具有液冷通道的通水塊，散熱效率高；另外，熱電半導體制冷器下的通水塊也可以與半導體激光器陣列等其他部件的液冷通道整體構成一個串聯(lián)通道，半導體激光器陣列和半導體熱電制冷器(TEC)冷卻水路為串聯(lián)結構，通過通水塊連接，結構簡單，克服了傳統(tǒng)并聯(lián)水路各支路水路不可控制的缺點，有效保證了半導體激光器的冷卻，使得激光器工作更穩(wěn)定可靠。5、接觸窗采用凸臺設計，杜絕了治療時輔助物品如冷凝膠等的進入，使得激光器工作更穩(wěn)定可靠；同時接觸窗更換簡便，使用時能夠與皮膚貼合，接觸部溫度接近冰點，既有效地保護了正常皮膚不受熱損傷，減輕疼痛，又可增加治療能量，提高療效；同時接觸窗下壓皮膚，使毛囊倒伏，使激光的吸收量增加30% -40%。6、在通水塊上設置導流槽，使結露形成的積水可以通過導流槽導出而避免對半導體激光器的污染。


圖I為本發(fā)明實施例結構立體示意圖；圖2為本發(fā)明實施例俯視圖。附圖標號說明1半導體激光器陣列；2光波導；3接觸窗；4制冷塊；5半導體熱電制冷器(TEC) ；6第一通水塊；7芯片熱沉；8第二通水塊；9進水口 ； 10出水口； 11固定塊；12激光器芯片。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述參見圖I和圖2，根據(jù)本發(fā)明的技術方案，制備了本發(fā)明的雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)，主要用于激光脫毛。該系統(tǒng)包括半導體激光器陣列1，光波導2，接觸窗3，制冷塊4，通水塊6。·
光波導2置于半導體激光器陣列I激光出射端，用于將激光光束進行全反射后輸出。接觸窗3置于光波導2出光口端。半導體激光器陣列I選用8個808nm，輸出功率為120W的巴條芯片12安裝在宏通道熱沉7上。光波導2和接觸窗3設置為一體的，選用的材料為藍寶石。激光大部分能量都被限制在光波導中2傳輸,而不會溢出。在光波導2兩側均安裝第一通水塊6，在兩個第一通水塊6外側均安裝熱電半導體制冷器(TEC)5，光波導2兩側的兩個第一通水塊6可以設置為一體的。光波導通過上方的固定塊11壓緊固定。制冷塊4安裝在熱電半導體制冷器(TEC) 5的外側，兩個制冷塊4的前端包裹接觸窗3，對接觸窗3進行制冷。制冷塊4為高導熱率材料，比如不銹鋼等。所述的半導體激光器陣列下方設置第二通水塊8。半導體激光器陣列I制冷水路即下方第二通水塊8和熱電半導體制冷器(TEC)5的冷卻水路即第一通水塊為串聯(lián)結構。第二通水塊8和第一通水塊6分開設置，選用為金屬材料是銅，并在其中部設置若干液體通道。另外，在第一通水塊的基底部表面還設置用以引導積水排出的導流槽。半導體激光器陣列I下方的第二通水塊8和兩個半導體熱電制冷器5的兩個第一通水塊6的水流結構為串聯(lián)，在第二通水塊8中，水流從進水口 9中進入，通過半導體激光器陣列I后，從半導體激光器陣列I在到達兩個第一通水塊6，然后從出水口 10中流出。本實施例在接觸窗3端，激光輸出功率可達到787. 2W，接觸窗溫度可以達到5攝氏度以下，出光光斑均勻。以上實施例僅作為本發(fā)明基本方案下的一個優(yōu)選實施方案，不應視為對本申請權利要求范圍的限制。本領域技術人員應當認識到，基于本發(fā)明的基本方案，采用常規(guī)的配置，也足以取得明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術的效果。
權利要求
1.雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)，其特征在于包括 由多個半導體激光器疊加形成的半導體激光器陣列、 位于半導體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導、 貼靠在光波導出光口端的透明的接觸窗、 用以對接觸窗進行傳導冷卻的一對制冷塊、以及 第一通水塊； 所述半導體激光器陣列經(jīng)絕緣層安裝于第二通水塊上； 所述第一通水塊分為基底部和位于基底部上方的U型頭部，光波導的中部和后部嵌于U型頭部內(nèi)，在相應的光波導上方設置有固定塊以壓緊固定光波導； 光波導與U型頭部的側壁之間留有空隙，在U型頭部的外側依次對稱設置有一對熱電半導體制冷器以及一對制冷塊，所述一對制冷塊向光波導的前部延伸，并包裹接觸窗側壁和光波導前部。
2.根據(jù)權利要求I所述的雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)，其特征在于在第一通水塊的基底部表面設置有用以引導積水排出的導流槽。
3.根據(jù)權利要求I所述的雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述光波導整體為棱柱或棱臺形。
4.根據(jù)權利要求I所述的雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述接觸窗的材料為藍寶石、K9玻璃、石英玻璃或者金剛石。
5.根據(jù)權利要求I所述的雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述制冷塊的前端與接觸窗整體為凸臺型。
6.根據(jù)權利要求I所述的雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)，其特征在于接觸窗和光波導為藍寶石一體件。
7.根據(jù)權利要求I所述的雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)，其特征在于第一通水塊與第二通水塊內(nèi)的液冷通道相串聯(lián)或者相互獨立。
8.根據(jù)權利要求I所述的雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)，其特征在于制冷塊的材料為銅，鋁，鐵，鍍金銅，鍍金鋁，不銹鋼或者金剛石。
9.根據(jù)權利要求I所述的雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)，其特征在于第一通水塊和第二通水塊的材料為銅，鋁，不銹鋼，硬質(zhì)陽極化鋁或者塑料。
10.根據(jù)權利要求I所述的雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述的半導體激光器是將激光器巴條芯片封裝在芯片熱沉上，芯片熱沉為微通道熱沉、宏通道熱沉或者金屬塊；激光器芯片為單發(fā)光點芯片或者多發(fā)光點芯片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)，其接觸窗可以直接與皮膚接觸。該雙側制冷型醫(yī)療美容用半導體激光器系統(tǒng)，包括半導體激光器陣列、位于半導體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導、貼靠在光波導出光口端的透明的接觸窗、一對制冷塊、以及第一通水塊；所述第一通水塊分為基底部和位于基底部上方的U型頭部，光波導的中部和后部嵌于U型頭部內(nèi)，在相應的光波導上方設置有固定塊以壓緊固定光波導；光波導與U型頭部的側壁之間留有空隙，所述一對制冷塊向光波導的前部延伸，并包裹接觸窗側壁和光波導前部。本發(fā)明采用獨特的制冷結構設計，使得與皮膚直接接觸的工作端面溫度能夠接近冰點，且結構緊湊、穩(wěn)定。
文檔編號H01S5/024GK102935012SQ20121047991
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權日2012年11月22日
發(fā)明者劉興勝, 戴曄, 孫堯, 吳迪, 宗恒軍, 同理順 申請人:西安炬光科技有限公司