本發(fā)明屬于激光醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及調(diào)q摻釹釔鋁石榴石倍頻雙波長(zhǎng)激光輸出醫(yī)療器械。
背景技術(shù):
目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)調(diào)q摻釹釔鋁石榴石倍頻雙波長(zhǎng)激光輸出醫(yī)療器械,均為1064納米波長(zhǎng)和532納米波長(zhǎng)分別切換輸出。各廠商采用的波長(zhǎng)切換技術(shù)各不相同,都存在不同的缺陷,具體說明如下:
(一)、采用導(dǎo)軌平移運(yùn)動(dòng)方式切換激光輸出波長(zhǎng)。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)極其昂貴,加工精度要求高。長(zhǎng)期頻繁使用存在以下缺陷:1、長(zhǎng)達(dá)數(shù)10年以上的使用,導(dǎo)軌材料的形變,會(huì)導(dǎo)致降低導(dǎo)軌精度,影響激光的倍頻效率。2、導(dǎo)軌長(zhǎng)期相互摩擦運(yùn)動(dòng),會(huì)增加導(dǎo)軌配合間隙,從而降低導(dǎo)軌精度,影響激光的倍頻效率。3、導(dǎo)軌的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是靠螺旋與螺紋牙面旋合實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的機(jī)械傳動(dòng),這要求具有較高的傳動(dòng)精度才能保證導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)精度。由于螺桿與螺母長(zhǎng)期相互摩擦運(yùn)動(dòng),造成螺桿與螺母間隙,同樣也會(huì)降低導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)精度影響激光的倍頻效率。4、加工工藝及其復(fù)雜。導(dǎo)軌配合面的研磨、螺桿與螺母配合的研磨、螺桿與螺母之間間隙的調(diào)整、裝配精度的調(diào)整,都需要花費(fèi)大量的經(jīng)費(fèi),導(dǎo)致造價(jià)極其昂貴。
(二)、采用固定倍頻晶體旋轉(zhuǎn)一對(duì)反射鏡的運(yùn)動(dòng)方式,切換激光輸出波長(zhǎng),存在以下缺陷:
1、這種結(jié)構(gòu)采用了三個(gè)反射鏡,一個(gè)濾光鏡,一個(gè)調(diào)整架,構(gòu)成了復(fù)雜的反射激光光路的結(jié)構(gòu)。三個(gè)反射鏡和一個(gè)濾光鏡分別固定安裝在設(shè)有四頂四拉的調(diào)整機(jī)構(gòu)反射鏡座上。三個(gè)反射鏡和一個(gè)濾光鏡與激光呈45度安裝,當(dāng)1號(hào)和4號(hào)反射鏡旋轉(zhuǎn)一定的角度避開了原1064納米激光光路,使其直接輸出。
2、原1064納米激光通過1號(hào)反射鏡呈90度反射后,輻射到2號(hào)反射鏡上,經(jīng)2號(hào)反射鏡的反射,呈90度反射后,輻射到倍頻晶體上,通過倍頻晶體后產(chǎn)生了1064納米532納米混頻激光,輻射到3號(hào)濾光鏡上(3號(hào)濾光鏡鍍45度1064納米增透532納米全反射膜)。倍頻后剩余1064納米激光直接通過3號(hào)濾光鏡輻射出去,532納米激光呈90度反射后輻射到4號(hào)反射鏡上,經(jīng)4號(hào)反射鏡反射,呈90度輻射出去。
3、這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)制造工藝復(fù)雜,導(dǎo)致造價(jià)昂貴,長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生光路偏移。
4、這種光路的調(diào)整極其復(fù)雜,每一塊鏡片都要調(diào)整上下左右的俯仰角度,才能保證激光光路的要求。
由于倍頻晶體的性質(zhì)所決定,倍頻效率都小于50%,所以原1064納米激光通過倍頻晶體后產(chǎn)生了1064納米和532納米兩個(gè)波長(zhǎng)的激光混合頻率輸出。通過濾光鏡,過濾反射掉了倍頻后剩余的1064納米激光,獲得了純532納米激光輸出。那么過濾反射掉的1064納米激光仍然有很強(qiáng)的輻射能量,怎么消除這些無用的輻射激光能量,對(duì)各廠商都是一個(gè)難題。
有的廠商直接將過濾反射掉的1064納米激光輻射在光學(xué)平臺(tái)上或?qū)к壣?,造成激光輻射在光學(xué)平臺(tái)或?qū)к壣袭a(chǎn)生飛濺的微小顆粒污染整個(gè)激光器,從而降低激光器的使用壽命。比如1064納米激光在工業(yè)加工上,可直接對(duì)金屬材料進(jìn)行打孔,雕刻,切割。雖然倍頻后剩余的1064納米激光功率較小,但破壞能量可造成1微米~100微米的微小顆粒的產(chǎn)生,向四處飛濺污染激光器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷,本發(fā)明提供一種摻釹釔鋁石榴石雙波長(zhǎng)激光輸出醫(yī)療器械。
一種摻釹釔鋁石榴石雙波長(zhǎng)激光輸出醫(yī)療器械包括減速器電機(jī)19、旋轉(zhuǎn)臂1、倍頻晶體機(jī)構(gòu)、濾光機(jī)構(gòu)、吸收機(jī)構(gòu)、限位機(jī)構(gòu)和底板15;
所述倍頻晶體機(jī)構(gòu)包括倍頻晶體3;所述倍頻晶體3設(shè)于旋轉(zhuǎn)臂1一側(cè)上部的安裝孔內(nèi),旋轉(zhuǎn)臂1另一側(cè)通過轉(zhuǎn)軸14設(shè)于底板15的一側(cè)面上,轉(zhuǎn)軸14穿過底板15連接著減速器電機(jī)19的輸出端;
所述濾光機(jī)構(gòu)包括濾光鏡座6和45度濾光鏡8,45度濾光鏡8通過濾光鏡座6設(shè)于旋轉(zhuǎn)臂1上,倍頻晶體3和45度濾光鏡8在同一水平光路上;
所述吸收機(jī)構(gòu)包括同軸的45度反射鏡12、吸收池9和反射體10,所述45度反射鏡12設(shè)于吸收池9的一端內(nèi),反射體10設(shè)于吸收池9的另一端內(nèi);吸收機(jī)構(gòu)位于底板15的一側(cè);所述限位機(jī)構(gòu)包括凸輪13和一對(duì)限位開關(guān),所述凸輪13設(shè)于轉(zhuǎn)軸14的下部,且位于一對(duì)限位開關(guān)之間,所述一對(duì)限位開關(guān)設(shè)于凸輪13兩側(cè)的底板15上;
當(dāng)原1064納米激光a通過倍頻晶體3,形成雙波長(zhǎng)1064納米和532納米混頻激光b輸出;在45度濾光鏡8作用下,過濾掉了倍頻后剩余1064納米激光d,獲得純532納米倍頻激光c輸出;倍頻后剩余1064納米激光d被45度濾光鏡8呈90度角反射,反射到45度反射鏡12上,再經(jīng)90度反射,輻射進(jìn)入吸收池9一端設(shè)置的反射體10上,形成一種擴(kuò)束環(huán)狀大面積的傘形光,在吸收池9內(nèi),倍頻后剩余1064納米激光d逐漸被完全衰減吸收,無任何激光反射回到原輻射的光路上。
進(jìn)一步限定的技術(shù)方案如下:
所述減速器電機(jī)19的型號(hào)為21k6rgn-c,6,工作電壓為22o伏特、功率6瓦特、減速器電機(jī)輸出每分鐘6轉(zhuǎn)。
所述凸輪13為半圓形凸輪;所述限位開關(guān)為鉸鏈擺桿型限位開關(guān),型號(hào)為rv-162-1c25。
所述倍頻晶體3固定設(shè)于管狀的固定座4內(nèi)形成一個(gè)整體,固定座4通過螺釘固定設(shè)于旋轉(zhuǎn)臂1一側(cè)上部的安裝孔內(nèi);固定座4的徑向設(shè)有兩個(gè)調(diào)節(jié)孔,用工具插入兩個(gè)調(diào)節(jié)孔轉(zhuǎn)動(dòng)固定座4,實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)固定座4的旋轉(zhuǎn)方向,獲得原1064納米激光a與倍頻晶體3的偏振方向匹配角。
所述濾光鏡座6為板狀,濾光鏡座6的一端固定設(shè)于設(shè)于旋轉(zhuǎn)臂1的一側(cè)頂部,另一端為向下彎折45度的彎板,所述45度濾光鏡8設(shè)于所述彎板上。
所述吸收池9為管狀;吸收池9一端的內(nèi)壁為光管,另一端的內(nèi)壁為螺紋管,所述45度反射鏡12膠合在反射鏡座11的45度斜面上,反射鏡座11設(shè)于的光管上,使45度反射鏡12位于管口處,所述反射體10設(shè)于吸收池9的螺紋管內(nèi)。
所述反射體10為圓錐體,反射體10的小直徑端位于吸收池9內(nèi),大直徑端位于吸收池9另一端的端口。
所述吸收池9的直徑為16㎜、軸向長(zhǎng)度大于35㎜,其中螺紋管的長(zhǎng)度為25㎜;所述反射體10的小端直徑小于0.05㎜、大端直徑為10㎜、長(zhǎng)度為20㎜。
在旋轉(zhuǎn)臂1和吸收機(jī)構(gòu)之間的底板15上設(shè)有定位機(jī)構(gòu),定位機(jī)構(gòu)包括定位測(cè)微頭座17和定位測(cè)微頭18;定位測(cè)微頭18通過螺紋安裝在定位測(cè)微頭座17上端,通過螺紋調(diào)節(jié)定位測(cè)微頭18的伸縮位置,實(shí)現(xiàn)控制了旋轉(zhuǎn)臂1的位置。
所述倍頻晶體3的通光面鍍1064納米和532納米增透膜;所述45度濾光鏡8的通光面鍍45度1064納米全反射膜和532納米增透膜。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面:
1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理,光路調(diào)試方便,精密度高,長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
2、倍頻晶體固定在倍頻器懸臂中間,通過松緊倍頻器懸臂上的螺釘,可旋轉(zhuǎn)調(diào)整倍頻晶體與激光偏振方向的角度。
3、空心的轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸配合固定,倍頻器懸臂安裝在轉(zhuǎn)軸上,通過上下兩個(gè)o型橡膠圈變形鎖緊空心轉(zhuǎn)軸,形成摩擦力,帶動(dòng)倍頻器懸臂的轉(zhuǎn)動(dòng),在測(cè)微頭的定位下,控制倍頻器轉(zhuǎn)動(dòng)停止的角度,從而控制了倍頻晶體與激光輸出的垂直角度調(diào)整。
4、在倍頻器底板四個(gè)角設(shè)置有四個(gè)螺釘孔,底板兩邊中間設(shè)置有兩個(gè)槽,用螺釘固定倍頻器底板,形成了兩拉四頂?shù)恼{(diào)整機(jī)構(gòu),可方便的對(duì)倍頻晶體與激光輸出光路俯仰角度的調(diào)整。
5、倍頻晶體安裝在倍頻器懸臂上,濾光鏡用濾光鏡壓板固定在45度濾光鏡座上,45度濾光鏡座固定在倍頻器懸臂上,使之形成一個(gè)聯(lián)動(dòng)的整體,通過電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度控制,分別切換兩個(gè)波長(zhǎng)的激光輸出。
6、激光通過倍頻晶體后,形成了1064納米和532納米兩個(gè)波長(zhǎng)的混頻激光輸出。1064納米激光在45度濾光鏡作用下反射到45度反射鏡上,進(jìn)入吸收池被吸收。532納米激光通過濾光鏡,輻射出單一波長(zhǎng)的532納米激光。
7、倍頻后的1064納米激光在45度濾光鏡作用下呈90度反射,輻射到吸收池45度反射鏡上,再呈90度反射,進(jìn)入吸收池后,100%被衰減吸收,不產(chǎn)生任何噪聲、粉塵、煙霧,從而提高了激光器的使用壽命,保證了手術(shù)治療環(huán)境的潔凈。
8、整個(gè)波長(zhǎng)切換和余光吸收池設(shè)計(jì)成一小巧精致固定的單元系統(tǒng),安裝和更換方便。
9、制造工藝簡(jiǎn)單,安裝調(diào)試方便,定位精度高,長(zhǎng)期運(yùn)行光路不變,成本低廉。
附圖說明
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為532納米激光輸出狀態(tài)圖。
圖3為1064納米激光輸出立體圖。
圖4為圖2的剖視圖(圖5中的c-c剖視)。
圖5為圖4的a-a剖視圖。
圖6為圖4的b-b剖視圖。
圖7為圖3的俯視圖。
圖8為圖2的俯視圖。
圖9為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的分解圖。
圖10為旋轉(zhuǎn)臂立體圖。
圖11為圖10的后視立體圖。
圖12為定位測(cè)微機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖13為45度濾光鏡座結(jié)構(gòu)示意圖。
圖14為45度反射鏡座結(jié)構(gòu)示意圖。
圖15為吸收池和反射體結(jié)構(gòu)示意圖。
上圖中序號(hào):旋轉(zhuǎn)臂1、壓環(huán)2、倍頻晶體3、固定座4、壓帽5、濾光鏡座6、濾光鏡壓板7、45度濾光鏡8、吸收池9、反射體10、反射鏡座11、45度反射鏡12、凸輪13、轉(zhuǎn)軸14、底板15、限位桿16、定位測(cè)微頭座17、定位測(cè)微頭18、減速器電機(jī)19、第一o型橡膠圈20、第二o型橡膠圈21、第一螺釘22、第二螺釘23、第三螺釘24、第四螺釘25、第五螺釘26、第六螺釘27、第一限位開關(guān)28、第二限位開關(guān)29、原1064納米激光a、混頻激光b、532納米倍頻激光c、倍頻后剩余1064納米激光d。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖,通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。
實(shí)施例1
參見圖1、圖2和圖3,一種摻釹釔鋁石榴石雙波長(zhǎng)激光輸出醫(yī)療器械包括減速器電機(jī)19、旋轉(zhuǎn)臂1、倍頻晶體機(jī)構(gòu)、濾光機(jī)構(gòu)、吸收機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)和底板15。
參見圖10和圖11倍頻晶體機(jī)構(gòu)包括倍頻晶體3和管狀的固定座4。參見圖6,用703硅膠將倍頻晶體3固定在管狀的固定座4內(nèi)形成一個(gè)整體,固定座4通過螺釘固定安裝于旋轉(zhuǎn)臂1一側(cè)上部的安裝孔內(nèi)。固定座4徑向開設(shè)有兩個(gè)調(diào)節(jié)孔,用尖嘴鑷子插入兩個(gè)調(diào)節(jié)孔便內(nèi)可調(diào)節(jié)固定座4的旋轉(zhuǎn)方向,獲得原1064納米激光a與倍頻晶體3的偏振方向匹配角。如圖4所示,壓環(huán)2通過螺紋連接著旋轉(zhuǎn)臂1,用于壓緊固定座4,使其成一聯(lián)動(dòng)整體。
參見圖2和圖9,旋轉(zhuǎn)臂1另一側(cè)通過轉(zhuǎn)軸14安裝于底板15的一側(cè)面上,轉(zhuǎn)軸14穿過底板15連接著減速器電機(jī)19的輸出端。減速器電機(jī)19的型號(hào)為21k6rgn-c,6,工作電壓為22o伏特、功率6瓦特、減速器電機(jī)輸出每分鐘6轉(zhuǎn)。
參見圖6,第一o形橡膠圈20安裝在轉(zhuǎn)軸14的軸臺(tái)與旋轉(zhuǎn)臂1下端內(nèi)孔臺(tái)之間,旋轉(zhuǎn)臂1安裝轉(zhuǎn)軸14上,與轉(zhuǎn)軸14精密滑動(dòng)配合。第二o形橡膠圈21安裝在轉(zhuǎn)軸14上,與旋轉(zhuǎn)臂1上端內(nèi)孔臺(tái)之間,壓帽5與轉(zhuǎn)軸14螺紋配合連接,通過調(diào)整螺紋的松緊壓迫第一o形橡膠圈20和第二o形橡膠圈21的彈性變形,獲得足夠的摩擦力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂1的運(yùn)動(dòng)。
參見圖2和圖13,濾光機(jī)構(gòu)包括濾光鏡座6和45度濾光鏡8。濾光鏡座6為板狀,濾光鏡座6的一端固定安裝于旋轉(zhuǎn)臂1的一側(cè)頂部,另一端為向下彎折45度的彎板;如圖4、圖7所示,壓板7扣在45度濾光鏡8上,通過四個(gè)螺釘固定安裝在彎板上形成一聯(lián)動(dòng)的整體。在減速器電機(jī)19的驅(qū)動(dòng)下,旋轉(zhuǎn)臂1旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)切換。
參見圖2、圖4和圖5吸收機(jī)構(gòu)安裝于底板15的一側(cè);吸收機(jī)構(gòu)包括同軸的45度反射鏡12、吸收池9和反射體10。參見圖5、圖14和圖15,吸收池9為管狀,一端的內(nèi)壁為光管,另一端的內(nèi)壁為螺紋管;45度反射鏡12膠合在反射鏡座11的45度斜面上,反射鏡座11安裝在吸收池9的光管上,使45度反射鏡12位于管口處,反射體10安裝于吸收池9另一端的螺紋管內(nèi)。參見圖15,反射體10為圓錐體,反射體10的小直徑端位于吸收池9內(nèi),大直徑端位于吸收池9另一端螺紋管的管口處。吸收池9的直徑為16㎜、軸向長(zhǎng)度為35㎜,其中螺紋管的長(zhǎng)度為25㎜;反射體10的小端直徑小于0.05㎜、大端直徑為10㎜、長(zhǎng)度為20㎜。
參見圖8,限位機(jī)構(gòu)包括凸輪13和一對(duì)限位開關(guān)。參見圖9,凸輪13為半圓形凸輪,過度配合安裝于轉(zhuǎn)軸14的下部形成一體,且位于一對(duì)限位開關(guān)之間。限位開關(guān)為鉸鏈擺桿型限位開關(guān),型號(hào)為rv-162-1c25,一對(duì)限位開關(guān)由第一限位開關(guān)28和第二限位開關(guān)29組成,分別安裝于凸輪13兩側(cè)的底板15上。參見圖1,第一限位開關(guān)28外側(cè)的底板15上安裝有限位桿16。
參見圖7,在旋轉(zhuǎn)臂1和吸收機(jī)構(gòu)之間的底板15上安裝有定位機(jī)構(gòu),定位機(jī)構(gòu)包括定位測(cè)微頭座17和定位測(cè)微頭18;定位測(cè)微頭座17用螺釘與底板15固定,定位測(cè)微頭18安裝在定位測(cè)微頭座17上端,旋轉(zhuǎn)定位測(cè)微頭18的尾端轉(zhuǎn)柄,可通過螺紋調(diào)節(jié)定位測(cè)微頭18的伸縮位置,就控制了旋轉(zhuǎn)臂1的位置。
本發(fā)明的工作原理說明如下:
如圖4所示,原1064納米激光a通過倍頻晶體3,形成雙波長(zhǎng)混頻激光b輸出。在45度濾光鏡8作用下,過濾掉了倍頻后剩余1064納米激光d,獲得純532納米倍頻激光c輸出。倍頻后剩余1064納米激光d被45度濾光鏡8呈90度反射。
如圖5所示,倍頻后剩余1064納米激光d輻射到45度反射鏡12上,再經(jīng)45度反射鏡12呈90度反射,輻射在反射體10上,反射體10把倍頻后剩余1064納米激光d再次反射,形成一種擴(kuò)束環(huán)狀大面積的傘形光,從而降低了激光單位面積上的能量,又繼續(xù)輻射在吸收池9內(nèi)孔中設(shè)置的螺紋管上。倍頻后剩余1064納米激光d繼續(xù)被環(huán)狀的內(nèi)螺紋擴(kuò)束漫反射,逐漸被100%完全衰減在吸收池9內(nèi),無任何激光反射到原輻射的光路上。
如圖7、圖3所示,旋轉(zhuǎn)臂1和濾光鏡座6以及45度濾光鏡8、濾光鏡壓板7為一聯(lián)動(dòng)體。轉(zhuǎn)動(dòng)90度,原1064納米激光a,沒通過倍頻晶體30和45度濾光鏡8直接輸出原1064納米激光a。
如圖8所示,當(dāng)旋轉(zhuǎn)臂1轉(zhuǎn)動(dòng),受到定位測(cè)微頭18的定位限制,停止轉(zhuǎn)動(dòng),但減速器電機(jī)19的動(dòng)力大于摩擦力,仍然保持繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),直到凸輪13接觸到限位開關(guān)29后斷電,減速器電機(jī)19停止轉(zhuǎn)動(dòng)。由于o形圈橡膠20和o形圈橡膠21的彈性摩擦力作用,這樣就一直保持固定了旋轉(zhuǎn)臂1與定位測(cè)微頭18位置,從而保證了倍頻晶體3與原1064納米激光a最佳匹配角,從而保證了532納米倍頻激光c最高效率輸出。
如圖7所示,減速器電機(jī)19反向轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)這一聯(lián)動(dòng)整體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)受到限位桿16的限位控制,旋轉(zhuǎn)臂1停止轉(zhuǎn)動(dòng),但減速器電機(jī)19的動(dòng)力大于摩擦力,仍然保持繼續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),直到凸輪13接觸到限位開關(guān)28后斷電,減速器電機(jī)19停止轉(zhuǎn)動(dòng),原1064納米激光a直接輸出。
如圖8所示,底板15的四個(gè)角上分別安裝有第一螺釘22、第二螺釘23、第三螺釘24、第四螺釘25。調(diào)整光路時(shí),底板15通過第五螺釘26和第六螺釘27固定連接著激光器光學(xué)平臺(tái),底板15四個(gè)角上的第一螺釘22、第二螺釘23、第三螺釘24和第四螺釘25同時(shí)頂在激光器光學(xué)平臺(tái)上,構(gòu)成了四頂兩拉的調(diào)整機(jī)構(gòu);對(duì)底板15俯仰角調(diào)整,從而就調(diào)整了原1064納米激光a與倍頻晶體3的倍頻匹配角。
實(shí)施例2
如圖4所示,原1064納米激光a,光束直徑7毫米。倍頻晶體3尺寸,通光截面為8毫米×8毫米厚度6毫米,通光面鍍1064納米和532納米增透膜。45度濾光鏡8,直徑20毫米厚的3毫米,通光面鍍45度1064納米全反射膜和532納米增透膜。
如圖5所示,45度反射鏡12,直徑尺寸20毫米厚度尺寸3毫米,通光面鍍45度1064納米全反射膜。反射體10材質(zhì)為不銹鋼,反射體10的錐型部分,粗端直徑尺寸10毫米尖端直徑尺寸小于0.05毫米,椎體長(zhǎng)度尺寸20毫米,椎體表面鏡面拋光。