簡(jiǎn)約三路鈥激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高功率固體激光器領(lǐng)域，尤其是一種簡(jiǎn)約三路鈥激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]鈥激光器是用Cr，Tm，Ho: YAG晶體制作的脈沖激光器，其輸出波長(zhǎng)2.1 μ m處于水的吸收峰，因此這種激光對(duì)人體組織的穿透深度淺，有很高的外科手術(shù)精度，且對(duì)人眼安全，加上它可用光纖傳輸，所以在醫(yī)療上它是一種很好的做外科的光源。因此，鈥激光已經(jīng)廣泛應(yīng)用于泌尿外科、皮膚科、婦產(chǎn)科、消化科、普外科和五官科等領(lǐng)域。
[0003]但是，鈥激光晶體的發(fā)光閾值高，其熱導(dǎo)率低，在高重頻條件下工作時(shí)，晶體的熱透鏡效應(yīng)明顯，由于這些特點(diǎn)，使得單根激光晶體的輸出功率不可能較高。為了獲得高輸出功率的鈥激光治療機(jī)，往往采用兩路、或更多路的激光器輪流出光，經(jīng)過(guò)合并光路并耦合進(jìn)同一條光纖的方法來(lái)提高總的輸出功率。
[0004]已有多個(gè)實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了將兩路鈥激光合并光路后耦合輸出的技術(shù)方案【授權(quán)公告號(hào)CN 202723982 U、CN 202288460 U、CN 201332212 Y】。當(dāng)雙路鈥激光不能滿(mǎn)足某些手術(shù)對(duì)激光器功率的要求時(shí)，人們又研發(fā)了三路鈥激光系統(tǒng)，在已有的兩組激光器諧振腔的上方，如授權(quán)公告號(hào)CN 201332212 Y的摘要附圖所示，添加一組諧振腔，如權(quán)公告號(hào)CN 201478675 U摘要附圖所示，在該諧振腔前方安裝一個(gè)45°全反鏡，同時(shí)在中間一組激光器諧振腔的前方安裝一個(gè)受伺服電機(jī)控制的可轉(zhuǎn)動(dòng)的45°全反鏡，當(dāng)可轉(zhuǎn)動(dòng)的45°全反鏡位于光路中間時(shí)，新添加的一路激光經(jīng)過(guò)這兩個(gè)45°全反鏡轉(zhuǎn)向后，其光路與中間一路激光重復(fù)，可以入射到耦合透鏡上，當(dāng)可轉(zhuǎn)動(dòng)的45°全反鏡不在光路中間時(shí)，中間一路激光可以直接入射到耦合透鏡上。排在最下方的一組激光器的輸出，仍按原有的方式入射到耦合透鏡。按一定的時(shí)序控制可轉(zhuǎn)動(dòng)的45°全反鏡，就可以讓三路激光入射到耦合透鏡上，經(jīng)過(guò)聚焦后，輸入到同一條傳輸光纖中。
[0005]現(xiàn)有的三路鈥激光需要三個(gè)45°全反鏡、一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的45°全反鏡和伺服電機(jī)及其控制系統(tǒng)，存在三個(gè)技術(shù)缺陷:(1)需要的元器件多(2)光路復(fù)雜、調(diào)試不方便。(3)需要精確控制光路系統(tǒng)，可轉(zhuǎn)動(dòng)的45°全反鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律必須與兩個(gè)激光器的脈沖時(shí)間匹配。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種光路簡(jiǎn)單的三路鈥激光器，需要的元器件少、調(diào)試方便，不需要轉(zhuǎn)動(dòng)器件及其控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)三路激光的合并，獲得高功率的激光輸出。
[0007]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的方案如下:
[0008]簡(jiǎn)約三路鈥激光器，包括第一鈥激光諧振腔、第二鈥激光諧振腔、第三鈥激光諧振腔、梯形棱鏡、匯聚透鏡、光導(dǎo)錐和傳輸光纖；
[0009]所述第一鈥激光諧振腔、第二鈥激光諧振腔和第三鈥激光諧振腔均包括依次同軸放置的前腔鏡、聚光腔和輸出鏡，前腔鏡和輸出鏡為平面鏡，前腔鏡是波長(zhǎng)為2.094微米全反射鏡，輸出鏡是波長(zhǎng)為2.094微米的部分反射鏡；
[0010]所述梯形棱鏡為等腰梯形棱鏡，梯形棱鏡的上面和兩個(gè)斜面均鍍有波長(zhǎng)為2.094微米的增透膜；
[0011]所述光導(dǎo)錐的較大端面朝向匯聚透鏡，并與匯聚透鏡的焦平面重合，光導(dǎo)錐的較小端面朝向傳輸光纖；
[0012]所述第二鈥激光諧振腔的中心光軸、梯形棱鏡的中心光軸、匯聚透鏡的中心光軸與光導(dǎo)錐的中心光軸同軸；
[0013]所述第一鈥激光諧振腔、第二鈥激光諧振腔、第三鈥激光諧振腔處于同一水平面，第一鈥激光諧振腔的中心光軸與第二鈥激光諧振腔的中心光軸的夾角為J，第三鈥激光諧振腔的中心光軸與第二鈥激光諧振腔的中心光軸的夾角為J，第一鈥激光諧振腔的出射光射到梯形棱鏡的一個(gè)斜面，經(jīng)過(guò)折射之后垂直于梯形棱鏡的底面射出，第三鈥激光諧振腔的出射光入射到梯形棱鏡的另一個(gè)斜面，經(jīng)過(guò)折射之后垂直于梯形棱鏡的底面射出；
[0014]簡(jiǎn)約型三路鈥激光器的工作方法，包括以下步驟:
[0015](1)每一路激光器的諧振腔依次放置了前腔鏡、聚光腔和輸出鏡，聚光腔截面為橢圓，一條激光棒與氙燈分別位于聚光腔內(nèi)的橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)上。給聚光腔的氙燈加上一定的電信號(hào)后，氙燈發(fā)出的栗浦光直接或者經(jīng)過(guò)聚光腔壁反射后，入射到激光棒上；
[0016](2)激光棒吸收栗浦光后發(fā)出激光，前腔鏡的后表面和輸出鏡的前表面分別鍍了2.094微米的全反膜和部分反射膜，由前腔鏡、聚光腔和輸出鏡構(gòu)成的諧振腔中，對(duì)波長(zhǎng)為2.094微米的、在光軸方向傳輸?shù)募す庾髯顑?yōu)先的放大，而把其它頻率和方向的光加以抑制，從輸出鏡輸出波長(zhǎng)為2.094微米的激光；
[0017](3)中間一路激光垂直入射到梯形棱鏡的頂面，不改變傳輸方向，從底面出射，另兩路激光分別從梯形棱鏡的兩個(gè)斜面入射，經(jīng)過(guò)斜面折射，傳輸方向改變?yōu)榇怪庇谔菪卫忡R底面，與中間一路激光平行。三路激光經(jīng)過(guò)梯形棱鏡后，變?yōu)椴⑿袀鬏數(shù)墓馐?jīng)匯聚透鏡匯聚之后，在匯聚透鏡的焦平面也就是光導(dǎo)錐的較大端面，入射到光導(dǎo)錐；
[0018](4)經(jīng)過(guò)光導(dǎo)錐后，匯合光束的橫截面變小，三路激光可以耦合進(jìn)入與光導(dǎo)錐對(duì)接的傳輸光纖。
[0019]本實(shí)用新型具有光路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，因此帶來(lái)以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]1、本激光器采用僅用一個(gè)梯形棱鏡讓兩路激光傳輸方向變?yōu)榕c中間一路激光并行的光束，極大地減小了所需的元件，降低了生產(chǎn)成本。而且光路簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)和維修方便。
[0021]2、由于本激光器的光束合并中不需要用伺服電機(jī)控制的轉(zhuǎn)鏡，減少所需的控制信號(hào)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的控制電路系統(tǒng)。
[0022]3、通過(guò)調(diào)節(jié)梯形棱鏡在系統(tǒng)光軸上的相對(duì)位置，可以方便地調(diào)節(jié)旁邊的兩路激光與中間一路激光的并行間距，使三路激光在匯聚透鏡上獲得更好的聚焦結(jié)果，再加上光導(dǎo)錐的光線(xiàn)匯聚作用，最大程度的減小了耦合損耗，用非常緊湊的光路實(shí)現(xiàn)了三路激光的匯聚。
[0023]此處附上光導(dǎo)錐的工作原理:
[0024]光導(dǎo)錐是一種錐形光導(dǎo)管，其兩端的橫截面尺寸不同，能改變光束的孔徑，將橫截面大的光束改變?yōu)闄M截面小的光束。具體的:
[0025]光導(dǎo)錐是由一段錐形光纖構(gòu)成，錐形光纖的纖芯的直徑隨光纖長(zhǎng)度呈線(xiàn)性變化，以能通過(guò)光纖軸線(xiàn)的光線(xiàn)(稱(chēng)為子午光線(xiàn))為例，光線(xiàn)進(jìn)入光導(dǎo)錐后在纖芯與包層的分界面上每反射一次，再入射到對(duì)面的分界面時(shí)，入射角會(huì)減小，當(dāng)光線(xiàn)經(jīng)過(guò)多次反射后在分界面上的入射角不滿(mǎn)足全反射條件時(shí)，就會(huì)從包層泄漏出去；但是，對(duì)于那些在進(jìn)入光導(dǎo)錐時(shí)，其在入射橫截面上的入射點(diǎn)距光導(dǎo)錐軸線(xiàn)的距離超過(guò)傳輸光纖的纖芯半徑的光線(xiàn)，只要入射角很小，經(jīng)過(guò)一定長(zhǎng)度的光導(dǎo)錐后，仍滿(mǎn)足全反射條件，這些光線(xiàn)就能夠進(jìn)入傳輸光纖，因此，將光導(dǎo)錐設(shè)置在會(huì)聚透鏡的焦平面上，其孔徑與三路激光在匯聚透鏡焦面上的分布相匹配，輸出端的孔徑與傳輸光纖的匹配，光導(dǎo)錐就能使匯聚透鏡輸出的光束更多地進(jìn)入傳輸光纖。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型的簡(jiǎn)約型三路鈥激光器的俯視圖。
[0027]圖2是梯形棱鏡斜面的光路圖。
[0028]圖3是底角A不同的取值，對(duì)應(yīng)的J的變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0030]如圖1和圖2所示的簡(jiǎn)約型三路鈥激光器，包括第一鈥激光諧振腔1、第二鈥激光諧振腔2、第三鈥激光諧振腔3、梯形棱鏡4、匯聚透鏡5、光導(dǎo)錐6和傳輸光纖7 ；
[0031]第一鈥激光諧振腔1、第二鈥激光諧振腔2和第三鈥激光諧振腔3均包括依次同軸放置的前腔鏡9、聚光腔和輸出鏡8，前腔鏡9和輸出鏡8為平面鏡，前腔鏡9是波長(zhǎng)為2.094微米全反