侧射医疗激光光纤的制作方法

本发明侧射医疗激光光纤属于激光光纤研究、生产及应用领域。激光在光纤末端区以与光纤轴线方向成近90度侧向输出，用于各种激光医疗与手术、加工、科研等目的。

背景技术：

激光光纤已广泛应用于各种医疗治疗及手术、加工、科研等目的。光纤因其良好的柔软性，并且可以与各种医疗用的软镜相互配合，特别方便医疗诊断、治疗等应用场合，将激光能量照射到所需的特定人体部位。

激光光纤的末端一般为平面状与光纤的轴线成垂直角度。此时激光能量由光纤末端沿光纤轴线方向直前向输出。

可以将光纤末端加工成一定的曲面，对激光能量输出的发散角进行控制修正。也可以在光纤末端配合采用各种特定锲形的光学零件，对激光输出的方向作相应的控制，并且方便光纤末端进入软组织进行切割、熔烧等医疗操作。

许多情况下，若能使激光能量的输出与光纤的轴线具有一定的夹角，激光从光纤侧向输出(侧射)，可以给医生进行各种软组织的清除、切割、激光加工中创造极大的便利。此时将光纤进行旋转，可以进一步增加医疗操作或激光加工的灵活性，提高医疗或加工的效率。最简单的一种使激光侧射输出的方法是将光纤的末端切割成与光纤轴线方向呈一定的角度，例如38度。此时沿光纤轴线前向传输的激光与光纤端面间的入射角为52度，达到光纤纤芯材料全内反射的角度，激光能量在光纤端端面以全内反射形式向光纤侧前方向射出，经光纤的圆锥形外侧面向光纤侧前方输出。在上述光纤末端端面与光纤轴线呈38度的情况下，激光侧前向输出角度与光纤轴线之间为76度角。这种方法的缺点在于光纤端面需为较高质量的光学平面，且输出的激光实际上经过圆柱形光纤的圆侧面输出，该圆柱形侧面的曲率由光纤的粗细决定，实际使用时若对激光能量输出的发散角有特别要求时，光纤本身自己的侧面曲率往往会使问题更为复杂。

本发明的目的即是提供一种侧射医疗激光光纤，激光侧射的方向与光纤轴线的角度可以接近于90度，或其它可控的角度。同时激光由光纤侧向输出时，光纤侧面的曲率可以为不同于光纤本身粗细决定的圆柱面的曲率。

技术实现要素：

一种侧射医疗激光光纤的设计及加工，激光侧射的方向与光纤轴线的角度可以接近于90度，或其它可控的角度。同时激光由光纤侧向输出时，光纤侧面的曲率可以为不同于光纤本身粗细决定的圆柱面的曲率。

附图说明

图1全内反射式侧射光纤示意图

图2本发明侧射医疗激光光纤示意图

图3采用金属套管的侧射医疗激光光纤示意图

图4采用透明套管的侧射医疗激光光纤示意图

图5纤芯末端为直切的侧射医疗激光光纤示意图

具体实施方式：

图一为全内反射式侧射光纤示意图。

001为光纤纤芯，002为光纤的外包层，它在靠近光纤末端端面009处被剥除去一段。光纤端面009的法线003与光纤轴线010之间的夹角004为50度至75度之间。沿光纤轴线前向传输的激光束006与端面009间的入射角004符合全内反射的条件，激光束006如图示经全内反射额由光纤侧向射出，射出激光光束007与光纤轴向之间的夹角005为30度至80度之间。

图1中右侧小图为侧射光纤的侧向视图。其中001、002分别为光纤纤芯及外包层，009为光纤的端面。011及012代表了输出激光束007中的两条光线，经纤芯圆柱外侧面013后折射的发散示意图。

为简明起见，图中略去了剖面线。

图2为本发明的侧射医疗激光光纤示意图。其中020为光纤纤芯，021为光纤外包层，022为光纤纤芯末端端面，它与光纤轴线呈夹角024。图中所示此夹角024为45度左右。纤芯端面022与高反金属斜切圆柱023的斜切高反面026紧贴。沿光纤纤芯020轴向前传的激光束027经高反面026反射，由光纤侧向输出为025。

当夹角024为45度时，侧向输出激光束025与光纤纤芯轴线呈90度。改变夹角024的角度，可以改变侧向输出激光束与纤芯轴线的夹角，即侧向输出光束可以是略前向侧射，或90度侧射，或略后向侧射，以满足不同应用场合的不同需求。

为简明起见，图中略去了剖面线。

图3为采用金属套管侧射医疗激光光纤示意图。

030为光纤纤芯，031为光纤外包层，032为光纤纤芯的末端端面，033为斜切的高反金属圆柱块，其斜切高反端面036与光纤末端端面032紧贴。光纤末端端面032与光纤芯轴向呈夹角035，图中035为45度左右。034为金属的套管，用于将斜切的高反金属圆柱块033固定于光纤纤芯037上。在034侧面开有一窗口039，作为侧向激光输出038的出口。金属套管034可以如图所示为闭口式套管，亦可以为开口式套管。斜切的高反金属圆柱块033与金属套管034可以用同一种金属材料或不同的金属材料制成，如金、银、铜、镍等。

图4为采用透明套管的侧射医疗激光光纤示意图。

其中040为光纤纤芯，041为光纤外包层，042为光纤纤芯的末端端面，043为斜切的高反金属圆柱块，其斜切高反端面046与斜切的光纤末端端面042紧贴。斜切的光纤末端端面042与光纤芯轴向呈夹角045，图中045为45度左右。044为透明的套管，用于将斜切的高反金属圆柱块043固定于光纤纤芯047上。透明套管044可以是各种光学玻璃材料，熔石英或低oh的熔石英制成。在套管044的激光侧射输出部位049，其外径曲面形状可以修正加工为特定的曲面形状，以对侧射输出的激光束048作一定的整形，例如改变其输出的发散角等。

图5为纤芯末端为直切的侧射医疗激光光纤示意图。050为光纤的纤芯，051为光纤外包层，其末端端面052为直切，即052与纤芯的轴线成直角。053为高反金属圆柱体，其高反端面054与纤芯轴线呈夹角056，图中056为45度左右。053与050通过透明套管055夹紧固定。光纤中沿纤芯轴向传输的激光057经直切的末端端面052出射后，经高反的斜面054反射，以侧射方向058输出。

此设计的优点是纤芯末端端面为常规的直切，纤芯端面加工容易。

显然，透明套管055亦可由金属套管替代，此时在金属套管侧射激光输出部分应开有相应的窗口。透明的或金属的套管可以是敞口的，如图5所示，或末端闭口的，类似于图3所示。

技术特征：

1.本发明涉及侧向输出的激光光纤，光纤芯末端的端面与纤芯轴向呈一夹角，夹角的角度在30度至75度之间，光纤芯末端端面与一金属体的斜面对接，金属体斜面对激光高反，沿纤芯轴向输送的激光在纤芯末端端面与高反金属块斜面处反射，由光纤纤芯的侧向输出。

2.权利诉求1中，金属体可以为金、银、铜或镍。

3.权利诉求1中，光纤纤芯末端端面与金属体的斜面可以为紧贴对接，也可以在两者之间留有小于2毫米的间距。

4.权利诉求1中，激光输出的光纤侧向圆柱面可以是光纤纤芯的原来圆柱面，也可以在光纤纤芯的外圆柱面上加工具有特定曲率的球型曲面或圆柱面。

5.权利诉求1中，金属体可以依靠金属或透明材料套管与光纤相互固定，透明材料套管供激光侧向输出的外圆柱面部分可以加工为具有特定曲率的球型曲面或圆柱面。

6.侧向输出的激光光纤，光纤芯末端的端面与纤芯轴向基本呈90度角，光纤芯末端端面与一金属体的斜面对接，金属体斜面对激光高反，金属体斜面与光纤呈30度至70度之间的夹角，沿光纤芯轴向输送的激光在纤芯末端输出后经高反金属块斜面处反射，与光纤纤芯的轴向呈侧向输出。

7.权利诉求6中，金属体可以为金、银、铜或镍。

8.权利诉求6中，金属体可以依靠金属或透明材料套管与光纤相互固定，透明材料套管供激光侧向输出的外圆柱面部分可以加工为具有特定曲率的球型曲面或圆柱面。

技术总结
一种侧射式用于医疗、加工等应用的侧射医疗激光光纤。激光在光纤末端区以与光纤轴线方向成近90度侧向输出，以便于各种激光医疗与手术、激光加工、科研等应用目的。

技术研发人员：韩龙;肖林;刘京郊;慈明儒
受保护的技术使用者：北京华夏光谷光电科技有限公司
技术研发日：2018.05.25
技术公布日：2019.12.03