专利名称：激光器的制作方法
技术领域：
本发明关于一种Q-开关Nd-YAG激光器，更具体地，关于一种具备了脉冲变换装置以将激光束转变为持续较长时间的长脉冲激光束和持续时间较短且具有高能量的短脉冲激光束的激光器。
背景技术：
一般来说，Nd-YAG激光器是将掺杂了 1-3 %的Nd3+离子的钇铝石榴石(YAG， Yttrium Aluminum Garnet)结晶通过高压闪光放电管激活，产生波长为1064nm的近红外线领域波长激光的装置。Nd-YAG激光器使用了通过部分遮挡激光发射镜而控制脉冲能谱分布 (省厶到吾S…蚓只])的Q-开关，能够将1064nm的长脉冲波长带转变为Q-开
关脉冲，即，将1064nm波长的脉冲转变为具有较短脉冲宽度和高输出能量的短脉冲带。使用1064nm长脉冲的激光具有较长的照射时间，但能量较低，常用于永久性去毛、面部血管扩张症及静脉血管扩张症的治疗，还广泛应用于非渗透性面部皮肤再生手术。转变为具有较短脉冲宽度和高输出能量的短脉冲的1064nm脉冲激光，能够治疗
位于真皮深处的病变，多用于点痣(仝珅旦钍)、绣眉以及纹眼线。所述一般的Nd-YAG激光器是将1064nm的脉冲用作长脉冲波长带，或者设置Q-开关，将激光转变为短脉冲后使用，但是设置Q-开关时激光器结构将比较复杂，在小型化方面存在局限性，而且制造费用也会有所上升。
发明内容
本发明为解决所述问题而提出，其目的是提供一种通过改进Q-开关、脉冲发生器、输出耦合镜的设计结构及工作结构，能够以1台激光器有效地变换激光并输出的激光
O本发明另一目的还在于，提供一种在扩大使用选择范围的同时大幅提高性能的激光器。本发明又一目的还在于，提供一种制造费用低廉且性能大幅提高的激光器。为达到所述目的，本发明的激光器100，其特点是组成包括在高反射镜60和输出耦合镜30之间照射激光，使其放大并产生谐振的脉冲发生器10 ；通过所述输出耦合镜30 接收被放大并产生谐振的所述激光脉冲，将其输出的脉冲输出部70 ；能够沿垂直于所述脉冲发生器10和高反射镜60之间形成的激光光路的方向前进或后退的Q-开关20，其中，所述输出耦合镜30由设置在基板33上的至少一个以上的镜片构成。所述输出耦合镜30由设置在基板33上的第一镜片31和第二镜片32构成，所述第一镜片和第二镜片能够根据所述Q-开关20在激光光路进退状态而选择性地进行位置移动。
另，所述第一镜片31和第二镜片32相互垂直地设置在基板上。另，所述设置了第一镜片和第二镜片的基板33由可旋转的圆盘构成，基板周围设置了限制基板旋转角度的旋转盘驱动装置39和确认旋转角度的至少一个以上的限位开关 34,35ο另，所述Q-开关20设置在移动板25上，所述移动板25能够在移动板下方设置的移动板驱动装置沈的驱动下，沿垂直于所述脉冲发生器10和所述高反射镜60之间形成的激光光路的方向前进或后退。另，所述脉冲发生器10还设置了能够根据Q-开关20的前进或后退位置调节激光照射强度的照射强度调节开关。另，所述脉冲发生器10包括一对利用YAG(Y2Al5O12)结晶中掺杂Nd3+离子得到的介质进行发光的光源，所述照射强度调节开关由能够选择性地串联或并联连接所述一对光源的开关电路构成。另，所述脉冲发生器10包括一个利用YAG(Y2Al5O12)结晶中掺杂Nd3+离子得到的介质进行发光的光源，所述照射强度调节开关由能够调节所述光源输出的功率调节装置构成。另，所述Q-开关20由四分之一波板(Quarter Wave Plate) 21和偏光镜23以及设置在所述四分之一波板21和偏光镜23之间的普克尔斯盒(星雙省)22构成，当所述四分之一波板21和偏光镜23位于所述高反射镜60和脉冲发生器10之间的激光光路上时， 通过所述四分之一波板21和偏光镜23的作用使激光的光密度反转达到最大值的瞬间，普克尔斯盒会在高电压作用下反复瞬间开放，起到电光快门的作用。本发明的Q-开关20能够沿垂直于脉冲发生器10和高反射镜60之间的激光光路的方向前进或后退，能够对脉冲发生器照射的1064nm波长的激光脉冲有选择性地进行Q开关处理，输出耦合镜30由相互垂直地设置在可旋转的基板33上，能够根据所述Q-开关20 在光路上的进退状态接收所述激光发生器10输出的激光的第一镜片31和第二镜片32构成，这种结构能够使激光器小型化，并可以通过1台激光器对激光脉冲进行有效变换后输出ο本发明还能够以低廉的制造成本提供拓宽了脉冲宽度选择范围的激光器。
图1是本发明的激光器的模块示意图。图2是本发明的激光器的Q-开关处于后退状态的主要部件立体示意图。图3是图2的平面示意图。图4是图2的侧视图。图5是本发明的激光器的Q-开关处于前进状态的主要部件立体示意图。图6是图5的平面示意图。图7是图5的侧视图。图8是本发明的Q-开关及移动装置的主要部件分解示意图。图9是本发明的脉冲发生器的光源处于串联状态的结构示意图。图10是本发明的脉冲发生器的光源处于并联状态的结构示意图。
图11是本发明的Q-开关在光路中处于后退状态时的激光脉冲示意图。图12是本发明另一实施例的Q-开关在光路中处于后退状态时的激光脉冲示意图。图13是本发明的Q-开关在光路中处于前进状态时的激光脉冲示意图。图14是本发明的激光器驱动流程图。
具体实施例方式下面参照图1至图14对本发明的激光器的技术结构及工作原理进行详细说明。首先，本发明的激光器由脉冲发生器10、Q-开关20、输出耦合镜30、高反射镜60、 中央处理器50、脉冲输出部70构成，通过对Q-开关20和输出耦合镜30以及脉冲发生器 10的驱动控制可以对激光器的输出脉冲进行变换。作为所述脉冲发生器10的一个实例，如图9及图10所示，包括利用在 YAG(Y2AL5012)结晶中掺杂了 Nd3+离子得到的介质棒7产生1064nm波长激光的一对光源 5、6，还包括能够将所述一对光源进行串联或并联连接的开关电路。另外，如图5至图8所示，Q-开关20设置在移动板25上，所述移动板25能够在移动板驱动装置沈的驱动下，沿垂直于所述脉冲发生器10和高反射镜60之间形成的激光光路的方向前进或后退。另外，如图5所示，所述输出耦合镜30由设置在基板33上的第一镜片31和第二镜片32构成，所述第一镜片和第二镜片能够根据Q-开关20的进退状态选择性地进行位置移动。特别是，所述脉冲发生器10的开关电路在驱动Q-开关20，将1064nm波长的激光以短脉冲进行输出时，将光源5、6转换为并联连接，提高激光的输出能量；如果要将1064nm 波长的激光以长脉冲输出而无需驱动Q-开关20时，由于激光的输出能量不需要比短脉冲时高，因此，将光源5、6转换为串联连接。即，所述脉冲发生器10的开关电路起到调节光源照射强度的照射强度调节装置的作用。本发明中论述的1064nm激光的长脉冲及短脉冲是相对概念，如图11及图12所示，脉冲宽度在l-450ms的定义为长脉冲，如图13所示，脉冲宽度在l-50ns的定义为短脉冲。对于本发明的激光器而言，长脉冲的理想宽度为20-100ms，短脉冲的理想宽度为 5ns ο本发明的激光器具有所述结构，1064nm波长的激光通过脉冲发生器10照射到高反射镜60后，会在高反射镜60和输出耦合镜30之间被放大并产生谐振，最后从脉冲输出部70输出。所述脉冲发生器10及激光的放大及谐振结构可以采用公知的Nd-YAG激光器技术，这里省略对其技术结构及工作原理的详细说明。1064nm波长的激光通过所述脉冲发生器10照射到高反射镜60时，如果如图2所示，Q-开关20处于从光路中脱离的状态，则1064nm的长脉冲光将通过输出耦合镜30输出到脉冲输出部70，如果如图5所示，Q-开关20位于光路之上，进行Q开关处理，则激光将转变为具有较短脉冲宽度和高能量的1064nm波长的短脉冲光，通过输出耦合镜30输出到脉冲输出部70。
5
所述Q-开关20由四分之一波板21和偏光镜23以及所述四分之一波板21和偏光镜23之间形成的普克尔斯盒22构成，下面对其工作原理进行详细说明。如图5所示，当四分之一波板21和偏光镜23位于高反射镜60和脉冲发生器10 之间的激光光路上时，在所述四分之一波板21和偏光镜23的作用下激光的密度反转达到最大，在密度反转达到最大值的瞬间，所述普克尔斯盒22在高电压作用下瞬间开放，起到电光快门的作用。这样，Q-开关20移动到光路上，将1064nm的长脉冲光变换为具有较短脉冲宽度和高能量的1064nm短脉冲激光。所述Q-开关20采用已知的Q-开关技术即可。另外，本发明的输出耦合镜30还包括可以根据Q-开关20的进退状态选择性地接收1064nm长脉冲激光或1064nm短脉冲激光的第一镜片31和第二镜片32。所述由四分之一波板21、普克尔斯盒22、偏光镜23构成的Q-开关20设置在移动板25上，所述移动板25可以沿垂直于所述脉冲发生器10和高反射镜60之间的光路的方向前进或后退。所述移动板25由移动板驱动装置沈驱动，所述移动板驱动装置沈的组成包括 设置了直线齿条传动齿轮27a的支撑板27 ；具有引导所述支撑板移动的引导部^aJSb的引导板观；设置在所述引导板一侧，通过轴结合了与齿条传动齿轮27a咬合的驱动齿轮27b 的驱动电机四。所述驱动齿轮27b与设置在引导板28上的支撑板27的齿条传动齿轮27a咬合， 使支撑板27能够沿引导板观的引导部^a、28b进行直线运动。另外，本发明的输出耦合镜30包括相互垂直地设置在圆盘形基板33上的第一镜片31和第二镜片32，所述基板33的旋转位置由旋转盘驱动装置39控制，并通过限位开关 34、35确认控制位置，从而能够选择性地调节第一镜片31和第二镜片32。其中，第二镜片 32用于接收没有进行Q开关处理的1064nm长脉冲，并输出到脉冲输出部70，第一镜片31 用于接收经过Q开关处理的1064nm短脉冲，并输出到脉冲输出部70。所述第一镜片和第二镜片必须能够在相同的位置接收脉冲发生器10输出的激光。驱动所述基板33的驱动装置可以采用同步带或涡轮等构成，本领域技术人员容实施，这里省略详细说明。本发明的激光器100具有所述结构，当输出1064nm长脉冲时，在Q-开关20脱离脉冲发生器10和高反射镜60之间的光路的状态下，使输出耦合镜30的第二镜片32位于与脉冲发生器10的介质棒7成一直线的激光光路上，使其能够接收脉冲发生器10输出的激光并将其输出到脉冲输出部70。相反，当输出1064nm短脉冲时，使Q-开关20位于脉冲发生器10和高反射镜60 之间的激光光路上，从而使四分之一波板21、普克尔斯盒22、偏光镜23成一直线位于光路上，同时旋转驱动基板33，使输出耦合镜30的第一镜片31位于脉冲发生器10的激光光路上，使其能够接收脉冲发生器10输出的激光并将其输出到脉冲输出部70。下面参照图14所示流程图，对本发明的激光器100的工作原理进行详细说明。首先，由中央处理器50判断用户选择了长脉冲输出或短脉冲输出中的哪种输出模式(Sio)。
如果选择了长脉冲输出模式，中央处理器50将驱动驱动电机四，使设置在移动板 25上的Q-开关20从激光光路中后退(Sll)。接着，中央处理器将旋转基板33，控制构成输出耦合镜30的第二镜片，使其能够接收脉冲发生器10输出的激光，并将其输出到脉冲输出部70(S12)。第二镜片32的旋转位置通过旋转盘驱动装置39进行精确控制，并通过限位开关 34、35进行位置确认。接着，中央处理器将对光源电路进行开关控制，使脉冲发生器10的一对光源5、6 处于串联状态(S13)。如上所述，当Q-开关20从光路上后退，第二镜片32移动到接收位置，脉冲发生器 10的光源5、6处于串联状态时，脉冲发生器10产生的1064nm的激光就会在高反射镜60和输出耦合镜的第二镜片32之间进行放大并产生谐振，最终以长脉冲形式输出到脉冲输出部 70(S14)。另一方面，如果选择了短脉冲模式，中央处理器50将驱动驱动电机四，使设置在移动板25上的Q-开关20前进到与脉冲发生器的介质棒7成一条直线的激光光路位置，使四分之一波板21、普克尔斯盒22、偏光镜23在激光光路上成一直线排列(S21)。接着，中央处理器将旋转基板33，控制构成输出耦合镜30的第一镜片31，使其能够接收脉冲发生器10输出的激光，并输出到脉冲输出部70(S22)。然后，中央处理器将对光源电路进行开关控制，使脉冲发生器10的一对光源5、6 处于并联状态(S23)。如上所述，当Q-开关20前进到光路上，第一镜片31移动到接收位置，脉冲发生器 10的光源5、6处于并联状态时，在高反射镜60和输出耦合镜的第一镜片31之间被放大并产生谐振的1064nm激光，将在四分之一波板21和偏光镜23的作用下，使其密度反转达到最大，在密度反转达到最大的瞬间，普克尔斯盒22将在高电压作用下瞬间开放，起到电光快门作用，所述快门操作将反复进行，从而将1064nm激光变换为具有较短脉冲宽度和高能量的短脉冲形式，输出到脉冲输出部70(S24)。本发明的激光器并不局限于所述实施例，在不脱离本发明权利要求范围及目的的范畴内，可以进行多种变形。例如，本发明的脉冲发生器10可以设置成在YAG结晶中掺杂Nd3+离子得到的介质棒7夹在中间，设置了一对光源5、6，启动Q-开关20时，为了提高光源的输出功率，采用了能够将光源5、6从串联连接转变为并联连接的结构，但是，也可以将光源设置在介质棒7的一侧或两侧，采用公知的功率调节装置调节光源的照射强度。工业利用性本发明的激光器可以广泛用于通过向皮肤照射激光进行治疗的医疗器械。
权利要求
1.一种激光器(100)，其特征在于，该激光器(100)包括在高反射镜(60)和输出耦合镜(30)之间照射激光、使该激光放大并产生谐振的脉冲发生器(10)；通过所述输出耦合镜(30)接收被放大并产生谐振的激光脉冲、并将该激光脉冲输出的脉冲输出部(70)；能够沿与所述脉冲发生器(10)和高反射镜(60)之间形成的激光光路垂直的方向前进或后退的Q-开关00)，其中，所述输出耦合镜(30)包括设置在基板(3 上的至少一个镜片。
2.根据权利要求1所述的激光器(100)，其特征在于，所述输出耦合镜(30)包括第一镜片(31)和第二镜片(32)，所述第一镜片和第二镜片能够根据所述Q-开关00)的进退状态而选择性地进行位置移动。
3.根据权利要求2所述的激光器(100)，其特征在于，所述第一镜片(31)和第二镜片 (32)相互垂直地设置在基板上。
4.根据权利要求3所述的激光器(100)，其特征在于，所述设置了第一镜片和第二镜片的基板(3 包括可旋转的圆盘，所述基板周围设置了限制所述基板旋转角度的旋转盘驱动装置(39)和确认旋转角度的至少一个限位开关(34、35)。
5.根据权利要求2所述的激光器(100)，其特征在于，所述Q-开关00)设置在移动板 (25)上，所述移动板0 能够在所述移动板下方设置的移动板驱动装置06)的驱动下， 沿与所述脉冲发生器(10)和所述高反射镜(60)之间形成的激光光路垂直的方向前进或后退。
6.根据权利要求2所述的激光器(100)，其特征在于，所述脉冲发生器(10)还包括根据Q-开关00)的前进或后退位置调节激光照射强度的照射强度调节开关。
7.根据权利要求6所述的激光器(100)，其特征在于，所述脉冲发生器(10)包括一对利用YAG结晶中掺杂Nd3+离子得到的介质进行发光的光源，所述照射强度调节开关包括能够串联或并联连接所述一对光源的开关电路。
8.根据权利要求6所述的激光器(100)，其特征在于，所述脉冲发生器(10)包括一个利用YAG结晶中掺杂Nd3+离子得到的介质进行发光的光源，所述照射强度调节开关包括用于调节所述光源的输出的功率调节装置。
9.根据权利要求5所述的激光器(100)，其特征在于，所述Q-开关00)包括四分之一波板(21)、偏光镜和设置在所述四分之一波板与所述偏光镜之间的普克尔斯盒0 ，以及其中，当所述四分之一波板和偏光镜位于所述高反射镜(60)和脉冲发生器 (10)之间的激光光路上时，通过所述四分之一波板和偏光镜的作用使激光的光密度反转达到最大值的瞬间，普克尔斯盒会在高电压作用下瞬间开放并反复该操作，从而起到电光快门的作用。
全文摘要
本发明涉及激光器(100)，其组成包括在高反射镜(60)和输出耦合镜(30)之间照射激光，使该激光放大并产生谐振的脉冲发生器(10)；通过所述输出耦合镜(30)接收被放大并产生谐振的激光脉冲，将该激光脉冲输出的脉冲输出部(70)；能够沿垂直于所述脉冲发生器(10)和高反射镜(60)之间形成的激光光路的方向前进或后退的Q-开关(20)，其中，所述输出耦合镜(30)包括设置在基板(33)上的第一镜片(31)和第二镜片(32)，所述第一镜片和第二镜片能够根据所述Q-开关(20)在激光光路上的进退状态而选择性地进行位置移动。
文档编号H01S3/11GK102439803SQ201080015494
公开日2012年5月2日 申请日期2010年6月17日 优先权日2009年9月9日
发明者朴元熙 申请人:佳旺医药有限公司