用于斑块消蚀的可调谐激光器及斑块消蚀系统的制作方法

1.本发明涉及斑块消蚀技术领域，尤其涉及一种用于斑块消蚀的可调谐激光器及斑块消蚀系统。


背景技术：

2.通过光纤传输高能量脉冲激光被广泛应用于生物组织的消蚀。在这种消蚀过程中，紫外光能被生物组织和有机化合物吸收，而不是对生物组织进行燃烧或切割。此外，紫外激光具有足够的能量来破坏组织的分子键，它通过烧蚀以严格控制的方式有效地将组织分解。激光能量被强烈吸收，导致局部温度急剧升高，并产生强大的机械力，导致光声和光热烧蚀。因此，紫外激光适用于消除斑块组织，它可以去除组织表面的精细层，不会伤及周围组织。
3.生物组织中的发色团能够吸收光子能量，从而发生光化学反应导致组织解离，而不同的发色团对应着不同的吸收波长，所以可调谐激光器对于提高消蚀效率、改善消蚀效果有着重要的作用。
4.可调谐固体激光器能够在实现波长调谐的前提下保证输出激光具有纳秒级的脉冲宽度以及较高的峰值功率，这有利于降低对周围组织的热损伤，同时增强了消除钙化斑块的能力。近年来，紫外光纤的发展及耦合方式的进步极大地促进了高能量可调谐固体激光在光纤中的传输。但是现有的斑块消蚀激光器多为单频输出的激光器，不具备调谐功能，而现有的可调谐激光器，由于使用领域不同，谐振腔结构差异较大，无法适用在斑块消蚀工作中。因此，研究一种用于斑块消蚀的可调谐激光器。


技术实现要素：

5.因此，本发明的目的在于提供的用于斑块消蚀的可调谐激光器，可以针对不同斑块成分吸收谱线不同及不同波长激光光子能量不同的特性，将激光光化学反应、光热效应与非线性光学频率变换技术相结合，研制出了新型可调谐激光器，根据不同斑块成分切换不同的激光波段，进一步提高了临床效果。
6.为了实现上述目的，本发明的一种用于斑块消蚀的可调谐激光器，包括初级倍频单元和可调谐激光转换单元；所述初级倍频单元用于对泵浦源发射的原始激光进行初次倍频；所述可调谐激光转换单元，利用对初次倍频后的激光在谐振腔中形成激光振荡，通过倍频和频后得到最终可输出的可调谐激光。
7.进一步优选的，所述可调谐激光转换单元包括第二分光镜、第二准直组件、可调谐模组、第三准直组件、第三倍频晶体、第二和频晶体和可调谐输出反射镜；所述第二分光镜将泵浦源初次倍频后形成的倍频激光透出，所述可调谐模组利用倍频激光，形成激光振荡，第三准直组件将激光振荡聚焦到第三倍频晶体上，再次倍频的激光经过和频后，利用可调谐输出反射镜得到最终可输出的可调谐激光。
8.进一步优选的，所述可调谐激光转换单元中谐振腔包括两个平面镜以及设置在平面镜之间的非线性晶体，所述非线性晶体为bbo晶体，用于产生750-1050 nm信号光，两端镀有532 nm及750-1050 nm增透保护膜。
9.进一步优选的，所述可调谐激光转换单元中谐振腔为两个平面镜以及设置在平面镜之间的激光晶体，利用激光照射激光晶体，使激光晶体跃迁，形成激发激光在两个平面镜之间形成激光振荡；进一步优选的，所述激光晶体为钛宝石晶体，用于产生750-1050 nm可调谐激光；激光晶体相对于泵浦激光以布儒斯特角放置于半导体制冷器上控制的紫铜热沉上，半导体制冷器的温度设置为17摄氏度，两端镀有532 nm及750-1050 nm增透保护膜。
10.进一步优选的，所述谐振腔还包括棱镜，所述棱镜设置在两个平面镜之间，所述棱镜用于限制起振波长。
11.进一步优选的，还包括多路单频激光转换单元，所述多路单频激光转换单元用于对初次倍频后的激光进行再次倍频或和频后输出多路不同波段的单频激光。
12.进一步优选的，多路单频激光转换单元的每一路单频激光转换单元均包括沿同一光轴设置的第一分光镜、第一准直组件、第一倍频或和频晶体和单频输出反射镜，所述倍频或和频晶体根据输出的波段不同，在晶体两端镀有不同波段的增透保护膜。
13.进一步优选的，所述单频激光转换单元包括分光镜、准直组件、第二倍频晶体和单频输出反射镜，所述第二倍频晶体两端镀有不同波段的增透保护膜，通过分光镜和准直组件对初次倍频的激光进行调准后，利用第二倍频晶体对初次倍频后的532nm激光进行再次倍频，输出波长为266nm的单频激光。
14.进一步优选的，所述单频激光转换单元包括分光镜、准直组件、第二和频晶体和单频输出反射镜通过分光镜和准直组件对初次倍频的激光进行调准后，利用第二和频晶体进行和频，利用所述第二和频晶体两端镀有不同波段的增透保护膜，输出波长为355nm的单频激光。
15.进一步优选的，还包括所述匀化单元用于对输出的激光的光斑进行匀化，匀化后的光斑用于对血管内的斑块进行消蚀；进一步优选的，所述匀化单元包括光束匀化器、第一匀化凸透镜、第一多模光纤、第二匀化凸透镜和第二多模光纤；所述光束匀化器用于对输出的单频激光或可调谐激光的光斑进行匀化，所述第一匀化凸透镜用于将匀化后的光斑聚焦到第一多模光纤的内芯上输出，所述第二匀化凸透镜对输出激光进行再次聚焦耦合到第二多模光纤，利用第二多模光纤输出最终可消蚀斑块的激光。
16.本发明还提供一种斑块消蚀系统，包括上述可调谐激光器还包括斑块识别模块和消蚀模块；所述斑块识别模块用于识别斑块的成分；所述可调谐激光器用于根据识别出的斑块成分，调整出射激光的波段和能量；所述消蚀模块，用于接收对应波段的可调谐激光，并根据对应波段能量的激光对病灶组织进行精准消蚀处理。
17.进一步优选的，所述斑块识别模块根据识别的斑块类别，采用如下方法调整出射
激光的波段：所述斑块为钙化斑块时，调整可调谐激光模块输出355 nm激光；所述斑块为脂质斑块时，调整可调谐激光模块输出266nm激光；所述斑块为纤维斑块或混合成分斑块时，调整可调谐激光模块输出第一可调谐激光或第二可调谐波段激光；所述第一可调谐激光为250-350 nm激光；所述第二可调谐波段激光为265-350 nm激光。
18.本技术公开的用于斑块消蚀的可调谐激光器及斑块消蚀系统，相比于现有技术，至少具有以下优点：1.针对不同斑块成分吸收谱线不同的特性，将激光的光热效应与非线性光学频率变换技术相结合，采用谐振腔，形成可调谐激光，根据不同斑块成分选择不同的激光波段，进一步提高了临床效果。
19.2. 谐振腔可以通过激光晶体的跃迁特性或利用非线性晶体的增透膜等多种形式，形成激光震荡，提高了激光器使用的广泛性，进一步利用棱镜对起振波长进行限制，指导选择激光波段，提高了消蚀效率及效果。
20.3. 本技术的可调谐激光器可以采用一种导管类型实现了针对不同病灶消蚀的目的，无需中途更换导管，提高了消蚀效率。
附图说明
21.图1为本发明的用于斑块消蚀的可调谐激光器的结构示意图。
22.图2为本发明的一个实施例中可调谐振荡器的结构图。
23.图3为本发明另一个实施例中可调谐振荡器的结构图。
24.图4为本发明另一个实施例中可调谐振荡器的结构图。
25.图5为本发明中可调谐激光器中匀化单元结构示意图。
26.图6为一种斑块消蚀系统的结构图。
27.图中：1、泵浦源；2、单频输出反射镜；3、可调谐输出反射镜；b1、第一倍频晶体；4、分光镜；b2、第二倍频晶体；b3、第三倍频晶体；h1、第一和频晶体；h2、第二和频晶体；zh、准直组件；13、第一平面镜；14、非线性晶体；15、第二平面镜；m、棱镜。
具体实施方式
28.以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
29.如1图所示，本发明一方面实施例提供的用于斑块消蚀的可调谐激光器，包括初级倍频单元和可调谐激光转换单元；所述初级倍频单元用于对泵浦源发射的原始激光进行初次倍频；所述可调谐激光转换单元，利用对初次倍频后的激光在谐振腔中形成激光振荡，通过倍频和频后得到最终输出的用于斑块消蚀的可调谐激光。图中a为谐振腔。
30.以大能量1064 nm脉冲激光器为基础，通过多种非线性频率变换技术与可调谐激光技术相结合的方式，实现大能量266 nm、355 nm以及250-350 nm可调谐激光输出。初级倍频单元工作时，泵浦源1发出泵浦光，经过准直组件zh进行准直聚焦到第一倍频晶体b1中。
31.如图2-3所示，还包括至少一个支路的单频激光转换单元，单频激光转换单元用于对初次倍频后的激光进行再次倍频或和频后输出多路不同波段的单频激光。
32.多路单频激光转换单元的每一路单频激光转换单元均包括沿同一光轴设置的分光镜、准直组件、倍频或和频晶体、单频输出反射镜，倍频或和频晶体根据输出的波段不同，在晶体两端镀有不同波段的增透保护膜。
33.在本技术的一个实施例中，单频激光转换单元为两路，一路输出266nm激光，一路输出355 nm激光。具体为：经过倍频晶体b1倍频后的532 nm激光，经过三个分光镜4，分别透出到一路可调谐激光转换单元、一路输出266nm激光的单频激光转换单元和一路355 nm激光的单频激光转换单元。
34.在输出266nm激光的单频激光转换单元中，532 nm激光经准直组件缩束后聚焦到第二倍频晶体b2中，产生的266 nm倍频光经过单频输出反射镜2透射输出。
35.在输出355nm激光的单频激光转换单元中，532 nm激光经准直组件zh缩束后聚焦到第二和频晶体二h2中与剩余的1064 nm和频产生355 nm，355 nm和频光经过单频输出反射镜2透射输出。
36.如图2所示，在本技术的一个实施例中，可调谐激光转换单元中谐振腔包括两个平面镜第一平面镜13、第二平面镜15以及设置在平面镜之间的非线性晶体14，所述非线性晶体为bbo晶体，用于产生750-1050 nm信号光，两端镀有532 nm及750-1050 nm增透保护膜。
37.在本实施例中，532 nm倍频光经过准直组件zh聚焦到非线性晶体14上，非线性晶体14在第一平面镜13和第二平面镜15组成的谐振腔中形成光学参量振荡，剩余的532 nm倍频光经过分光镜4反射输出，750-1050 nm信号光经过准直组件zh聚焦到第三倍频晶体b3中，产生375-525 nm倍频光，375-525 nm倍频光与750-1050 nm信号光经过第一和频晶体h1产生250-350 nm和频光，250-350 nm和频光经过可调谐输出反射镜3透射输出。
38.第一倍频晶体b1为lbo晶体，用于将1064 nm倍频为532 nm，前后表面镀有1064 nm及532 nm增透膜系。
39.第二倍频晶体b2为bbo晶体，用于将532 nm倍频为266 nm，两端镀有532 nm及266 nm增透保护膜。
40.非线性晶体14为bbo晶体，用于产生750-1050 nm信号光，两端镀有532 nm及750-1050 nm增透保护膜。
41.第三倍频晶体b3为bbo晶体，用于将750-1050 nm信号光倍频为375-525 nm，两端镀有750-1050 nm及375-525 nm增透保护膜。
42.第一和频晶体h1为bbo晶体，用与将750-1050 nm与375-525 nm和频产生250-350 nm，两端镀有750-1050 nm、375-525 nm及250-350 nm增透保护膜。
43.第二和频晶体h2为lbo晶体，用与将532 nm与1064 nm和频产生355 nm，两端镀有532 nm、1064 nm及355 nm增透保护膜。
44.如图3所示，在本发明的另一个实施例中，与上述实施例中不同的是，初级倍频单元中包括第二和频晶体h2，第二和频晶体h2设置在第一倍频晶体b1之后，分光镜5之前；所述第一和频晶体用于将初次倍频后的激光与泵浦源输出的原始激光进行和频。第二单频激光转换通道，对和频后输出激光中提取第二波段的激光并输出。
45.泵浦源1发出泵浦光，经过准直组件进行准直聚焦到第一倍频晶体b1中，1064 nm
泵浦光及532 nm倍频光经过第二和频晶体h2进行和频，532 nm倍频光经过分光镜4以及准直组件缩束后聚焦到第二倍频晶体b2中，产生的266 nm倍频光经过单频输出反射镜2透射输出；355 nm和频光经过准直组件zh聚焦到非线性晶体14上，非线性晶体14在第一平面镜13和第二平面镜15组成的谐振腔中形成光学参量振荡，剩余的355 nm和频光经过分光镜4输出和单频输出反射镜2透射输出，530-700 nm信号光经过准直组件zh聚焦到第三倍频晶体b3中，产生265-350 nm倍频光，倍频光经过可调谐输出反射镜3透射输出。
46.本实施例中，泵浦源中心波长为1064 nm，重复频率为10-100 hz。
47.第一平面镜13为全反射镜，镀有355 nm高透和530-700nm高反的膜系； 第二平面镜15为反射镜，镀有355 nm高透和530-700nm部分透膜系。
48.第一倍频晶体b1为lbo晶体，用于将1064 nm倍频产生532 nm，前后表面镀有1064 nm及532 nm增透膜系。
49.第二和频晶体h2为lbo晶体，用于将1064 nm与532 nm和频产生355 nm，前后表面镀有1064 nm、532 nm及355 nm增透膜系。
50.第二倍频晶体b2为bbo晶体，用于将532 nm倍频产生266 nm，两端镀有532 nm及266 nm增透保护膜。
51.非线性晶体14为bbo晶体，用于产生530-700 nm信号光，两端镀有355 nm及530-700 nm增透保护膜。
52.第三倍频晶体b3为bbo晶体，用于将530-700 nm信号光倍频产生265-350 nm，两端镀有530-700 nm及265-350 nm增透保护膜。
53.如图3所示，在本技术的另一个实施例中，谐振腔为两个平面镜以及设置在平面镜之间的非线性晶体采用激光晶体，利用激光照射激光晶体，使激光晶体跃迁，形成激发激光在两个平面镜之间形成激光振荡。
54.可调谐激光转换单元，包括分光镜4、准直组件zh、可调谐模组、第三倍频晶体b3、第二和频晶体h2和可调谐输出反射镜3；分光镜4将泵浦源初次倍频后形成的倍频激光透出，可调谐模组包括两个平面镜以及设置在两个平面镜（第一平面镜13、第一平面镜15）之间的非线性晶体14；准直组件zh将透出的倍频激光聚焦到非线性晶体14上，非线性14受照射跃迁，形成激发激光在两个平面镜之间形成激光振荡，准直组件zh将激光振荡聚焦到第三倍频晶体b3上，再次倍频的激光经过第二和频晶体h2后，利用可调谐输出反射镜3得到最终可输出的可调谐激光。
55.可调谐模组还包括棱镜m，棱镜m设置在两个平面镜之间，棱镜用于限制起振波长。
56.具体为532 nm倍频光经过准直组件zh聚焦到非线性14上，非线性14在第一平面镜13和第二平面镜15组成的谐振腔中形成激光振荡，棱镜m可以对起振波长进行限制，剩余的532 nm倍频光经过分光镜4反射输出，产生的750-1050 nm激光经过准直组件zh聚焦到第三倍频晶体b3中，产生375-525 nm倍频光，375-525 nm倍频光与750-1050 nm激光经过第一和频晶体h1产生250-350 nm和频光，250-350 nm和频光经过可调谐输出反射镜3透射输出。剩余532 nm倍频光经过分光镜4以及准直组件后聚焦到第二和频晶体h2中与剩余的1064 nm和频产生355 nm，355 nm和频光经过45度反射镜27透射输出。
57.激光晶体为钛宝石晶体，用于产生750-1050 nm可调谐激光；激光晶体相对于泵浦
激光以布儒斯特角放置于半导体制冷器上控制的紫铜热沉上，半导体制冷器的温度设置为17摄氏度，两端镀有532 nm及750-1050 nm增透保护膜。
58.本实施例实施时，泵浦源中心波长为1064 nm，重复频率为10-100 hz。
59.第一平面镜13为全反射镜，镀有532 nm高透和750-1050 nm高反的膜系。第二平面镜16为反射镜，镀有532 nm高透和750-1050 nm部分透膜系。
60.第一倍频晶体b1为lbo晶体，用于将1064 nm倍频为532 nm，前后表面镀有1064 nm及532 nm增透膜系。
61.第二倍频晶体b2为bbo晶体，用于将532 nm倍频为266 nm，两端镀有532 nm及266 nm增透保护膜。
62.第三倍频晶体b3为bbo晶体，用于将750-1050 nm倍频为375-525 nm，两端镀有750-1050 nm及375-525 nm增透保护膜。
63.第一和频晶体h1为bbo晶体，用于将750-1050 nm与375-525 nm和频产生250-350 nm，两端镀有750-1050 nm、375-525 nm及250-350 nm增透保护膜。
64.第二和频晶体h2为lbo晶体，用与将532 nm与1064 nm和频产生355 nm，两端镀有532 nm、1064 nm及355 nm增透保护膜。
65.如图2所示，匀化单元包括光束匀化器201、第一匀化凸透镜202、第一多模光纤203、第二匀化凸透镜204和第二多模光纤205；光束匀化器用于对输出的单频激光或可调谐激光的光斑进行匀化，第一匀化凸透镜用于将匀化后的光斑聚焦到第一多模光纤的内芯上输出，第二匀化凸透镜对输出激光进行再次聚焦耦合到第二多模光纤，利用第二多模光纤输出最终可消蚀斑块的激光。
66.本发明还提供一种斑块消蚀系统，包括上述可调谐激光器还包括斑块识别模块和消蚀模块；所述斑块识别模块用于识别斑块的成分；所述可调谐激光器用于根据识别出的斑块成分，调整出射激光的波段和能量；所述消蚀模块，用于接收对应波段的可调谐激光，并根据对应波段能量的激光对病灶组织进行精准消蚀处理。
67.进一步优选的，所述斑块识别模块根据识别的斑块类别，采用如下方法调整出射激光的波段：所述斑块为钙化斑块时，调整可调谐激光模块输出355 nm激光；所述斑块为脂质斑块时，调整可调谐激光模块输出266nm激光；所述斑块为纤维斑块或混合成分斑块时，调整可调谐激光模块输出第一可调谐激光或第二可调谐波段激光；所述第一可调谐激光为250-350 nm激光；所述第二可调谐波段激光为265-350 nm激光。
68.显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。