[发明专利]一种LD泵浦高功率2μm波长医用Tm激光器

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种医用固体激光器，特别是一种LD泵浦高功率2μm波长医用Tm激光器。

(二)背景技术

激光在前列腺等人体软组织切除中具有良好的应用前景，特别是高功率Ho激光和绿激光的出现，使激光在良性前列腺增生症治疗中得到了广泛地应用。但以脉冲方式工作、波长为2.1μm的Ho激光在前列腺组织汽化破裂时容易形成分裂性损伤，即手术过程中容易出血，操作难于掌握；高功率绿激光则在前列腺汽化过程中，因组织凝固漂白而降低切除速度，对较大的前列腺肿块而言造成手术时间过长。

(三)发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种能有效切除前列腺等人体软组织且造成损伤小、又便于手术操作的LD泵浦高功率2μm波长医用Tm激光器。

本发明的技术方案

一种LD泵浦高功率2μm波长医用Tm激光器，由LD泵浦系统、激光晶体棒、光学谐振腔、水冷却系统、干燥系统、聚焦镜和光纤组成，其特征在于：LD泵浦系统采用GaAlAs半导体激光阵列为泵浦源，共3组LD阵列模块，3组LD阵列模块围绕激光晶体棒呈120度均匀分布，激光束经与LD阵列模块相匹配的3片柱透镜整形后泵浦激光晶体棒；激光晶体棒采用掺Tm键合晶体棒；光学谐振腔为平凹腔结构，谐振腔全反镜为凹面镜、镀2013nm全反膜、反射率R＞98％，谐振腔输出镜为平面镜、镀2013nm波长半反膜、反射率R＝70～90％；水冷却系统采用激光晶体棒与LD阵列模块分别控温冷却的方式，可使激光晶体棒在低温状态下工作；干燥系统是将整个激光光路置于充有氮气的干燥箱内；2μm波长激光通过聚焦镜耦合到光纤输出。

一种上述LD泵浦高功率2μm波长医用Tm激光器，其特征在于：3组LD阵列模块均发射中心波长为785nm的激光。

一种上述LD泵浦高功率2μm波长医用Tm激光器，其特征在于：激光晶体棒为Tm:YAG键合晶体棒。

一种上述LD泵浦高功率2μm波长医用Tm激光器，其特征在于：激光晶体棒的冷却控制温度为＜5℃。

一种上述LD泵浦高功率2μm波长医用Tm激光器，其特征在于：采用石英光纤或光子晶体光纤传输。

本发明的工作原理：LD阵列泵浦源在精确控温下发射中心波长为785nm的激光，激光束通过柱透镜整形后均匀侧面泵浦Tm:YAG激光晶体棒，使该晶体产生离子数反转，通过谐振腔选模形成2μm波长激光振荡。因为Tm激光以准三能级方式工作，本发明冷却系统将LD阵列模块和激光晶体实现分别控温冷却，保证激光器在工作过程中激光晶体具有较低的温度，提高激光器效率，实现高功率2μm波长激光输出。激光器光路整体处在干燥箱内，保证激光晶体在低温工作状态下不结露。

本发明的优点是：该Tm激光器可高效输出连续2μm波长激光，经低OH光纤传输后，光纤末端输出激光功率可达70W，可在水环境下对前列腺等人体软组织进行高效地汽化切割，手术速度快、操作简便、造成损伤小、具有良好的止血效果；2μm波长激光在外科手术中具有穿透深度浅、损伤范围小、手术精度高的优点，因此可广泛应用于泌尿外科、骨科、神经外科、妇科、普外科、消化科等临床领域；由于采用石英光纤或光子晶体光纤传输，故可广泛应用于各种微创手术，是一种理想的医用激光器。

(四)附图说明

附图1：LD泵浦高功率2μm波长医用Tm激光器结构示意图。

附图2：LD泵浦高功率2μm波长医用Tm激光器截面示意图。

图中：1-I.谐振腔全反镜 1-II.谐振腔输出镜 2.激光晶体棒

3-I.3-II.3-III.柱透镜 4-I.4-II.4-III.LD阵列模块

5-I.晶体棒冷却装置    5-II.LD泵浦阵列冷却装置

6.聚焦镜  7.光纤  8.干燥系统

(五)具体实施方式

实施例：见附图

一种LD泵浦高功率2μm波长医用Tm激光器，由LD泵浦系统、激光晶体棒2、光学谐振腔、水冷却系统5-I.5-II和干燥系统8组成；LD泵浦系统采用GaAlAs半导体激光阵列为泵浦源，共3组LD阵列模块4-I、4-II、4-III，3组LD阵列模块4-I、4-II、4-III围绕激光晶体棒2呈120度均匀分布，3组LD阵列模块均发射中心波长为785nm的激光；激光束经与LD阵列模块相匹配的3片柱透镜3-I、3-II、3-III整形后泵浦激光晶体棒2；激光晶体棒2采用Tm:YAG键合晶体棒，尺寸为Φ4×80mm，其中中间Tm离子掺杂部分长度为60mm，两端未掺杂部分长度各10mm；光学谐振腔为平凹腔结构，谐振腔全反镜1-I为凹面镜、镀2013nm全反膜、反射率R为99.8％，谐振腔输出镜1-II为平面镜、镀2013nm波长半反膜、反射率R为80％；水冷却系统采用激光晶体棒与LD阵列模块分别控温冷却的方式，5-I为晶体棒冷却装置、5-II为LD泵浦阵列冷却装置，LD阵列模块的冷却控制温度为25±0.5℃，激光晶体棒的冷却控制温度为1±0.5℃，即激光晶体棒在低温状态下工作；干燥系统8是将整个激光光路置于充有氮气的干燥箱内；2μm波长激光通过聚焦镜6耦合到石英光纤7输出。临床应用表明：该Tm激光器可以高效的实现2μm波长连续激光输出，输出功率超过70W，通过光纤传输可在水环境下对前列腺等人体软组织进行高效地汽化切割，且手术速度快、操作简便、造成损伤小，临床应用效果良好。