專利名稱：激光傳輸安全防護(hù)裝置及激光發(fā)生設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種激光傳輸安全防護(hù)裝置及激光發(fā)生設(shè)備，尤其是一種可在光纖折斷時阻止激光輸出并發(fā)出報警信號的激光傳輸安全防護(hù)裝置，以及具有該激光傳輸安全防護(hù)裝置的激光發(fā)生設(shè)備。
背景技術(shù)：
由于激光具有高亮度、高方向性、單色性以及相干性強等特點，具有高的功率/能量密度，易于控制并可使光聚焦到一點上，可以利用光導(dǎo)纖維方便地將激光導(dǎo)入需要的位置，并且利于不同物質(zhì)的選擇性吸收，因此在醫(yī)學(xué)、工業(yè)、國防、科研等領(lǐng)域中得到了非常廣泛的應(yīng)用。例如，在醫(yī)療應(yīng)用中，通常利用激光能量的熱效應(yīng)來凝固、碳化、汽化組織，使肌體組織消融或切割而達(dá)到治療的目的；利用光導(dǎo)纖維將某些波長的高功率或高能量激光傳輸?shù)浇M織的靶點上實施治療，可以簡化光學(xué)傳輸系統(tǒng)，不需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)械導(dǎo)光關(guān)節(jié)臂，而且光纖使用方便靈活，體積小，直徑一般在2毫米以下，可以通過內(nèi)腔鏡將激光輸入體腔內(nèi)進(jìn)行治療。
目前常用的激光光導(dǎo)纖維有兩種，一種用石英作纖芯，芯徑一般在0.2mm到0.8mm，外層包以折射率小的光學(xué)媒質(zhì)，光從光密媒質(zhì)入射到光疏媒質(zhì)的界面，當(dāng)入射角大于臨界角時就產(chǎn)生光的全反射。進(jìn)入光導(dǎo)纖維的激光反復(fù)在界面上產(chǎn)生全反射，從而傳輸激光。為了保護(hù)易折的光纖，外面再包以具有彈性的塑料層增加其強度；另一種是空心光導(dǎo)纖維，由光學(xué)材料制成芯徑為零點幾毫米的空心導(dǎo)管，內(nèi)壁鍍以對傳輸?shù)募す獠ㄩL高反射的反射膜，使激光在內(nèi)壁上進(jìn)行反復(fù)的反射而傳輸。為了保護(hù)空心光導(dǎo)纖維，通常在外面套以直徑小于2mm的不銹鋼管。
雖然在外層利用保護(hù)材料對光導(dǎo)纖維進(jìn)行了保護(hù)，但是，在實際應(yīng)用中，無論是石英光纖還是空心光導(dǎo)纖維仍在所難免地會發(fā)生折斷，這樣，高功率或高能量的激光將從折斷處射出，尤其是當(dāng)使用的激光為不可見光時，或者將激光輸入體腔內(nèi)進(jìn)行治療時，無法獲知激光的意外射出，極易對人體或設(shè)備造成意外的傷害，目前，當(dāng)光纖意外折斷時，尚無避免外射光對人體或設(shè)備造成傷害的防護(hù)裝置及具有激光傳輸防護(hù)功能的激光發(fā)生裝置。
實用新型內(nèi)容本實用新型的第一目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中，尚不存在避免從光纖的折斷處出射的激光對人體或設(shè)備造成傷害的防護(hù)裝置的缺陷與不足，提供一種激光傳輸安全防護(hù)裝置，該裝置可及時阻止激光輸出并發(fā)出報警信號，從而避免在不可預(yù)知的情況下，輸出的激光對人體或設(shè)備產(chǎn)生意外傷害。
本實用新型的第二目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中，尚不存在具有激光傳輸防護(hù)功能的激光發(fā)生裝置的缺陷與不足，提供一種激光發(fā)生設(shè)備，當(dāng)光纖發(fā)生折斷時，該設(shè)備可立即停止激光輸出并發(fā)出報警信號，從而避免從光纖折斷處射出的激光對人體或設(shè)備產(chǎn)生意外傷害。
為實現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明提供的一種激光傳輸安全防護(hù)裝置，包括一用于接收從照射部位反饋回來的散射光信號的接收器，該接收器的輸出端連接一用于對接收到的光信號的幅度進(jìn)行鑒別并發(fā)出報警信號的幅度鑒別器，該幅度鑒別器的輸出端連接一用于控制激光器的激光輸出控制器。
為實現(xiàn)上述第二目的，本實用新型提供的一種激光發(fā)生設(shè)備，包括激光器、對所述激光器輸出的激光進(jìn)行耦合的第一光纖，還包括一用于傳輸散射激光的光反饋通道，該光反饋通道設(shè)有用于將散射激光傳輸?shù)剿鼋邮掌鞯纳⑸浼す獬隹凇?br> 本實用新型所提供的激光發(fā)生設(shè)備的工作原理如下激光器開啟后輸出的激光經(jīng)光纖耦合后傳輸?shù)揭痪唧w部位后，會有少量激光在該部位的表面上發(fā)生散射，被散射后的部分散射激光將沿光反饋通道傳輸?shù)浇邮掌鳎摻邮掌鲀H對所用激光器的輸出波長或者重復(fù)頻率的激光具有高的透過性，而截止其他波長或者重復(fù)頻率的光信號，通過接收器后的激光被傳輸?shù)椒辱b別器鑒別幅度，當(dāng)反射回來的激光的幅度小于特定閾值時，認(rèn)為光纖發(fā)生折斷，則向激光輸出控制器發(fā)送停止激光輸出的信號并發(fā)出報警，激光輸出控制器根據(jù)該信號停止激光器輸出激光。
由上述技術(shù)方案可知，本實用新型提供的激光傳輸安全防護(hù)裝置中，通過接收器對反饋光的篩選和幅度鑒別器對光信號的幅度進(jìn)行鑒別，當(dāng)光信號的幅度小于預(yù)先設(shè)定的閾值時，發(fā)出報警信號，同時，通過激光輸出控制器立即停止激光器輸出激光，從而避免在不可預(yù)知的光纖折斷情況下，輸出的激光對人體或設(shè)備產(chǎn)生意外傷害。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本實用新型激光傳輸安全防護(hù)裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型激光發(fā)生設(shè)備第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型激光發(fā)生設(shè)備第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型激光發(fā)生設(shè)備第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型激光發(fā)生設(shè)備第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實用新型激光發(fā)生設(shè)備第五實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實用新型激光發(fā)生設(shè)備第六實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
激光傳輸安全防護(hù)裝置實施例參見圖1，圖1所示為本實用新型激光傳輸安全防護(hù)裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該激光傳輸安全防護(hù)裝置包括一個接收散射激光信號的接收器1，該接收器1的光通道中可以設(shè)有僅對特定波長的激光具有高透過率、而阻止其他波長的光信號透過的窄帶高透濾光片，接收器1的輸出端連接有一個幅度鑒別器2，該幅度鑒別器2可對接收到的光信號的幅度進(jìn)行鑒別，并根據(jù)幅度鑒別結(jié)果產(chǎn)生或不產(chǎn)生一個停止激光輸出的信號，該幅度鑒別器2的輸出端連接有一個根據(jù)接收到的信號控制激光器輸出的激光輸出控制器3，該激光輸出控制器3的控制信號輸出端與激光器連接。
在上述實施例中，當(dāng)接收器1接收的光信號為一特定重復(fù)頻率的脈沖激光時，接收器1具體可以是一個選通放大器1a(參見圖5)，只有重復(fù)頻率與選通放大器1a頻率相同的光信號才能夠通過。設(shè)定該選通放大器1a的頻率與預(yù)接收的脈沖激光的重復(fù)頻率相同，因此只有該特定重復(fù)頻率的脈沖激光才能夠通過選通放大器1a并經(jīng)幅度鑒別器2鑒定幅度，再根據(jù)幅度鑒別結(jié)果進(jìn)一步控制輸出該特定重復(fù)頻率脈沖激光的激光器輸出激光。
激光發(fā)生設(shè)備第一實施例參見圖2，圖2所示為本實用新型激光發(fā)生設(shè)備的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該激光發(fā)生設(shè)備包括激光器4、與激光器4輸出的激光進(jìn)行耦合的第一光纖5、傳輸激光器4輸出激光的散射激光的光反饋通道6以及圖1所示的激光傳輸安全防護(hù)裝置，該光反饋通道6設(shè)有用于將散射激光傳輸?shù)浇邮掌?的散射激光出口，散射激光由散射激光出口輸出后傳輸?shù)郊す鈧鬏敯踩雷o(hù)裝置中的接收器1中，該實施例中，可設(shè)置接收器1中的濾光片的透光波長與激光器4的輸出波長相同。
圖2所示的實施例可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)中對肌體表面的治療，當(dāng)利用激光器4輸出的激光經(jīng)第一光纖5耦合后照射肌體上的待治療部位進(jìn)行治療時，照射待治療部位上的激光將有部分被散射，有些散射光將進(jìn)入光反饋通道6，并沿光反饋通道6反饋到接收器1，當(dāng)接收器1中的濾光片的透光波長與激光器4的輸出波長相同時，只有該波長的散射激光才可被通過，幅度鑒別器2對通過接收器1的散射激光的幅度進(jìn)行鑒定，當(dāng)其幅度大于或等于特定的閾值時，表明第一光纖5工作正常即未發(fā)生意外折斷，幅度鑒別器2將不會產(chǎn)生一個停止激光輸出信號給激光控制器3，因此激光器4繼續(xù)輸出激光。該實施例中，光反饋通道6可以是第二光纖或光纜。
如果第一光纖5被折斷，則激光器4輸出的激光將會從第一光纖5的折斷處射出，此時將沒有或只有很弱的激光照射到待治療部位，這樣將沒有或只有很弱的散射激光通過光反饋通道6反饋給接收器1，并經(jīng)幅度鑒別器2鑒定發(fā)現(xiàn)被鑒定的光信號的幅度小于事先設(shè)定的特定閾值，表明照射到待治療部位的激光處于非正常狀態(tài)，即第一光纖5可能發(fā)生折斷，因此產(chǎn)生一個停止輸出信號給激光控制器3并發(fā)出報警信號，激光控制器3立即停止激光器4輸出激光，從而有效避免了從第一光纖5的折斷處出射的激光對人體或設(shè)備造成傷害。該實施例除了可以用于醫(yī)療中的激光傳輸防護(hù)外，還可以用于激光材料加工中的激光傳輸防護(hù)。
激光發(fā)生設(shè)備第二實施例本實用新型提供的具有激光傳輸防護(hù)功能的激光發(fā)生設(shè)備還可以應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的體內(nèi)治療，當(dāng)應(yīng)用于體內(nèi)治療時，還需要通過照明光觀察體腔內(nèi)肌體的治療效果，因此，便需要增設(shè)提供照明光的照明光源。參見圖3，圖3所示為本實用新型激光發(fā)生設(shè)備的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該實施例中，光反饋通道6具體由一設(shè)在內(nèi)窺鏡61中的第三光纖束7以及側(cè)向連通該內(nèi)窺鏡尾部的光纜8組成，第一光纖5穿設(shè)在內(nèi)窺鏡61的鏡鞘中，其激光出口設(shè)置在內(nèi)窺鏡61的頂端；第三光纖束7的散射激光入口設(shè)置在內(nèi)窺鏡61的頂端，第三光纖束7的散射激光出口設(shè)置在與內(nèi)窺鏡61連通的光纜8的入口處，用于將從治療部位散射回來的散射激光導(dǎo)入光纜8內(nèi)，光纜8的另一端設(shè)有一用于提供照明光(如圖中的空心箭頭所示)的照明光源9(如冷光源)，激光及其散射激光如圖中的實心箭頭所示，散射激光出口開在照明光源9的外殼上，并且在照明光源9的外殼內(nèi)位于散射激光出口處設(shè)有用于透過照明光、反射從治療部位反饋回來的散射激光并將反射后的散射激光傳送到接收器1的透反部件10。在其它實施例中，透反部件10可以與照明光源9為一體設(shè)置，也可以單獨設(shè)置。
在利用激光進(jìn)行體內(nèi)治療時，開啟照明光源9，照明光透過透反部件10后在光纜8中被傳輸?shù)絻?nèi)窺鏡61中，再經(jīng)光纖束7照射到肌體上，實現(xiàn)對治療部位的照明。激光器4輸出的激光經(jīng)第一光纖5后出射到治療部位進(jìn)行治療。照射到治療部位的激光將有部分被散射，有些散射光進(jìn)入內(nèi)窺鏡61中的光纖束7傳輸后，再經(jīng)光纜8傳輸?shù)酵阜床考?0，被透反部件10反射后傳送到接收器1，因接收器1中設(shè)有與激光器4的輸出波長相同的窄帶高透濾光片，只有激光器4輸出波長的激光才能被接收器1通過，然后由幅度鑒別器2鑒定其幅度，當(dāng)其幅度大于或等于特定閾值時，表明第一光纖5工作正常即未發(fā)生折斷，它將不會產(chǎn)生一個停止激光器4輸出激光的信號，因此維持激光輸出。當(dāng)散射激光的幅度小于特定的閾值，則認(rèn)為第一光纖5可能發(fā)生折斷，便產(chǎn)生一個停止激光輸出的信號發(fā)送給激光控制器3并發(fā)出報警信號，激光控制器3立即停止激光激光器4輸出激光，從而有效避免了從第一光纖5的折斷處出射的激光對人體或設(shè)備造成傷害。
激光發(fā)生設(shè)備第三實施例圖4所示為本實用新型激光發(fā)生設(shè)備的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該實施例中，在照明光源9內(nèi)用一根或多根接收散射光信號的第四光纖101代替了圖3所示實施例中的透反部件10，該第四光纖101的散射激光入口設(shè)置于光纜8散射激光輸出處，該第四光纖101的出口穿過散射激光出口與接收器1的輸入端連接。因為治療時使用的激光具有高的功率或能量，即或是肌體組織的散射光也較強，因此，僅用一條或若干條第四光纖101收集部分經(jīng)內(nèi)窺鏡61中的光纖束7和光纜8反饋回來的散射激光就可以被幅度鑒別器2進(jìn)行正確的鑒別，從而達(dá)到控制激光輸出的相同目的。同樣，第四光纖101與照明光源9可以為一體設(shè)置，也可以單獨設(shè)置。
激光發(fā)生設(shè)備第四實施例當(dāng)接收器1具體為一個選通放大器1a時，由于選通放大器具有很高的靈敏度，它靠頻率一致而被接收通過，并不需要較高強度的反饋激光，而所有醫(yī)用激光系統(tǒng)除發(fā)射治療用的強激光外，還另行發(fā)射指示強激光照射位置的連續(xù)波可見光波段的指示激光，因此，在激光器4輸出治療用的強激光以前，就可以通過本實用新型的激光傳輸安全防護(hù)裝置對指示激光的幅度進(jìn)行鑒定，通過指示激光的幅度判斷第一光纖5是否發(fā)生折斷，如果第一光纖5發(fā)生折斷，則在治療用強激光的輸出前，便可通過激光控制器3阻止強激光的輸出，從而預(yù)防了強激光對人體或設(shè)備的傷害。參見圖5，圖5所示為本實用新型激光發(fā)生設(shè)備的第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該激光發(fā)生設(shè)備在圖3所示的裝置的基礎(chǔ)上，增設(shè)了一個用于發(fā)射連續(xù)的指示激光的指示光激光器11a，該指示光激光器11a的指示激光出口與第一光纖5之間的光路中設(shè)置有一個用于將指示光激光器11a輸出的指示激光反射并將發(fā)射后的指示激光傳輸?shù)降谝还饫w5中的第二反射部件12；并且在指示光激光器11a的電源中加有調(diào)制器13，將指示光激光器的連續(xù)波調(diào)制為脈沖輸出。
圖5所示的實施例中，指示激光通常選用小于5mW的470nm～670nm波段的連續(xù)可見光，在指示光激光器11a輸出指示激光時，照射到治療部位上的指示激光的散射光經(jīng)內(nèi)窺鏡61中的光纖束7、光纜8與透反部件10傳輸給選通放大器1a，并經(jīng)幅度鑒別器2進(jìn)行幅度鑒定，若其幅度小于特定的閾值，表明第一光纖5可能發(fā)生折斷，便產(chǎn)生一個阻止激光器4輸出的信號給激光控制器3并發(fā)出報警信號，激光控制器3將阻止激光器4輸出強激光；反之，不輸出阻止發(fā)射強激光的信號給激光控制器3，這時，激光器4就可以通過正常的操作輸出治療用的強激光。這樣，在手術(shù)用強激光輸出前就能檢測到第一光纖5是否斷裂，如果第一光纖5斷裂，則在治療用的強激光的輸出前，便可通過激光控制器3阻止強激光的輸出，從而有效避免了強激光對人體或設(shè)備的傷害。
激光發(fā)生設(shè)備第五實施例另外，與指示激光被用來檢測第一光纖5是否折斷的方法一樣，還可以直接選用一脈沖激光器11b發(fā)射的5mW以下的近紅外波段810nm～980nm的脈沖激光作為探測光，該探測光可以通過反射部件12輸入第一光纖5，也可以通過一根光纖耦合到第一光纖5中，通過對探測激光的散射光的篩選接收和幅值的檢測來判斷第一光纖5是否折斷，其原理與圖5所示的實施例相同，不另詳述；與圖5所示實施例的不同之處僅在于，因為探測光已為脈沖激光，因此該實施例中不再需要調(diào)制器13，該第五實施例的具體結(jié)構(gòu)示意圖參見圖6。
第六實施例在上述的各實施例中，均可以設(shè)置一開關(guān)14，該開關(guān)14與激光控制器3的信號輸入端連接，在幅度鑒別器2沒有發(fā)出阻止激光器4輸出的信號時可以通過人工操作開關(guān)14向激光控制器3輸入一使激光器4輸出或停止輸出激光的信號，從而控制激光器的激光輸出。但是該開關(guān)4的功能受到幅度鑒別器2發(fā)出的阻止激光器4輸出信號的制約即如果幅度鑒別器2發(fā)出的阻止激光器4輸出信號在先，則接通開關(guān)4也不能使激光器4輸出激光；如接通開關(guān)4使激光器4輸出在先，只要幅度鑒別器2發(fā)出阻止激光器4輸出信號一出現(xiàn)，即使開關(guān)4不關(guān)斷，該信號也會通過激光輸出控制器3立即停止激光器4輸出激光。該第六實施例的具體結(jié)構(gòu)示意圖參見圖7。
最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種激光傳輸安全防護(hù)裝置，其特征在于，包括一用于接收反饋散射光信號的接收器，該接收器的輸出端連接一用于對接收到的光信號的幅度進(jìn)行鑒別并發(fā)出報警信號的幅度鑒別器，該幅度鑒別器的輸出端連接一用于控制激光器的激光輸出控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光傳輸安全防護(hù)裝置，其特征在于，所述接收器中的光通道中設(shè)有濾光片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光傳輸安全防護(hù)裝置，其特征在于，所述接收器為選通放大器。
4.一種具有上述權(quán)利要求1-3任一所述的裝置的激光發(fā)生設(shè)備，包括激光器、對所述激光器輸出的激光進(jìn)行耦合的第一光纖，其特征在于，還包括一用于傳輸散射激光的光反饋通道，該光反饋通道設(shè)有用于將散射激光傳輸?shù)剿鼋邮掌鞯纳⑸浼す獬隹凇?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光發(fā)生設(shè)備，其特征在于，所述光反饋通道為將所述散射激光傳送到所述接收器的第二光纖。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光發(fā)生設(shè)備，其特征在于，所述光反饋通道由內(nèi)窺鏡、設(shè)在內(nèi)窺鏡中的用于接收散射激光的第三光纖、以及以及側(cè)向連通該內(nèi)窺鏡尾部的光纜組成；所述第一光纖穿設(shè)在所述內(nèi)窺鏡的鏡鞘中，且第一光纖的激光出口設(shè)置在所述內(nèi)窺鏡的頂端；所述第三光纖的散射激光入口設(shè)置在所述內(nèi)窺鏡的頂端，散射激光出口設(shè)置在所述光纜與所述與內(nèi)窺鏡側(cè)向連通端內(nèi)；所述光纜的另一端設(shè)有照明光源；所述散射激光出口開設(shè)在所述照明光源的外殼上，并且在該照明光源內(nèi)位于所述散射激光出口處設(shè)有透反部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光發(fā)生設(shè)備，其特征在于，所述透反部件為第四光纖，該第四光纖的入口設(shè)置于反饋散射激光從所述光纜輸出的位置，該第四光纖的出口穿過所述散射激光出口與所述接收器連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的激光發(fā)生設(shè)備，其特征在于，所述透反部件或第四光纖為獨立部件，該獨立部件位于所述光纜所述照明光源之間的光路中。
9.根據(jù)權(quán)利要求4-7任一所述的激光發(fā)生設(shè)備，其特征在于，還包括一用于發(fā)射連續(xù)可見光波段指示激光的指示激光器和一用于將連續(xù)的指示激光調(diào)制為脈沖激光的調(diào)制器，以及將該指示激光反射傳輸?shù)剿龅谝还饫w的第二反射部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求4-7任一所述的激光發(fā)生設(shè)備，其特征在于，還包括一用于所述探測所述第一光纖的工作狀態(tài)的激光器，該激光器是一發(fā)射低功率近紅外波段的脈沖激光器。
專利摘要本實用新型提供了一種激光傳輸安全防護(hù)裝置及激光發(fā)生設(shè)備，激光傳輸安全防護(hù)裝置包括一接收反饋散射光信號的接收器，該接收器的輸出端連接一用于對接收到的光信號的幅度進(jìn)行鑒別并發(fā)出報警信號的幅度鑒別器，該幅度鑒別器的輸出端連接一用于控制激光器的激光輸出控制器；激光發(fā)生設(shè)備包括激光器、對所述激光器輸出的激光進(jìn)行耦合的第一光纖，還包括一用于傳輸散射激光的光反饋通道，該光反饋通道設(shè)有用于將散射激光傳輸?shù)剿鼋邮掌鞯纳⑸浼す獬隹?，并與激光傳輸安全防護(hù)裝置形成一個整體。通過本實用新型，能夠在光纖發(fā)生意外折斷時，立即阻止激光器輸出激光，從而有效避免了從光纖折斷處輻射的激光對人體或設(shè)備造成意外傷害。
文檔編號A61N5/067GK2884231SQ200620004568
公開日2007年3月28日 申請日期2006年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月10日
發(fā)明者梁志遠(yuǎn) 申請人:北京光電技術(shù)研究所