專利名稱：激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體激光器應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種高功率半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)，適用于激光醫(yī)療。
背景技術(shù)：
激光醫(yī)療作為激光應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，發(fā)展非常迅速，逐步走向成熟。半導(dǎo)體激光器因具有體積小、重量輕、壽命長、功耗低、波長覆蓋廣的特點(diǎn)，特別適用于醫(yī)療設(shè)備的制造。目前商業(yè)應(yīng)用的激光脫毛系統(tǒng)有紅寶石激光器(波長694nm)，翠綠寶石激光器 (波長755nm),半導(dǎo)體激光器(波長810nm)和調(diào)Q摻釹乾招石槽石激光器(波長1064nm)。其中半導(dǎo)體激光器脫毛已被證實(shí)是一種安全和有效的激光脫毛方式。據(jù)估計(jì)，2010年內(nèi)全球范圍內(nèi)進(jìn)行的激光脫毛手術(shù)達(dá)500萬人次。半導(dǎo)體激光在美容領(lǐng)域的另一個重要應(yīng)用是皮膚重建手術(shù)，用于除皺、嫩膚。激光被真皮膠原組織中的水分吸收，產(chǎn)生熱效應(yīng)，刺激膠原蛋白的再生和重塑，使皮膚變得光滑細(xì)嫩，恢復(fù)彈性。此外，激光還可用于治療雀斑、外傷性色素沉著、祛除紋身、紋眉、眼線等黑、藍(lán)色素病變眼科中最常用的的熱源是半導(dǎo)體激光器，半導(dǎo)體激光器可用于治療各種難治性青光眼、硅油注入術(shù)后難治性高眼壓，以及視網(wǎng)膜的光凝和固定等。隨著半導(dǎo)體激光技術(shù)的發(fā)展成熟，自身特有的優(yōu)勢不斷增大，其在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷拓展，幾乎覆蓋了其它激光器的應(yīng)用范圍。它不僅彌補(bǔ)了高能CO激光不易光纖傳輸、操作不便的缺點(diǎn)，而且彌補(bǔ)了燈泵浦固體激光器效率低、散熱麻煩的缺點(diǎn)，有望成為醫(yī)用激光的主流。中國專利授權(quán)公告號為CN1452465公開了日本雅芒有限公司實(shí)用新型的激光脫毛裝置。該裝置采用輸出功率5mW-1500mw,波長600nm-1600nm的半導(dǎo)體激光器進(jìn)行脫毛，因?yàn)橄到y(tǒng)輸出功率低，光斑尺寸小，波長輸出也不可調(diào)，脫毛效率非常低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述背景技術(shù)的缺點(diǎn)，提供激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，通過接觸窗可以直接與皮膚接觸。本發(fā)明的技術(shù)方案如下激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，包括由多個半導(dǎo)體激光器疊加形成的半導(dǎo)體激光器陣列、位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導(dǎo)、位于光波導(dǎo)出光口端的凸臺形的透明的接觸窗、以及用以對接觸窗進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻的制冷塊；所述制冷塊分為基底部和位于基底部上方的中空型頭部，該中空型頭部的前部將接觸窗的側(cè)壁整體貼合扣緊；光波導(dǎo)出光口端位于中空型頭部的空腔，并與中空型頭部的內(nèi)壁之間留有空隙；在制冷塊的基底部下方設(shè)置熱電半導(dǎo)體制冷器，熱電半導(dǎo)體制冷器(TEC)下方設(shè)置有第一通水塊；半導(dǎo)體激光器陣列安裝有用于散熱的第二通水塊；上述光波導(dǎo)通過安裝于第一通水塊或制冷塊基底部上的一對槽型固定塊夾持固定，該對槽型固定塊通過螺釘穿接固定，光波導(dǎo)與固定塊的接觸面上設(shè)置有中心為空的墊片?；谏鲜龌炯夹g(shù)方案，本發(fā)明還做了如下優(yōu)化限定和改進(jìn)。上述墊片為柔性材料。(聚甲醛、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、硫化橡膠) 上述第一通水塊與第二通水塊內(nèi)的液冷通道可以各自獨(dú)立，也可以相串聯(lián)。上述光波導(dǎo)整體為圓柱、圓臺、棱柱或棱臺形。上述光波導(dǎo)位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端，距離半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面O. 5~5. O 暈米。上述接觸窗的材料可以是藍(lán)寶石或者K9玻璃、石英玻璃、金剛石等。上述制冷塊的材料可以是金屬材料，如銅，鋁，鐵，鍍金銅，鍍金鋁，不銹鋼等，也可以是金剛石。上述第一通水塊和第二通水塊的材料可以是銅，鋁，不銹鋼，硬質(zhì)陽極化鋁，塑料。上述的半導(dǎo)體激光器是將激光器芯片封裝在芯片熱沉上，芯片熱沉可以是微通道熱沉、宏通道熱沉或者金屬塊；激光器芯片可以是單發(fā)光點(diǎn)芯片，也可以是多發(fā)光點(diǎn)芯片。上述的半導(dǎo)體激光器陣列的底部設(shè)置有絕緣層，通過該絕緣層安裝固定于第二通水塊上。本發(fā)明具有以下有益效果I、通常半導(dǎo)體激光器陣列中巴條快軸方向的快軸發(fā)散角為30 40度，慢軸發(fā)散角為5 10度；使用光波導(dǎo)傳輸激光，限制光束發(fā)散,光束在光波導(dǎo)內(nèi)通過多次反射,最終出射的光斑被勻化，因此得到均勻光斑。2、采用獨(dú)特的制冷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得與皮膚直接接觸的工作端面溫度能夠接近冰點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定。3、采用熱電半導(dǎo)體制冷器(TEC)作為冷卻源，調(diào)節(jié)制冷塊的溫度對接觸窗進(jìn)行制冷，冷卻溫度可低至5°C左右(冰點(diǎn))，有效減小了治療時的痛楚。4、匹配設(shè)置具有液冷通道的通水塊，散熱效率高；另外，熱電半導(dǎo)體制冷器下的通水塊也可以與半導(dǎo)體激光器陣列等其他部件的液冷通道整體構(gòu)成一個串聯(lián)通道，半導(dǎo)體激光器陣列和半導(dǎo)體熱電制冷器(TEC)冷卻水路為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過通水塊連接，結(jié)構(gòu)簡單，克服了傳統(tǒng)并聯(lián)水路各支路水路不可控制的缺點(diǎn)，有效保證了半導(dǎo)體激光器的冷卻，使得激光器工作更穩(wěn)定可靠。5、接觸窗采用凸臺設(shè)計(jì)，杜絕了治療時輔助物品如冷凝膠等的進(jìn)入，使得激光器工作更穩(wěn)定可靠；同時接觸窗更換簡便，使用時能夠與皮膚貼合，接觸部溫度接近冰點(diǎn)，既有效地保護(hù)了正常皮膚不受熱損傷，減輕疼痛，又可增加治療能量，提高療效；同時接觸窗下壓皮膚，使毛囊倒伏，使激光的吸收量增加30% -40%。6、光波導(dǎo)通過固定塊夾持固定，光波導(dǎo)與固定塊的接觸部為豎直平面或水平平面，以利于穩(wěn)定夾持固定，固定塊可設(shè)置于制冷塊基底部和/第一通水塊上。
7、在固定塊與光波導(dǎo)間設(shè)置墊片，兩個固定塊通過螺釘連接固定，防止固定塊將光波導(dǎo)壓碎；墊片中心為空，連接固定塊和光波導(dǎo)，減小墊片與光波導(dǎo)接觸面積，不影響光波導(dǎo)內(nèi)的激光進(jìn)行全反射。空氣的折射率比光波導(dǎo)的折射低，所以半導(dǎo)體激光器所發(fā)出的激光通過光波導(dǎo)后進(jìn)行多次全反射，墊片中心為空不影響使通過光波導(dǎo)內(nèi)的激光進(jìn)行全反射，若墊片不是中空型，則墊片的折射率比光波導(dǎo)折射率大時，則影響通過光波導(dǎo)內(nèi)的激光進(jìn)行全反射。


圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為上、下夾持的示意圖；圖3為左、右夾持的示意圖； 圖4為本發(fā)明制冷塊與接觸窗連接方式圖。附圖標(biāo)號說明1半導(dǎo)體激光器陣列；2光波導(dǎo)；3接觸窗；4制冷塊；5半導(dǎo)體熱電制冷器；6第一通水塊；7激光器芯片；8芯片熱沉；9進(jìn)水口 ；10出水口 ；11中空墊片；12第一固定塊；13第二固定塊；14第二通水塊；15絕緣層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖I所示，本發(fā)明的激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，包括由多個半導(dǎo)體激光器疊加形成的半導(dǎo)體激光器陣列I、位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導(dǎo)2、位于光波導(dǎo)出光口端的凸臺形的透明的接觸窗3、以及用以對接觸窗進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻的制冷塊4。制冷塊4分為基底部和位于基底部上方的中空型頭部，該中空型頭部的前部將接觸窗3的側(cè)壁整體貼合扣緊；光波導(dǎo)出光口端位于中空型頭部的空腔，并與中空型頭部的內(nèi)壁之間留有空隙。在制冷塊4的基底部下方設(shè)置熱電半導(dǎo)體制冷器5，熱電半導(dǎo)體制冷器(TEC)下方設(shè)置有第一通水塊6 ;半導(dǎo)體激光器陣列安裝有用于散熱的第二通水塊14。第一通水塊與第二通水塊內(nèi)的液冷通道可以各自獨(dú)立，最好相串聯(lián)。這樣，冷卻介質(zhì)由進(jìn)水口 9進(jìn)入，由出水口 10流出。通水塊的較佳選材為銅，鋁，不銹鋼，硬質(zhì)陽極化鋁或塑料。光波導(dǎo)通過安裝于第一通水塊6或制冷塊基底部上的一對槽型固定塊12、13夾持固定，該對槽型固定塊通過螺釘穿接固定，光波導(dǎo)與固定塊的接觸面上設(shè)置有中心為空的墊片。該墊片的具體形式可以類似于墊圈，也可以是橫截面為多邊形框、橢圓框的結(jié)構(gòu)。該中空墊片為柔性材料，較佳選材為聚甲醛、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺或硫化橡膠。光波導(dǎo)位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端，距離半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面O. 5~5. O 暈米。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要，光波導(dǎo)2的材料可以是金屬，則光波導(dǎo)為空心，且光波導(dǎo)內(nèi)四個面均鍍有反射膜；光波導(dǎo)的材料也可以是透明材料，如玻璃、樹脂、藍(lán)寶石、金剛石等，則光波導(dǎo)既可以為實(shí)心，也可以為空心。如需要進(jìn)一步提高能量密度，光波導(dǎo)2可以采用具有光束匯聚作用的棱臺形或圓臺形。
接觸窗的材料可以是藍(lán)寶石或者K9玻璃、石英玻璃、金剛石等。制冷塊的材料可以是金屬材料，如銅，鋁，鐵，鍍金銅，鍍金鋁，不銹鋼等，也可以是金剛石。
半導(dǎo)體激光器可以是將激光器芯片封裝在芯片熱沉上，芯片熱沉可以是微通道熱沉、宏通道熱沉或者金屬塊；激光器芯片可以是單發(fā)光點(diǎn)芯片，也可以是多發(fā)光點(diǎn)芯片。半導(dǎo)體激光器陣列的底部設(shè)置有絕緣層15，通過該絕緣層安裝固定于第二通水塊上。若采用本發(fā)明進(jìn)行激光脫毛，則半導(dǎo)體激光器陣列I的輸出功率為200W以上即可。
權(quán)利要求
1.激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于包括 由多個半導(dǎo)體激光器疊加形成的半導(dǎo)體激光器陣列、 位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導(dǎo)、 位于光波導(dǎo)出光口端的凸臺形的透明的接觸窗、以及 用以對接觸窗進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻的制冷塊； 所述制冷塊分為基底部和位于基底部上方的中空型頭部，該中空型頭部的前部將接觸窗的側(cè)壁整體貼合扣緊；光波導(dǎo)出光口端位于中空型頭部的空腔,并與中空型頭部的內(nèi)壁 之間留有空隙； 在制冷塊的基底部下方設(shè)置熱電半導(dǎo)體制冷器，熱電半導(dǎo)體制冷器下方設(shè)置有第一通水塊；半導(dǎo)體激光器陣列安裝有用于散熱的第二通水塊； 所述光波導(dǎo)通過安裝于第一通水塊或制冷塊基底部上的一對槽型固定塊夾持固定，該對槽型固定塊通過螺釘穿接固定，光波導(dǎo)與固定塊的接觸面上設(shè)置有中心為空的墊片。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述墊片為柔性材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述第一通水塊與第二通水塊內(nèi)的液冷通道各自獨(dú)立或者相串聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述光波導(dǎo)整體為圓柱、圓臺、棱柱或棱臺形。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述光波導(dǎo)位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端，距離半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面O. 5-5. O毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述接觸窗的材料為藍(lán)寶石、K9玻璃、石英玻璃或者金剛石。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述制冷塊的材料為銅，鋁，鐵，鍍金銅，鍍金鋁，不銹鋼或金剛石。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述第一通水塊和第二通水塊的材料為銅，鋁，不銹鋼，硬質(zhì)陽極化鋁或塑料。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述的半導(dǎo)體激光器是將激光器芯片封裝在芯片熱沉上，芯片熱沉為微通道熱沉、宏通道熱沉或者金屬塊；激光器芯片為單發(fā)光點(diǎn)芯片或多發(fā)光點(diǎn)芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于所述的半導(dǎo)體激光器陣列的底部設(shè)置有絕緣層，半導(dǎo)體激光器陣列經(jīng)該絕緣層安裝固定于第二通水塊上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其接觸窗可以直接與皮膚接觸。該激光醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體激光器陣列、位于半導(dǎo)體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導(dǎo)、位于光波導(dǎo)出光口端的凸臺形的透明的接觸窗、以及用以對接觸窗進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻的制冷塊；制冷塊分為基底部和位于基底部上方的中空型頭部，該中空型頭部的前部將接觸窗的側(cè)壁整體貼合扣緊；光波導(dǎo)出光口端位于中空型頭部的空腔，并與中空型頭部的內(nèi)壁之間留有空隙；光波導(dǎo)通過一對槽型固定塊夾持固定，光波導(dǎo)與固定塊的接觸面上設(shè)置有中心為空的墊片。本發(fā)明采用獨(dú)特的制冷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得與皮膚直接接觸的工作端面溫度能夠接近冰點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定。
文檔編號A61B18/20GK102961185SQ20121048007
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者劉興勝, 戴曄, 孫堯, 吳迪, 宗恒軍, 同理順 申請人:西安炬光科技有限公司