背景

本公開(kāi)總體上涉及激光束產(chǎn)生領(lǐng)域，并且更具體地說(shuō)，涉及用于弱激光束產(chǎn)生的系統(tǒng)和方法。已知的弱激光器產(chǎn)生源于二極管的光束，所述光束具有約5mw/cm²(毫瓦/厘米²)至約5w/cm²、諸如5mw/cm²至約1w/cm²的初始輻照度。“輻照度”是指每單位時(shí)間、每單位面積的激光輻射功率或能量。輻照度也可以稱為“功率密度”。激光束傾向于具有窄的截面。然而，在一些應(yīng)用中，尤其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，在大的面積內(nèi)應(yīng)用激光束可能是有益的。

原始激光束可能缺乏相干性和/或可能太窄以致無(wú)法有效地應(yīng)用到大的面積。此外，原始激光輻射可能具有如果被引導(dǎo)到敏感組織(諸如眼睛)中則可能對(duì)人造成傷害的高的峰值輻照度。作為另一個(gè)缺點(diǎn)，尤其是對(duì)于人類不可見(jiàn)的紅外(ir)激光束，可能難以確定激光指向哪里，從而增加了意外地將激光引導(dǎo)到敏感組織中的風(fēng)險(xiǎn)。

概述

本文描述可以克服上述缺陷中的一個(gè)或多個(gè)的方法和設(shè)備。一種手持式弱激光設(shè)備包括激光二極管，其被構(gòu)造來(lái)生成沿著激光路徑傳播的紅外(ir)激光輻射。一個(gè)或多個(gè)矯正透鏡定位在激光路徑中并被構(gòu)造來(lái)接收從中穿過(guò)的ir激光輻射。一個(gè)或多個(gè)矯正透鏡單獨(dú)地或組合地進(jìn)一步被構(gòu)造來(lái)矯正ir激光輻射的像散并使ir激光輻射準(zhǔn)直。發(fā)散透鏡在激光路徑中定位在一個(gè)或多個(gè)矯正透鏡之后，并且被構(gòu)造來(lái)接收從中穿過(guò)的ir激光輻射并在ir激光輻射穿過(guò)一個(gè)或多個(gè)矯正透鏡之后使ir激光輻射發(fā)散。前透鏡在激光路徑中定位在發(fā)散透鏡之后，并且被構(gòu)造來(lái)接收從中穿過(guò)的ir激光輻射并在ir激光輻射穿過(guò)發(fā)散透鏡之后使ir激光輻射準(zhǔn)直。

一種弱激光束產(chǎn)生方法包括：使用激光二極管，生成具有像散的ir激光輻射并且使ir激光輻射沿著激光路徑傳播。定位在激光路徑中的一個(gè)或多個(gè)矯正透鏡用于接收從中穿過(guò)的ir激光輻射，并且單獨(dú)地或組合地使用一個(gè)或多個(gè)矯正透鏡來(lái)矯正ir激光輻射的像散并使ir激光輻射準(zhǔn)直。所述方法包括：使用在激光路徑中定位在一個(gè)或多個(gè)矯正透鏡之后的發(fā)散透鏡，接收從中穿過(guò)的ir激光輻射并且在ir激光輻射穿過(guò)一個(gè)或多個(gè)矯正透鏡之后使ir激光輻射發(fā)散。在激光路徑中定位在發(fā)散透鏡之后的前透鏡接收從中穿過(guò)的ir激光輻射并在ir激光輻射穿過(guò)發(fā)散透鏡之后使ir激光輻射準(zhǔn)直。

另一種弱激光束產(chǎn)生方法包括：在第一組時(shí)間段期間重復(fù)地引導(dǎo)ir激光輻射穿過(guò)一系列透鏡。所述方法還包括：在第二組時(shí)間段期間重復(fù)地引導(dǎo)可見(jiàn)激光輻射穿過(guò)所述一系列透鏡，第一組時(shí)間段中的每個(gè)時(shí)間段不同于第二組時(shí)間段中的每個(gè)時(shí)間段。在所述方法中，所述一系列透鏡通過(guò)以下方式提高對(duì)應(yīng)于ir激光輻射、可見(jiàn)激光輻射或兩者的所接收激光輻射的準(zhǔn)直度，這提高了其相干性：使所接收激光輻射準(zhǔn)直并矯正所接收激光輻射的像散，從而形成矯正激光輻射。所述一系列透鏡放大矯正激光輻射的截面，從而形成放大激光輻射。所述一系列透鏡還使放大激光輻射準(zhǔn)直。

已經(jīng)討論的特征、功能和益處可以在各種實(shí)施方案中單獨(dú)地實(shí)現(xiàn)，或可以在又其他實(shí)施方案中組合起來(lái)，進(jìn)一步細(xì)節(jié)可以參考以下描述和附圖看出。

附圖簡(jiǎn)述

下文參照以下附圖描述一些實(shí)施方案。

圖1a描繪一種弱激光設(shè)備；

圖1b描繪原始激光輻射的截面；

圖1c描繪矯正激光輻射152的截面；

圖1d描繪高相干性激光輻射156的截面；

圖2描繪另一種弱激光設(shè)備；

圖3描繪示出用于操作第一激光二極管和第二激光二極管的分時(shí)工作周期的時(shí)序圖；

圖4描繪向區(qū)域施加具有提高相干性的弱激光；

圖5a-5c描繪具有可互換前透鏡組件的弱激光設(shè)備；

圖6-9是示出不同激光束擴(kuò)展水平下的光學(xué)性能的輻照度分布圖，單位為w/cm²；

圖10是一種弱激光束產(chǎn)生方法的流程圖；并且

圖11是另一種弱激光束產(chǎn)生方法的流程圖。

詳述

參考圖1a，描繪弱激光設(shè)備并總體上將其指定為100。設(shè)備100包括激光源110、矯正透鏡120、分散透鏡130和前透鏡140。矯正透鏡120、分散透鏡130和前透鏡140一起組成光學(xué)系統(tǒng)的一系列透鏡，所述光學(xué)系統(tǒng)分兩級(jí)使激光束準(zhǔn)直并且在兩級(jí)之間擴(kuò)展激光束的截面，從而提高激光束的相干性。

激光源110可包括激光二極管112。激光二極管112可以是紅外(ir)激光二極管，諸如近紅外(nir)激光二極管。例如，激光二極管112可被構(gòu)造來(lái)生成在電磁波譜的ir區(qū)域中、諸如在nir區(qū)域(750nm至6,000nm)中的原始激光輻射150。原始激光輻射150可具有約800nm至約850nm的波長(zhǎng)。原始激光輻射150的精確波長(zhǎng)范圍可取決于與激光二極管112相關(guān)聯(lián)的制造變化公差。

由于激光二極管112的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，原始激光輻射150可以是發(fā)散的。例如，激光二極管112可能缺少用于使原始激光輻射150成形或?qū)ζ溥M(jìn)行引導(dǎo)的透鏡或偏轉(zhuǎn)器。原始激光輻射可包括像散并且可能缺少相干性，如參考圖1b進(jìn)一步描述的。像散可產(chǎn)生在一個(gè)方向上以較小角度(例如，5°至7°)發(fā)散并且在另一個(gè)垂直方向上以更大角度(例如，30°至40°)發(fā)散的輻射。

原始激光輻射150可沿著穿過(guò)所述一系列透鏡120-140中的每一個(gè)的激光路徑160傳播。例如，透鏡120-140中的每一個(gè)可沿著激光路徑160對(duì)準(zhǔn)，使得原始激光輻射150穿過(guò)透鏡120-140中的每一個(gè)。

矯正透鏡120在激光路徑160中可定位在激光二極管112與發(fā)散透鏡130之間，并且可被構(gòu)造來(lái)矯正原始激光輻射150的像散并使原始激光輻射150準(zhǔn)直，從而形成矯正激光輻射152。矯正透鏡120可進(jìn)一步被構(gòu)造來(lái)通過(guò)使矯正激光輻射152的截面成圓形來(lái)矯正原始激光輻射150。為了矯正像散和執(zhí)行準(zhǔn)直，矯正透鏡120可以是圓柱形或超環(huán)面透鏡。矯正透鏡120可以進(jìn)一步是非球面的，包括減少球面像差或光學(xué)像差的非球面元件，以便向原始激光輻射150提供進(jìn)一步矯正和相干性。設(shè)備100還可以包括第二矯正透鏡，如參考圖2所述。

發(fā)散透鏡130可被構(gòu)造來(lái)擴(kuò)展矯正激光輻射152的截面，從而形成擴(kuò)展的激光輻射154。發(fā)散透鏡130可進(jìn)一步被構(gòu)造來(lái)對(duì)矯正激光輻射152執(zhí)行另外的矯正。例如，發(fā)散透鏡130可以是非球面的，包括減少球面像差或光學(xué)像差的非球面元件，以便調(diào)整矯正激光輻射152以提高相干性。

前透鏡140可以是被構(gòu)造來(lái)使擴(kuò)展的激光輻射154準(zhǔn)直以形成高相干性激光輻射156的準(zhǔn)直透鏡。原始激光輻射150擴(kuò)展的程度可以是基于前透鏡140與發(fā)散透鏡130之間的距離。例如，前透鏡140與發(fā)散透鏡130之間的較大距離可導(dǎo)致原始激光輻射150的較大擴(kuò)展和高相干性激光輻射156的較大直徑。因此，發(fā)散透鏡130和前透鏡140一起制成光束擴(kuò)展器，所述光束擴(kuò)展器與光束擴(kuò)展成比例地提高矯正激光輻射152的光束相干性。前透鏡140與發(fā)散透鏡130之間的距離可以是可調(diào)整的。作為非限制性實(shí)例，前透鏡140可包括在前透鏡組件中，所述前透鏡組件可與包括另一個(gè)前透鏡的至少一個(gè)其他前透鏡組件互換，如參考圖5a-5c進(jìn)一步描述的。前透鏡140可以是非球面的，包括減少球面像差或光學(xué)像差的非球面元件，以便對(duì)擴(kuò)展的激光輻射154執(zhí)行另外的矯正，并且從而提高高相干性激光輻射156的相干性。

在操作過(guò)程中，激光二極管112可生成原始激光輻射150。原始激光輻射150可沿著激光路徑160傳播并在矯正透鏡120處被接收。矯正透鏡120可矯正原始激光輻射150的像散并使原始激光輻射150準(zhǔn)直以形成矯正激光輻射152。矯正激光輻射152可在發(fā)散透鏡130處被接收。發(fā)散透鏡130可通過(guò)形成擴(kuò)展的激光輻射154來(lái)擴(kuò)展矯正激光輻射152的截面。擴(kuò)展的激光輻射154可在前透鏡140處被接收。前透鏡140可使擴(kuò)展的激光輻射154準(zhǔn)直以形成高相干性激光輻射156。

與設(shè)備100相關(guān)聯(lián)的益處是：與不通過(guò)一系列透鏡(諸如，透鏡120-140)擴(kuò)展激光輻射的弱激光裝置相比，高相干性激光輻射156的面積相可更大。由于擴(kuò)展，與不包括兩級(jí)準(zhǔn)直(諸如兩級(jí)準(zhǔn)直且級(jí)之間具有光束擴(kuò)展)的弱激光裝置相比，高相干性激光輻射156可具有更好的相干性。通過(guò)使用所述一系列透鏡120-140首先矯正并準(zhǔn)直并且然后發(fā)散并準(zhǔn)直原始激光輻射150，設(shè)備100可產(chǎn)生與未擴(kuò)展的激光輻射相比顯著地更準(zhǔn)直且更具相干性的高相干性激光輻射(例如，高相干性激光輻射156)。

例如，與未擴(kuò)展的激光輻射相比，高相干性激光輻射156的相干性可提高至少與擴(kuò)展相同的系數(shù)。為了說(shuō)明，5x擴(kuò)展可產(chǎn)生至少5x的相干性提高。相干性可進(jìn)一步通過(guò)由矯正透鏡120和/或由所述一系列透鏡120-140中的任一個(gè)的非球面形狀造成的光學(xué)矯正來(lái)提高。

在設(shè)備100用于向傷口施加激光輻射的應(yīng)用中，與不使用透鏡來(lái)提高相干性的裝置相比，高相干性激光輻射156的提高相干性更有效地增強(qiáng)血液流動(dòng)和/或刺激愈合。例如，向傷口施加激光輻射可提高血管柔性和/或降低血液中的糖血紅蛋白。激光輻射因此可用于刺激傷口的愈合，諸如在糖尿病患者的情況下。

與設(shè)備100相關(guān)聯(lián)的另一個(gè)益處在于：通過(guò)擴(kuò)展原始激光輻射150的截面以產(chǎn)生高相干性激光輻射156，與在原始激光輻射的矯正和準(zhǔn)直之后不擴(kuò)展激光輻射的弱激光裝置相比，高相干性激光輻射156可具有更低的峰值輻照度。如果高相干性激光輻射156被無(wú)意地引導(dǎo)到某人的眼睛中，更低的峰值輻照度可降低傷害的風(fēng)險(xiǎn)。

與未擴(kuò)展的激光輻射相比，高相干性激光輻射156還可具有更均勻的輻照度分布。更均勻的輻照度分布可使得激光輻射能夠更平均地被施加在應(yīng)用區(qū)域上。參考圖6-9進(jìn)一步描述具體的輻照度分布益處。受益于本公開(kāi)的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明白設(shè)備100的其他益處。

參考圖1b，描繪原始激光輻射150的所示截面并總體上將其指定為170。截面170可對(duì)應(yīng)于圖1a的所指示截面1b并且可垂直于激光路徑160。盡管圖1b將截面170描繪為具有限定的邊界，但是應(yīng)理解，截面170表示原始激光輻射150的輻照度分布的形狀并且不是原始激光輻射150的物理邊界。例如，圖1b的橢圓形的邊界可表示原始激光輻射150的輻照度的不同于絕對(duì)截止的急劇下降。

如圖1b中所描繪的，原始激光輻射150可以是原始激光輻射并且因此其形狀可以是橢圓的。例如，截面170可包括短軸線172和長(zhǎng)軸線174。由于原始激光輻射150擴(kuò)展，短軸線172和長(zhǎng)軸線174的長(zhǎng)度可根據(jù)截面170與激光二極管112之間的距離改變。截面170的橢圓形狀表示由于激光二極管112所使用的結(jié)構(gòu)和生成過(guò)程而在原始激光輻射150中出現(xiàn)的像散。

參考圖1c，描繪矯正激光輻射152的所示截面并總體上將其指定為180。截面180可對(duì)應(yīng)于圖1a的所指示截面1c并且可垂直于激光路徑160。應(yīng)理解，截面180表示矯正激光輻射152的輻照度分布的形狀。截面180的直徑182可以是基于矯正透鏡120的形狀和大小。直徑182可進(jìn)一步取決于矯正透鏡120與激光二極管112之間的距離。矯正透鏡120與激光二極管112之間的距離可使得直徑182為約8mm。這可以是近似值，因?yàn)橹睆?82的精確值可進(jìn)一步取決于與矯正透鏡120、激光二極管112或兩者相關(guān)聯(lián)的制造公差。

參考圖1d，描繪高相干性激光輻射156的所示截面并總體上將其指定為190。截面190可對(duì)應(yīng)于圖1a的所指示截面1d并且可垂直于激光路徑160。應(yīng)理解，截面190表示高相干性激光輻射156的輻照度分布的形狀。由于高相干性激光輻射156已經(jīng)由發(fā)散透鏡130和前透鏡140放大并準(zhǔn)直，因此截面的直徑192可大于截面180的直徑182。

直徑192的值可取決于前透鏡140與發(fā)散透鏡130之間的距離。例如，前透鏡140與發(fā)散透鏡130之間的較大距離可導(dǎo)致直徑192的較大值。直徑192可通過(guò)在與發(fā)散透鏡130相距另一個(gè)距離處利用另一個(gè)可互換透鏡選擇性地替換前透鏡140來(lái)選擇，如參考圖5a-5b所描述的。為了說(shuō)明，直徑192可通過(guò)利用透鏡替換前透鏡140、使得截面190具有2cm²、4cm²、6cm²的面積或另一個(gè)面積來(lái)選擇。

如上文所解釋的，通過(guò)擴(kuò)展到更大直徑，與原始激光輻射150和/或矯正激光輻射152相比，高相干性激光輻射156可具有更好的準(zhǔn)直度和更好的相干性。與具有直徑182的截面180相比，擴(kuò)展直徑192可進(jìn)一步產(chǎn)生更低峰值輻照度和更均勻的輻照度分布。

參考圖2，描繪弱激光治療設(shè)備并總體上將其指定為200。設(shè)備200包括第一激光二極管212、第二激光二極管214以及二向色組合器216。所述設(shè)備還包括第一矯正透鏡222、第二矯正透鏡224、發(fā)散透鏡230以及前透鏡240，它們一起形成一系列透鏡222-240以便擴(kuò)展來(lái)自第一激光二極管212或第二激光二極管214的激光輻射，從而產(chǎn)生高相干性激光束。類似于圖1的設(shè)備100，發(fā)散透鏡230和前透鏡240一起制成光束擴(kuò)展器，所述光束擴(kuò)展器被構(gòu)造來(lái)與光束擴(kuò)展成比例地提高矯正激光輻射的光束相干性。因此，透鏡120-140還可以與圖2中的第一激光二極管212、第二激光二極管214和二向色組合器216一起使用。

第一激光二極管212可被構(gòu)造來(lái)生成沿著第一激光路徑260的第一激光輻射。第一激光二極管212可以是ir或nir激光二極管，其被構(gòu)造來(lái)生成在電磁波譜的ir區(qū)域或nir區(qū)域中的第一激光輻射。第一激光輻射可具有約800nm至約850nm的波長(zhǎng)。第一激光輻射的精確波長(zhǎng)范圍可取決于與第一激光二極管212相關(guān)聯(lián)的制造變化公差。

第二激光二極管214可被構(gòu)造來(lái)生成沿著第二激光路徑262的第二激光輻射。第二激光輻射的波長(zhǎng)可在電磁波譜的可見(jiàn)部分中。由第二激光二極管214生成的第二激光輻射可具有約480nm至約530nm的波長(zhǎng)。例如，波長(zhǎng)可對(duì)應(yīng)于近似480nm的太陽(yáng)光譜輻照率的峰值。替代地，例如，第二激光二極管214可以是綠色可見(jiàn)激光二極管，其被構(gòu)造來(lái)生成在電磁波譜的綠色可見(jiàn)區(qū)域(諸如處于近似525nm的波長(zhǎng))中的第二激光輻射。精確波長(zhǎng)可取決于與第二激光二極管214相關(guān)聯(lián)的制造變化公差。通過(guò)對(duì)應(yīng)于太陽(yáng)光譜輻照率或綠色可見(jiàn)區(qū)域的峰值，理論上，來(lái)自第二激光二極管214的輻射在設(shè)備200用于向傷口施加激光輻射的應(yīng)用中可具有治愈作用。

二向色組合器216可被構(gòu)造來(lái)通過(guò)使第二激光路徑262轉(zhuǎn)向來(lái)組合第一激光路徑260和第二激光路徑262。例如，二向色組合器216可反射由第二激光二極管214生成的第二激光輻射并且對(duì)由第一激光二極管121生成的第一激光輻射是透明的。例如，二向色組合器基于在二向色組合器處接收的激光輻射的波長(zhǎng)可以是反射的或透明的。此外，二向色組合器216可定位在第一激光路徑260和第二激光路徑262的交匯點(diǎn)處。二向色組合器216相對(duì)于第一激光路徑260和第二激光路徑262的角度可引起第二激光輻射被反射，使得第二激光路徑262被轉(zhuǎn)向成沿著第一激光路徑260。因?yàn)榈谝患す廨椛浯┻^(guò)二向色組合器216而不被反射，第一激光路徑260可保持不受干擾。因此，第一激光路徑260和第二激光路徑262兩者可沿著相同路徑被引導(dǎo)穿過(guò)所述一系列透鏡222-240。

第一激光二極管212和第二激光二極管214可由控制器218控制?？刂破骺蛇x擇性地啟動(dòng)第一激光二極管212和第二激光二極管214?？刂破骺稍诜謺r(shí)工作周期中操作激光二極管212、214，使得不同時(shí)啟動(dòng)它們，并且一次僅將第一激光二極管212和第二激光二極管214中的一個(gè)引導(dǎo)到所述一系列透鏡222-240中，使得輻照之間部發(fā)生干擾。參考圖3進(jìn)一步描述分時(shí)工作周期?？刂破骺砂ㄌ幚砥?，諸如中央處理單元(cpu)、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、外圍接口控制器(pic)、另一種類型的處理元件或其組合?？商娲鼗蛄硗獾兀刂破骺砂軌蛉绫疚乃龅卦诜謺r(shí)工作周期中操作激光二極管212、214的模擬定時(shí)裝置或其他電路。

第一矯正透鏡222在激光路徑260中可定位在二向色組合器216與第二矯正透鏡224之間，并且可被構(gòu)造來(lái)矯正所接收激光輻射的像散、使所接收激光輻射準(zhǔn)直或進(jìn)行兩者。為了矯正像散和/或執(zhí)行準(zhǔn)直，第一矯正透鏡222可以是圓柱形或超環(huán)面透鏡。第一矯正透鏡222可以進(jìn)一步是非球面的，以便向所接收激光輻射提供進(jìn)一步矯正和相干性。圖2將第一矯正透鏡222示出為平凸透鏡。

第二矯正透鏡224在激光路徑260中可定位在第一矯正透鏡222與發(fā)散透鏡230之間，并且可被構(gòu)造來(lái)矯正所接收激光輻射的像散、使所接收激光輻射準(zhǔn)直或進(jìn)行兩者。如同第一矯正透鏡222一樣，為了矯正像散和執(zhí)行準(zhǔn)直，第二矯正透鏡224可以是圓柱形或超環(huán)面透鏡。第二矯正透鏡224可以進(jìn)一步是非球面的，以便向所接收激光輻射提供進(jìn)一步矯正和相干性。圖2將第二矯正透鏡224示出為正彎月形透鏡。

第一矯正透鏡222和第二矯正透鏡224可一起被構(gòu)造來(lái)矯正所接收激光輻射的像散、使所接收激光輻射準(zhǔn)直或進(jìn)行兩者。例如，第一矯正透鏡222可使所接收激光輻射準(zhǔn)直，并且第二矯正透鏡224可矯正所接收激光輻射的像散?？商娲?，第一矯正透鏡222可矯正所接收激光輻射的像散，并且第二矯正透鏡224可使所接收激光輻射準(zhǔn)直。第一矯正透鏡222和第二矯正透鏡224可進(jìn)一步被構(gòu)造來(lái)矯正所接收原始激光輻射以用于形成圓形截面的光束。例如，第一矯正透鏡222、第二矯正透鏡224或兩者可被構(gòu)造來(lái)改變所接收激光輻射的形狀，從而產(chǎn)生圓形光束以供擴(kuò)展。這種光束可具有約8mm的直徑。

發(fā)散透鏡230可被構(gòu)造來(lái)擴(kuò)展從第二矯正透鏡224接收的矯正激光輻射的截面，從而形成擴(kuò)展的激光輻射。發(fā)散透鏡230可進(jìn)一步被構(gòu)造來(lái)對(duì)矯正激光輻射執(zhí)行另外的矯正。例如，發(fā)散透鏡230可以是非球面的，以便調(diào)整矯正激光輻射以提高相干性。圖2將發(fā)散透鏡230示出為雙凹透鏡。

前透鏡240可以是被構(gòu)造來(lái)使擴(kuò)展的激光輻射準(zhǔn)直以形成高相干性激光輻射的準(zhǔn)直透鏡。激光輻射擴(kuò)展的程度可以是基于前透鏡240與發(fā)散透鏡230之間的距離。前透鏡240與發(fā)散透鏡230之間的距離可以是可調(diào)整的。作為非限制性實(shí)例，前透鏡240可包括在前透鏡組件中，所述前透鏡組件可與包括另一個(gè)前透鏡的至少一個(gè)其他前透鏡組件互換，如參考圖5a-5c進(jìn)一步描述的。前透鏡240可以是非球面的，以便對(duì)擴(kuò)展的激光輻射執(zhí)行另外的矯正，并且從而提高高相干性激光輻射的相干性。圖2將前透鏡240示出為平凸透鏡。

在操作過(guò)程中，可在第一組時(shí)間段期間重復(fù)地將第一激光輻射從第一激光二極管212引導(dǎo)穿過(guò)所述一系列透鏡222-240。還可在第二組時(shí)間段期間重復(fù)地將第二激光輻射從第二激光二極管214引導(dǎo)穿過(guò)所述一系列透鏡222-240。第一組時(shí)間段可與第二組時(shí)間段中的每個(gè)時(shí)間段相異。第一激光輻射和第二激光輻射的時(shí)序在分時(shí)工作周期內(nèi)可由控制器218引導(dǎo)，以減少或防止第一激光輻射與第二激光輻射之間的干擾。

一起被構(gòu)造的一系列透鏡222-240可使所接收激光輻射(例如，來(lái)自第一激光二極管112或第二激光二極管214)準(zhǔn)直，并矯正所接收激光輻射的像散，從而形成矯正激光輻射，如本文所述。當(dāng)一起被構(gòu)造時(shí)，所述一系列透鏡222-240還可放大矯正激光輻射的截面，從而形成放大激光輻射，并且使放大的激光輻射準(zhǔn)直。以此方式，所述一系列透鏡222-240可分兩級(jí)進(jìn)行準(zhǔn)直且在級(jí)之間進(jìn)行擴(kuò)展并且提高所接收激光輻射的相干性，以生成高相干性激光輻射。

與設(shè)備200相關(guān)聯(lián)的益處是：第二激光二極管214可提供來(lái)自第一激光二極管212的輻射被施加的區(qū)域的視覺(jué)指示。由于第一激光二極管212和第二激光二極管214在不同時(shí)間操作，來(lái)自第二激光二極管214的激光輻射不干擾來(lái)自第一激光二極管212的輻射。此外，視覺(jué)指示可幫助用戶看到激光輻射被施加的地方。而且，由于設(shè)備200給出第一激光二極管212的輻射被施加的地方的視覺(jué)指示，設(shè)備200的用戶可避免將激光輻射無(wú)意地引導(dǎo)在某人的眼睛中。

在設(shè)備200可用于刺激創(chuàng)傷愈合的情況下，另一個(gè)益處包括：綠色激光輻射在刺激血液流動(dòng)和/或愈合方面潛在地比可見(jiàn)電磁波譜的其他部分更有效。在約480nm的對(duì)應(yīng)于太陽(yáng)光譜輻照率的峰值的波長(zhǎng)可具有類似益處。因此，設(shè)備200在刺激血液流動(dòng)和/或愈合方面可以比不使用可見(jiàn)激光輻射的裝置更有效。

與設(shè)備200相關(guān)聯(lián)的另一個(gè)益處是：與不通過(guò)一系列透鏡(諸如，透鏡222-240)擴(kuò)展激光輻射的弱激光裝置相比，由設(shè)備200產(chǎn)生的激光輻射的面積可更大。由于擴(kuò)展，高相干性激光輻射可具有更好的準(zhǔn)直度和更高的相干性。高相干性激光輻射的相干性可進(jìn)一步通過(guò)由矯正透鏡222、224和/或由所述一系列透鏡222-240中的任一個(gè)的非球面形狀造成的光學(xué)矯正來(lái)提高。

通過(guò)擴(kuò)展來(lái)自激光二極管212、214的激光輻射的截面，與設(shè)備200相關(guān)聯(lián)的另一個(gè)益處包括：相比于不擴(kuò)展激光輻射的弱激光裝置具有更低峰值輻照度的高相干性激光輻射。籍此，如果高相干性激光輻射被無(wú)意地引導(dǎo)到某人的眼睛中，設(shè)備200降低傷害的風(fēng)險(xiǎn)。與未擴(kuò)展的激光輻射相比，高相干性激光輻射還可具有更平均的輻照度分布，從而使得能夠在區(qū)域上均勻地施加。受益于本公開(kāi)的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明白設(shè)備200的其他益處。

參考圖3，描繪示出用于操作第一激光二極管212和第二激光二極管214的分時(shí)工作周期的時(shí)序圖并總體上將其指定為300。第一函數(shù)310指示對(duì)應(yīng)于第一激光二極管212的操作時(shí)間段并且第二函數(shù)320指示對(duì)應(yīng)于第二激光二極管214的操作時(shí)間段。由激光二極管212、214產(chǎn)生的功率輸出由函數(shù)310、320的高度描繪。例如，與第二激光二極管214相比，第一激光二極管212可在更高的功率下操作并且持續(xù)更短的持續(xù)時(shí)間。然而，兩者可以相同頻率、諸如以25khz進(jìn)行操作。第一功率輸出可以是200mw至500mw，諸如500mw，并且第二功率輸出可以是100mw至300mw，諸如200mw。第一激光二極管212可在分時(shí)工作周期的25％至40％、諸如25％期間操作，并且第二激光二極管214可在分時(shí)工作周期的25％至50％、諸如50％期間操作。

參考圖4，描繪向區(qū)域施加具有提高相干性的弱激光的圖并總體上將其指定為400。所述區(qū)域可位于患者的腿部410上，并且可包括傷口412。手持式弱激光設(shè)備430包括圖2的部件，從而產(chǎn)生高相干性激光輻射432。設(shè)備430可以是手持的，并且因此其大小被設(shè)定成能夠在使用過(guò)程中獨(dú)立于用于固持所述設(shè)備的外部支撐結(jié)構(gòu)操作。類似地，設(shè)備430可能夠獨(dú)立于外部電源操作。不管設(shè)備430的光學(xué)設(shè)計(jì)和圖2中所示的幾個(gè)光學(xué)元件的簡(jiǎn)明性，設(shè)備430有益地產(chǎn)生僅可由不是手持式的和/或需要外部電源的更龐大或更復(fù)雜的裝置早先地產(chǎn)生的高相干性激光輻射432。

弱激光設(shè)備430可用于通過(guò)每日對(duì)傷口412的每個(gè)區(qū)域(例如，第一區(qū)域422和第二區(qū)域420)進(jìn)行輻照來(lái)增強(qiáng)傷口愈合。弱激光設(shè)備430可用于另外對(duì)供應(yīng)傷口區(qū)域(例如，在膝蓋414后)的血管區(qū)域進(jìn)行輻照。例如，可每天將高相干性激光輻射432施加到第一區(qū)域412和第二區(qū)域420、持續(xù)八分鐘，并且另外可在膝蓋414后施加。

通過(guò)向傷口412施加高相干性激光輻射432，可增強(qiáng)血液到傷口412的流動(dòng)，從而增加氧氣到傷口412的區(qū)域中的細(xì)胞的供應(yīng)。血液流動(dòng)的增強(qiáng)還可為免疫系統(tǒng)細(xì)胞提供到達(dá)傷口412的更大能力并且提高抗生素到達(dá)傷口412的潛力。

參考圖5a-5b，描繪具有可互換前透鏡組件的弱激光設(shè)備并總體上將其指定為500。設(shè)備500可對(duì)應(yīng)于圖1的設(shè)備100、圖2的設(shè)備200或另一種高相干性弱激光設(shè)備。例如，設(shè)備500可包括基部530，其包括如參考圖1所述地被構(gòu)造的激光二極管112、矯正透鏡120和發(fā)散透鏡130。設(shè)備500還可包括第一前透鏡組件520，其包括前透鏡140。作為另一個(gè)實(shí)例，基部530可包括如參考圖2所述地被構(gòu)造的第一激光二極管212、第二激光二極管214、二向色組合器216、第一矯正透鏡222、第二矯正透鏡224和發(fā)散透鏡230。在這個(gè)實(shí)例中，前透鏡組件520可包括前透鏡240。

基部530可提供用于控制設(shè)備500的功能的人類接口。例如，基部530可包括開(kāi)/關(guān)按鈕502，其被配置來(lái)使得能夠選擇性地向設(shè)備500施加功率。為了說(shuō)明，開(kāi)/關(guān)按鈕502可用于觸發(fā)基部530的部件與功率供應(yīng)器(未示出)之間的連接。功率供應(yīng)器可包括功率存儲(chǔ)裝置，諸如電池?；?30還可包括設(shè)置按鈕504。設(shè)置按鈕504可使得能夠設(shè)定用于使用設(shè)備500的定時(shí)器。例如，定時(shí)器可指示用于從設(shè)備500向區(qū)域施加激光輻射的時(shí)間段?；?30還可包括起動(dòng)按鈕506。起動(dòng)按鈕可觸發(fā)來(lái)自設(shè)備500的激光輻射并起動(dòng)定時(shí)器。在定時(shí)器期滿時(shí)，激光輻射可終止。定時(shí)器處的剩余時(shí)間量和隨后的遞減計(jì)數(shù)可在顯示器508處顯示。顯示器508可包括液晶二極管(lcd)顯示器、發(fā)光二極管(led)顯示器、另一種類型的顯示器或其組合。除了定時(shí)器，顯示器508可提供設(shè)備500的其他用戶設(shè)置的指示。

如圖5a中所描繪，第一前透鏡組件520可以可釋放地聯(lián)接到設(shè)備500。例如，如對(duì)于相機(jī)透鏡已知的卡口機(jī)構(gòu)510可用于將前透鏡組件520從基部530移除，以便切換至另一個(gè)前透鏡組件。第一前透鏡組件520可包括第一前透鏡541。第一前透鏡541可以是如參考圖1和/或2描述的準(zhǔn)直透鏡。

當(dāng)?shù)谝磺巴哥R組件520聯(lián)接到基部530時(shí)，第一前透鏡541在激光路徑中可定位在發(fā)散透鏡之后，以便在激光輻射穿過(guò)發(fā)散透鏡之后接收從中穿過(guò)的激光輻射。第一前透鏡541與發(fā)散透鏡之間的距離可被選擇，使得設(shè)備500將激光輻射的截面擴(kuò)展成在穿過(guò)第一前透鏡組件520之后具有近似6cm²的面積。

如圖5b中所描繪，第二前透鏡組件522可被構(gòu)造來(lái)與第一前透鏡組件520可互換地可釋放地聯(lián)接到基部530。例如，卡口機(jī)構(gòu)510可用于將前透鏡組件520從基部530移除，并且第二卡口機(jī)構(gòu)512可用于將第二前透鏡組件522可釋放地聯(lián)接到基部530。第二前透鏡組件522可包括第二前透鏡542。第二前透鏡542也可以是如參考圖1和/或2描述的準(zhǔn)直透鏡。

當(dāng)?shù)诙巴哥R組件522聯(lián)接到基部530時(shí)，第二前透鏡組件522的第二前透鏡542在激光路徑中可定位在發(fā)散透鏡之后。當(dāng)?shù)诙巴哥R542聯(lián)接到基部組件時(shí)第二前透鏡與發(fā)散透鏡之間的距離可以不同于第一前透鏡組件520的第一前透鏡541與發(fā)散透鏡之間的距離。例如，第二前透鏡組件522的第二前透鏡542與發(fā)散透鏡之間的距離可被選擇，使得設(shè)備500將激光輻射的截面擴(kuò)展成在穿過(guò)第二前透鏡組件522之后具有近似4cm²的面積。

如圖5c中所描繪，第三前透鏡組件524可被構(gòu)造來(lái)與第一前透鏡組件520和第二前透鏡組件522可互換地可釋放地聯(lián)接到基部530。例如，卡口機(jī)構(gòu)510可用于將第一前透鏡組件520從基部530移除或卡口機(jī)構(gòu)512可用于將第二前透鏡組件522從基部530移除，并且第三卡口機(jī)構(gòu)514可用于將第三前透鏡組件524可釋放地聯(lián)接到基部530。第三前透鏡組件524可包括第三前透鏡544。第三前透鏡544也可以是如參考圖1和/或2描述的準(zhǔn)直透鏡。

當(dāng)?shù)谌巴哥R組件524聯(lián)接到基部530時(shí)，第三前透鏡組件524的第三前透鏡544在激光路徑中可定位在發(fā)散透鏡之后。當(dāng)?shù)谌巴哥R544聯(lián)接到基部組件530時(shí)第三前透鏡與發(fā)散透鏡之間的距離可以不同于第一前透鏡組件520的第一前透鏡541與發(fā)散透鏡之間的距離并且不同于第二透鏡組件522的第二前透鏡542與發(fā)散透鏡之間的距離。例如，第三前透鏡組件524的第三前透鏡544與發(fā)散透鏡之間的距離可被選擇，使得設(shè)備500將激光輻射的截面擴(kuò)展成在穿過(guò)第三前透鏡組件524之后具有近似2cm²的面積。

與設(shè)備500相關(guān)聯(lián)的益處是：用戶可根據(jù)具體應(yīng)用選擇由設(shè)備500產(chǎn)生的高相干性激光束的面積。例如，用戶可改變?cè)O(shè)備500的前透鏡組件以選擇2cm²、4cm²或6cm²的光束。此外，當(dāng)無(wú)前透鏡組件附接到基部530時(shí)，所得激光輻射可未被準(zhǔn)直并且因此可繼續(xù)擴(kuò)展。隨著激光輻射的擴(kuò)展，激光輻射的峰值輻照度可降低。因此，當(dāng)無(wú)前透鏡組件聯(lián)接到基部530時(shí)，激光輻射的峰值輻照度可降低，使得如果激光輻射被引導(dǎo)到某人的眼睛中，可以減少或防止損傷。受益于本公開(kāi)的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明白設(shè)備500的其他益處。盡管圖5a-5b描繪三個(gè)(3)前透鏡組件，但是設(shè)備500可被構(gòu)造來(lái)可互換地接收多于或少于三個(gè)(3)前透鏡組件。

圖6-9是輻照表面的假設(shè)光束的輻照度分布圖，并且所述圖示出不同激光束擴(kuò)展水平下的光學(xué)性能。作為圖2中所示的光學(xué)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證，產(chǎn)生圖6-9的軟件使用源自一個(gè)源的在變化方向上并產(chǎn)生小于0.3°發(fā)散的一百萬(wàn)條808nm波長(zhǎng)輻照射線。

參考圖6，示出輻照檢測(cè)器的像散激光輻射的輻照度分布圖。在圖6中，激光輻射具有橢圓形狀。激光輻射的長(zhǎng)軸線是7mm，并且激光輻射的短軸線是2mm。激光輻射的峰值輻照度(在圖的中心處描繪)近似8.9759w/cm²，并且邊緣輻照度(在圖的角落處描繪)接近1.7952w/cm²。所檢測(cè)輻照的總功率是6.763x10^-1w。

參考圖7，示出輻照檢測(cè)器的擴(kuò)展激光輻射的輻照度分布圖。激光輻射由光束擴(kuò)展器修改以便具有近似2cm²的橫截面積。圖7的激光輻射可對(duì)應(yīng)于來(lái)自圖5的前透鏡組件524的激光輻射。如圖7中所示，激光輻射具有圓形形狀。激光輻射的直徑是16mm。激光輻射的峰值輻照度(在圖的中心處描繪)近似3.8178x10^-1w/cm²，并且邊緣輻照度(在圖的角落處描繪)接近零w/cm²。因此，圖7激光輻射的輻照度分布比圖6的激光輻射更均勻。此外，圖7的激光輻射的峰值輻照度低于圖6的激光輻射的峰值輻照度。

參考圖8，示出輻照檢測(cè)器的擴(kuò)展激光輻射的輻照度分布圖。激光輻射由光束擴(kuò)展器修改以便具有近似4cm²的橫截面積。圖8的激光輻射可對(duì)應(yīng)于來(lái)自圖5的前透鏡組件522的激光輻射。如圖8中所示，激光輻射具有圓形形狀。激光輻射的直徑是22.6mm。激光輻射的峰值輻照度(在圖的中心處描繪)近似1.827x10^-1w/cm²，并且邊緣輻照度(在圖的角落處描繪)接近零w/cm²。因此，圖8激光輻射的輻照度分布比圖6和7的激光輻射更均勻。此外，圖8的激光輻射的峰值輻照度低于圖6和7的激光輻射的峰值輻照度。

參考圖9，示出輻照檢測(cè)器的擴(kuò)展激光輻射的輻照度分布圖。激光輻射由光束擴(kuò)展器修改以便具有近似6cm²的橫截面積。圖9的激光輻射可對(duì)應(yīng)于來(lái)自圖5的前透鏡組件520的激光輻射。如圖9中所示，激光輻射具有圓形形狀。激光輻射的直徑是27.8mm。激光輻射的峰值輻照度(在圖的中心處描繪)近似1.265x10^-1w/cm²，并且邊緣輻照度(在圖的角落處描繪)接近零w/cm²。因此，圖9激光輻射的輻照度分布比圖6、7和8的激光輻射更均勻。此外，圖9的激光輻射的峰值輻照度低于圖6、7和8的激光輻射的峰值輻照度。

因此，如圖6-9中所示，當(dāng)激光輻射由光束擴(kuò)展器修改時(shí)，光束的輻照度分布可變得更均勻且更好地限定。此外，截面的峰值輻照度減小。因此，激光輻射可更平均地施加到區(qū)域并可存在較小的損傷風(fēng)險(xiǎn)。參考圖5a至5c的描述，將理解，前透鏡541、542、544與發(fā)散透鏡之間的距離可部分地控制激光輻射在穿過(guò)前透鏡之后所展現(xiàn)的峰值輻照度。相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將明白本文所述的設(shè)備和方法的其他益處。

參考圖10，描繪弱激光束產(chǎn)生方法的流程圖并總體上將其指定為1000。方法1000可包括：在1002處，使用激光二極管并生成激光輻射。例如，激光二極管112可生成原始激光輻射150。

方法1000還可以包括：在1004處，使用定位在激光路徑中的矯正透鏡并接收從中穿過(guò)的激光輻射。例如，矯正透鏡120可接收從中穿過(guò)的原始激光輻射150。

方法1000還可包括：在1006處，使用定位在激光路徑中的發(fā)散透鏡并接收從中穿過(guò)的激光輻射。例如，可接收穿過(guò)發(fā)散透鏡130的矯正激光輻射152。

方法1000可包括：在1008處，使用在激光路徑中定位在發(fā)散透鏡之后的前透鏡并在激光輻射穿過(guò)發(fā)散透鏡之后接收從中穿過(guò)的激光輻射。例如，可在前透鏡140處接收矯正激光輻射154。

參考圖11，描繪弱激光束產(chǎn)生方法的流程圖并總體上將其指定為1100。方法1100可包括：在1102處，在第一組時(shí)間段期間重復(fù)地引導(dǎo)ir激光輻射穿過(guò)一系列透鏡。例如，第一激光二極管212可重復(fù)地引導(dǎo)ir激光輻射穿過(guò)透鏡222-240。

方法1100還可包括：在1104處，在第二組時(shí)間段期間重復(fù)地引導(dǎo)可見(jiàn)激光輻射穿過(guò)所述一系列透鏡，第一組時(shí)間段中的每個(gè)時(shí)間段不同于第二組時(shí)間段中的每個(gè)時(shí)間段。例如，第二激光二極管214可重復(fù)地引導(dǎo)可見(jiàn)激光輻射穿過(guò)透鏡222-240。

在方法1100中，所述一系列透鏡可通過(guò)以下方式提高對(duì)應(yīng)于ir激光輻射或可見(jiàn)激光輻射的所接收激光輻射的相干性：使所接收激光輻射準(zhǔn)直并矯正所接收激光輻射的像散，從而形成矯正激光輻射。所述一系列透鏡可進(jìn)一步放大矯正激光輻射的截面，從而形成放大激光輻射。所述一系列透鏡還可使放大激光輻射準(zhǔn)直。

依照法規(guī)，已關(guān)于結(jié)構(gòu)和方法特征以或多或少特定的語(yǔ)言描述實(shí)施方案。然而，應(yīng)理解，實(shí)施方案不限于所示和所述的具體特征。因此，要求保護(hù)在適當(dāng)解釋的所附權(quán)利要求書(shū)的適當(dāng)范圍內(nèi)以任何形式或修改保護(hù)實(shí)施方案。