專利名稱：醫(yī)療美容用半導體激光器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于半導體激光器應用領(lǐng)域，具體涉及一種高功率半導體激光器光源系統(tǒng)，適用于激光醫(yī)療。
背景技術(shù)：
激光醫(yī)療作為激光應用的一個重要領(lǐng)域，發(fā)展非常迅速，逐步走向成熟。半導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，特別適用于醫(yī)療設備的制造。目前商業(yè)應用的激光脫毛系統(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)。其中半導體激光器脫毛已被證實是一種安全和有效的激光脫毛方式。據(jù)估計，2010年內(nèi)全球范圍內(nèi)進行的激光脫毛手術(shù)達500萬人次。半導體激光在美容領(lǐng)域的另一個重要應用是皮膚重建手術(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，刺激膠原蛋白的再生和重塑，使皮膚變得光滑細嫩，恢復彈性。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、藍色素病變眼科中最常用的的熱源是半導體激光器，半導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)域的應用也在不斷拓展，幾乎覆蓋了其它激光器的應用范圍。它不僅彌補了高能CO激光不易光纖傳輸、操作不便的缺點，而且彌補了燈泵浦固體激光器效率低、散熱麻煩的缺點，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的半導體激光器進行脫毛，因為系統(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。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述背景技術(shù)的缺點，提供一種醫(yī)療美容用半導體激光器模塊，本實用新型接觸窗可以直接與皮膚接觸。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案解決的:醫(yī)療美容用半導體激光器模塊，包括由多個半導體激光器疊加形成的半導體激光器陣列、位于半導體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導、位于光波導出光口端的凸臺形的透明的接觸窗、以及用以對接觸窗進行傳導冷卻的制冷塊；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，在中空型頭部的空腔內(nèi)固定有中空套筒，中空套筒的前端頂緊接觸窗的后端面；光波導出光口端位于中空套筒內(nèi)，并與中空套筒之間留有空氣隙；在制冷塊的基底部下方設置熱電半導體制冷器，熱電半導體制冷器(TEC)下方設置有第一通水塊；半導體激光器陣列安裝有用于散熱的第二通水塊；光波導通過安裝于制冷塊的基底部或第一通水塊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，光波導與固定塊的接觸面上設置有中心為空的墊片；在上述制冷塊的基底部包覆有隔熱套?；谏鲜龌炯夹g(shù)方案，本實用新型還做了如下優(yōu)化限定和改進。在制冷塊的基底部和/或第一通水塊表面設置有用以引導積水排出的導流槽。上述第一通水塊與第二通水塊內(nèi)的液冷通道相串聯(lián)或者相互獨立。上述光波導整體為圓柱、圓臺、棱柱或棱臺形。上述光波導的材料可以是金屬，則光波導為空心，且光波導內(nèi)表面鍍有反射膜；光波導的材料也可以是透明材料，如玻璃、樹脂、藍寶石、金剛石等，則光波導既可以為實心，也可以為空心。上述光波導位于半導體激光器陣列發(fā)光面前端，距離半導體激光器陣列發(fā)光面
0.5~5.0 暈米。上述接觸窗的材料可以是藍寶石或者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)光點芯片，也可以是多發(fā)光點芯片。本實用新型具有以下有益效果:1、通常半導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；使用光波導傳輸激光，限制光束發(fā)散,光束在光波導內(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、采用獨特的制冷結(jié)構(gòu)設計，使得與皮膚直接接觸的工作端面溫度能夠接近冰點，且結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定。3、采用熱電半導體制冷器(TEC)作為冷卻源，調(diào)節(jié)制冷塊的溫度對接觸窗進行制冷，冷卻溫度可低至5°C左右(冰點)，有效減小了治療時的痛楚。4、匹配設置具有液冷通道的通水塊，散熱效率高；另外，熱電半導體制冷器下的通水塊也可以與半導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，半導體激光器陣列和半導體熱電制冷器(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，有效保證了半導體激光器的冷卻，使得激光器工作更穩(wěn)定可靠。5、接觸窗采用凸臺設計，杜絕了治療時輔助物品如冷凝膠等的進入，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，既有效地保護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、制冷塊對接觸窗制冷，需要制冷塊頭部溫度很低，而對于制冷塊尾部，又不能溫度太低，制冷塊尾部溫度很低，光波導的溫度也將很低在光波導入光處將會結(jié)露，結(jié)露形成水霧，將會污染半導體激光器，使半導體激光器失效?？紤]到產(chǎn)品工作時的部位溫差特點，在靠近制冷部位設置絕熱保溫套(層)，避免受冷結(jié)露、積水。7、在通水塊(以及制冷塊上)設置導流槽，使結(jié)露形成的積水可以通過導流槽導出而避免對半導體激光器的污染。8、在制冷塊中空頭部設置中空套筒，光波導出光端包裹在中空套筒內(nèi)，并與中空套筒之間留有空氣隙；可以使光波導可能產(chǎn)生的漏光只在中空套筒內(nèi)反射，避免漏出的激光打在制冷塊上影響制冷塊對皮膚接觸部(接觸窗口)的制冷效果，同時中空套筒也起到對接觸窗的頂緊作用。9、光波導通過固定塊夾持固定，光波導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，固定塊可設置于制冷塊基底部和/第一通水塊上。10、在固定塊與光波導間設置墊片，兩個固定塊通過螺釘連接固定，防止固定塊將光波導壓碎；墊片中心可以為空，連接固定塊和光波導，減小墊片與光波導接觸面積，不影響光波導內(nèi)的激光進行全反射。

圖1為本實用新型實施例的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型的立體示意圖。圖3為本實用新型接觸窗與制冷塊的連接示意圖。附圖標號說明:1-半導體激光器陣列；2_光波導；3_接觸窗；4_制冷塊；5_半導體熱電制冷器；6-第一通水塊；7_激光芯片；8_芯片熱沉；9_隔熱套；10_第一固定塊；11_第二固定塊；12-墊片；13-中空套筒；14-絕緣墊層；15-導流槽；16-第二通水塊；17-進水口 ；18_出水□。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細描述:參見圖1和圖2，醫(yī)療美容用半導體激光器模塊，包括由多個半導體激光器疊加形成的半導體激光器陣列、位于半導體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導、位于光波導出光口端的凸臺形的透明的接觸窗、以及用以對接觸窗進行傳導冷卻的制冷塊。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，在中空型頭部的空腔內(nèi)固定有中空套筒，中空套筒的前端頂緊接觸窗的后端面；光波導出光口端位于中空套筒內(nèi)，并與中空套筒之間留有空氣隙。制冷塊的基底部包覆有隔熱套。在制冷塊的基底部下方設置熱電半導體制冷器，熱電半導體制冷器(TEC)下方設置有第一通水塊；半導體激光器陣列安裝有用于散熱的第二通水塊。第一通水塊與第二通水塊內(nèi)的液冷通道可以各自獨立，最好相串聯(lián)。通水塊的較佳選材為銅，鋁，不銹鋼，硬質(zhì)陽極化鋁或塑料。光波導通過安裝于制冷塊的基底部或第一通水塊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，光波導與固定塊的接觸面上設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。在制冷塊的基底部和/或第一通水塊表面還設置有用以引導積水排出的導流槽。根據(jù)實際應用需要，光波導的材料可以是金屬，則光波導為空心，且光波導內(nèi)四個面均鍍有反射膜；光波導的材料也可以是透明材料，如玻璃、樹脂、藍寶石、金剛石等，則光波導既可以為實心，也可以為空心。如需要進一步提高能量密度，光波導可以采用具有光束匯聚作用的棱臺形或圓臺形。光波導位于半導體激光器陣列發(fā)光面前端，距離半導體激光器陣列發(fā)光面
0.5~5.0 暈米。接觸窗的材料可以是藍寶石或者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。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。半導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)光點芯片，也可以是多發(fā)光點芯片。若采用本實用新型進行激光脫毛，則半導體激光器陣列I的輸出功率為200W以上即可。
權(quán)利要求1.醫(yī)療美容用半導體激光器模塊，其特征在于:包括 由多個半導體激光器疊加形成的半導體激光器陣列、 位于半導體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導、 位于光波導出光口端的凸臺形的透明的接觸窗、以及 用以對接觸窗進行傳導冷卻的制冷塊； 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，在中空型頭部的空腔內(nèi)固定有中空套筒，中空套筒的前端頂緊接觸窗的后端面；光波導出光口端位于中空套筒內(nèi)，并與中空套筒之間留有空氣隙； 在制冷塊的基底部下方設置熱電半導體制冷器，熱電半導體制冷器下方設置有第一通水塊；半導體激光器陣列安裝有用于散熱的第二通水塊； 光波導通過安裝于制冷塊的基底部或第一通水塊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，光波導與固定塊的接觸面上設置有中心為空的墊片； 在制冷塊的基底部包覆有隔熱套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療美容用半導體激光器模塊，其特征在于:在制冷塊的基底部和/或第一通水塊表面設置有用以引導積水排出的導流槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療美容用半導體激光器模塊，其特征在于:所述第一通水塊與第二通水塊內(nèi)的液冷通道相串聯(lián)或者相互獨立。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療美容用半導體激光器模塊，其特征在于:所述光波導整體為圓柱、圓臺、棱柱或棱臺形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療美容用半導體激光器模塊，其特征在于:所述光波導位于半導體激光器陣列發(fā)光面前端，距離半導體激光器陣列發(fā)光面0.5-5.0毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療美容用半導體激光器模塊，其特征在于:所述的半導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)光點芯片或者多發(fā)光點芯片。
專利摘要本實用新型提供一種醫(yī)療美容用半導體激光器模塊，包括由多個半導體激光器疊加形成的半導體激光器陣列、位于半導體激光器陣列發(fā)光面前端的光波導、位于光波導出光口端的凸臺形的透明的接觸窗、以及用以對接觸窗進行傳導冷卻的制冷塊；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，在制冷塊的基底部下方設置熱電半導體制冷器；光波導與固定塊的接觸面上設置有中心為空的墊片；在制冷塊的基底部包覆有隔熱套。本實用新型采用獨特的制冷結(jié)構(gòu)設計，使得與皮膚直接接觸的工作端面溫度能夠接近冰點，且結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定。
文檔編號H01S5/30GK202977974SQ20122062464
公開日2013年6月5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, 孫堯, 戴曄, 吳迪, 宗恒軍, 同理順 申請人:西安炬光科技有限公司