專利名稱：雙側(cè)制冷型醫(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：
本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體激光器應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種雙側(cè)制冷型醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
激光醫(yī)療作為激光應(yīng)用的一個(gè)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(zhǎng)、功耗低、波長(zhǎng)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(zhǎng)694nm)，翠綠寶石激光器(波長(zhǎng)755nm),半導(dǎo)體激光器(波長(zhǎng)810nm)和調(diào)Q摻釹乾招石槽石激光器(波長(zhǎng)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(wàn)人次。半導(dǎo)體激光在美容領(lǐng)域的另一個(gè)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(shì)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CO2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(guó)專利授權(quán)公告號(hào)為CN1452465公開(kāi)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(zhǎng)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(zhǎng)輸出也不可調(diào)，脫毛效率非常低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述背景技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種雙側(cè)制冷型醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，本實(shí)用新型接觸窗可以直接與皮膚接觸。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案解決的:雙側(cè)制冷型醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，包括由多個(gè)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)、貼靠在光波導(dǎo)出光口端的透明的接觸窗、用以對(duì)接觸窗進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻的一對(duì)制冷塊、以及第一通水塊；半導(dǎo)體激光器陣列經(jīng)絕緣層安裝于第二通水塊上；[0017]所述第一通水塊分為基底部和位于基底部上方的U型頭部，光波導(dǎo)的中部和后部嵌于U型頭部?jī)?nèi)，在相應(yīng)的光波導(dǎo)上方設(shè)置有固定塊以壓緊固定光波導(dǎo)；光波導(dǎo)與U型頭部的側(cè)壁之間留有空隙，在U型頭部的外側(cè)依次對(duì)稱設(shè)置有一對(duì)熱電半導(dǎo)體制冷器(TEC)以及一對(duì)制冷塊，所述一對(duì)制冷塊向光波導(dǎo)的前部延伸，并包裹接觸窗側(cè)壁和光波導(dǎo)前部?；谏鲜龌炯夹g(shù)方案，本實(shí)用新型還進(jìn)行了如下優(yōu)化限定和改進(jìn)。在第一通水塊的基底部表面設(shè)置有用以引導(dǎo)積水排出的導(dǎo)流槽。上述光波導(dǎo)整體為棱柱或棱臺(tái)形。上述接觸窗的材料可以是藍(lán)寶石、K9玻璃、石英玻璃、金剛石等。上述制冷塊的前端與接觸窗整體為凸臺(tái)型。上述接觸窗和光波導(dǎo)為藍(lán)寶石一體件。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(dú)立。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(yáng)極化鋁，塑料。上述的半導(dǎo)體激光器是將激光器巴條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。本實(shí)用新型具有以下有益效果:1、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(guò)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(duì)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(shí)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(gè)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(guò)通水塊連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(tái)設(shè)計(jì)，杜絕了治療時(shí)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(shí)接觸窗更換簡(jiǎn)便，使用時(shí)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(shí)接觸窗下壓皮膚，使毛囊倒伏，使激光的吸收量增加30% -40%。6、在通水塊上設(shè)置導(dǎo)流槽，使結(jié)露形成的積水可以通過(guò)導(dǎo)流槽導(dǎo)出而避免對(duì)半導(dǎo)體激光器的污染。

[0036]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)立體示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例俯視圖。附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)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(TEC) ；6第一通水塊；7芯片熱沉；8第二通水塊；9進(jìn)水口 ； 10出水口； 11固定塊；12激光器芯片。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述:參見(jiàn)圖1和圖2，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，制備了本實(shí)用新型的雙側(cè)制冷型醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，主要用于激光脫毛。該系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器陣列1，光波導(dǎo)2，接觸窗3，制冷塊4，通水塊6。光波導(dǎo)2置于半導(dǎo)體激光器陣列I激光出射端，用于將激光光束進(jìn)行全反射后輸出。接觸窗3置于光波導(dǎo)2出光口端。半導(dǎo)體激光器陣列I選用8個(gè)808nm，輸出功率為120W的巴條芯片12安裝在宏通道熱沉7上。光波導(dǎo)2和接觸窗3設(shè)置為一體的，選用的材料為藍(lán)寶石。激光大部分能量都被限制在光波導(dǎo)中2傳輸,而不會(huì)溢出。在光波導(dǎo)2兩側(cè)均安裝第一通水塊6，在兩個(gè)第一通水塊6外側(cè)均安裝熱電半導(dǎo)體制冷器(TEC)5，光波導(dǎo)2兩側(cè)的兩個(gè)第一通水塊6可以設(shè)置為一體的。光波導(dǎo)通過(guò)上方的固定塊11壓緊固定。制冷塊4安裝在熱電半導(dǎo)體制冷器(TEC) 5的外側(cè)，兩個(gè)制冷塊4的前端包裹接觸窗3，對(duì)接觸窗3進(jìn)行制冷。制冷塊4為高導(dǎo)熱率材料，比如不銹鋼等。所述的半導(dǎo)體激光器陣列下方設(shè)置第二通水塊8。半導(dǎo)體激光器陣列I制冷水路即下方第二通水塊8和熱電半導(dǎo)體制冷器(TEC)5的冷卻水路即第一通水塊為串聯(lián)結(jié)構(gòu)。第二通水塊8和第一通水塊6分開(kāi)設(shè)置，選用為金屬材料是銅，并在其中部設(shè)置若干液體通道。另外，在第一通水塊的基底部表面還設(shè)置用以引導(dǎo)積水排出的導(dǎo)流槽。半導(dǎo)體激光器陣列I下方的第二通水塊8和兩個(gè)半導(dǎo)體熱電制冷器5的兩個(gè)第一通水塊6的水流結(jié)構(gòu)為串聯(lián)，在第二通水塊8中，水流從進(jìn)水口 9中進(jìn)入，通過(guò)半導(dǎo)體激光器陣列I后，從半導(dǎo)體激光器陣列I在到達(dá)兩個(gè)第一通水塊6，然后從出水口 10中流出。本實(shí)施例在接觸窗3端，激光輸出功率可達(dá)到787.2W，接觸窗溫度可以達(dá)到5攝氏度以下，出光光斑均勻。以上實(shí)施例僅作為本實(shí)用新型基本方案下的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，不應(yīng)視為對(duì)本申請(qǐng)權(quán)利要求范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，基于本實(shí)用新型的基本方案，采用常規(guī)的配置，也足以取得明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的效果。
權(quán)利要求1.雙側(cè)制冷型醫(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(gè)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)、 貼靠在光波導(dǎo)出光口端的透明的接觸窗、 用以對(duì)接觸窗進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻的一對(duì)制冷塊、以及 第一通水塊； 所述半導(dǎo)體激光器陣列經(jīng)絕緣層安裝于第二通水塊上； 所述第一通水塊分為基底部和位于基底部上方的U型頭部，光波導(dǎo)的中部和后部嵌于U型頭部?jī)?nèi)，在相應(yīng)的光波導(dǎo)上方設(shè)置有固定塊以壓緊固定光波導(dǎo)； 光波導(dǎo)與U型頭部的側(cè)壁之間留有空隙，在U型頭部的外側(cè)依次對(duì)稱設(shè)置有一對(duì)熱電半導(dǎo)體制冷器以及一對(duì)制冷塊，所述一對(duì)制冷塊向光波導(dǎo)的前部延伸，并包裹接觸窗側(cè)壁和光波導(dǎo)前部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙側(cè)制冷型醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于:在第一通水塊的基底部表面設(shè)置有用以引導(dǎo)積水排出的導(dǎo)流槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙側(cè)制冷型醫(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)整體為棱柱或棱臺(tái)形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙側(cè)制冷型醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于:所述制冷塊的前端與接觸窗整體為凸臺(tái)型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙側(cè)制冷型醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于:接觸窗和光波導(dǎo)為藍(lán)寶石一體件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙側(cè)制冷型醫(yī)療美容用半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，其特征在于: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(dú)立。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙側(cè)制冷型醫(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巴條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)芯片或者多發(fā)光點(diǎn)芯片。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種雙側(cè)制冷型醫(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。該雙側(cè)制冷型醫(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)、貼靠在光波導(dǎo)出光口端的透明的接觸窗、一對(duì)制冷塊、以及第一通水塊；所述第一通水塊分為基底部和位于基底部上方的U型頭部，光波導(dǎo)的中部和后部嵌于U型頭部?jī)?nèi)，在相應(yīng)的光波導(dǎo)上方設(shè)置有固定塊以壓緊固定光波導(dǎo)；光波導(dǎo)與U型頭部的側(cè)壁之間留有空隙，所述一對(duì)制冷塊向光波導(dǎo)的前部延伸，并包裹接觸窗側(cè)壁和光波導(dǎo)前部。本實(shí)用新型采用獨(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(hào)H01S5/40GK202960764SQ20122062536
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)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(qǐng)人:西安炬光科技有限公司