一种医疗用半导体激光系统的制作方法

1.本发明涉及激光治疗技术领域，具体涉及一种医疗用半导体激光系统。


背景技术：

2.半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、波长范围广等优点，越来越多的应用于激光医疗领域，如激光美容，激光脱毛和眼科手术。临床应用实践表明半导体激光器输出的激光波长的选择与治疗次数和治疗效果密切相关，例如：波长为755nm的激光在黑色素吸收方面优于波长为810nm的激光，而波长为810nm的激光在皮肤穿透深度方面优于波长为755nm的激光。在临床上表现为同一波长的激光对不同皮肤类型的患者的治疗效果存在明显差异，同一波长的激光对同一患者的不同组织的治疗效果也不同，由此可见，选择合适波长的激光对治疗效果非常重要。
3.现有激光医疗过程往往配置多个不同波长的半导体激光器，并通过更换半导体激光器来进行波长的选择，导致工作过程复杂。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有激光医疗方法较复杂的缺陷，从而提供一种医疗用半导体激光系统。
5.本发明提供一种医疗用半导体激光系统，包括：第一激光单元至第n激光单元，n为大于1的整数，第n激光单元包括第n半导体激光器芯片，n为大于等于1且小于或等于n的整数，第n半导体激光器芯片适于发射第n初始激光，第一初始激光至第n初始激光的波长均不同；聚焦单元和光纤，所述聚焦单元适于将第n初始激光聚焦耦合至光纤，所述光纤适于传输第n初始激光和与第n初始激光对应的第n反馈激光；分光单元，所述分光单元位于第n激光单元与所述聚焦单元之间，所述分光单元适于将第n反馈激光进行分光并输出第n检测激光，第n检测激光的光路与自第n激光单元至分光单元传输的第n初始激光的光路不重合；检测单元，所述检测单元适于分别接收第一检测激光至第n检测激光并根据第一检测激光至第n检测激光获取工作波长；控制单元，所述控制单元与所述检测单元电学连接，所述控制单元适于控制第一半导体激光器芯片至第n半导体激光器芯片发射具有工作波长的激光。
6.可选的，所述检测单元包括：光电探测器，所述光电探测器适于接收第n检测激光并检测第n检测激光的强度；分析模块，所述分析模块与所述光电探测器电学连接，所述分析模块适于获取第一强度比至第n强度比并根据第一强度比至第n强度比中的最小值获取工作波长，第n强度比为第n检测激光的强度与第n半导体激光器芯片出射的第n初始激光的强度的比值；第一强度比至第n强度比中的最小值对应的半导体激光器芯片发射的初始激光的波长作为工作波长。
7.可选的，所述医疗用半导体激光系统还包括：电源模块，所述电源模块的输入端与所述控制单元电学连接，所述电源模块的输出端分别与第一半导体激光器芯片至第n半导体激光器芯片电学连接，所述电源模块为多路独立输出电源，所述控制单元适于控制所述
电源模块以调节进入第一半导体激光器芯片至第n半导体激光器芯片的驱动电流。
8.可选的，所述电源模块为调制脉冲电源；所述控制单元还适于控制所述调制脉冲电源的脉冲频率和脉冲宽度。
9.可选的，所述医疗用半导体激光系统还包括：封装壳体，所述第一激光单元至第n激光单元、分光单元和聚焦单元固定在所述封装壳体内，所述光纤、检测单元和控制单元位于所述封装壳体外。
10.可选的，所述分光单元为偏振分光镜；所述光纤的长度大于1米。
11.可选的，所述光纤包括第一传输区、第二传输区和第三传输区，所述第二传输区的一端与所述第一传输区连接，所述第二传输区的另一端与所述第三传输区连接，所述第二传输区盘绕一圈或者若干圈。
12.可选的，所述第二传输区的各圈的半径小于所述光纤的直径的200倍。
13.可选的，所述分光单元为非偏振分光镜。
14.可选的，第一激光单元至第n激光单元平行排布且相互间隔；第n激光单元还包括第n准直单元，第n准直单元适于对第n初始激光进行准直；第n激光单元还包括第n二向色镜或第n反射镜，第n反射镜适于将准直后的第n初始激光反射至所述分光单元，或者，第n二向色镜适于将准直后的第n初始激光反射至所述分光单元。
15.本发明技术方案，具有如下优点：
16.1.本发明提供的医疗用半导体激光系统，第n激光单元中的第n半导体激光器芯片发射的第n初始激光被聚焦单元聚焦耦合至光纤，从光纤的一端传出后照射在患处上，并被患处反射形成第n反馈激光；第n反馈激光进入光纤，从光纤的一端传出后透过聚焦单元照射在分光单元上，从而被分光单元分光输出第n检测激光，检测单元接收并检测第n检测激光；检测单元适于在接收并检测第一检测激光至第n检测激光之后获取工作波长；随后控制单元控制第一半导体激光器芯片至第n半导体激光器芯片发射具有工作波长的激光，以进行治疗。由此可见，所述医疗用半导体激光系统不需要更换半导体激光器芯片即可实现最优波长的选择，操作简单，能够满足不同肤质和不同肤色的患者以及不同患处对不同波长激光的需求。
17.此外，第n初始激光照射在患处上后被患处吸收了一部分能量，所形成的第n反馈激光又被分光单元分光，这使第n反馈激光透过分光单元照射至第n半导体激光器芯片的强度远小于第n初始激光的强度，因此第n半导体激光器芯片不会由于第n反馈激光发生较大程度的温度上升，进而减弱了第n半导体激光器芯片因第n反馈激光引发的输出功率不稳定程度，避免了半导体激光器芯片发生损伤。
18.2.本发明提供的医疗用半导体激光系统，所述分光单元为偏振分光镜；所述光纤的长度大于1米。利用长距离光纤对光束的退偏特性，改变了第n反馈激光的偏振方向，从而使第n反馈激光在经过偏振分光镜时能够分光，从而输出第n检测激光。
19.3.本发明提供的医疗用半导体激光系统，所述光纤的第二传输区盘绕一圈或者若干圈。光纤进行弯曲盘绕不仅能够进一步改变光纤内的传输模式分布，增大退偏效果。还能够减少光纤占用的空间，提高医疗用半导体激光系统的集成度。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明实施例提供的一种医疗用半导体激光系统的结构示意图；
22.图2为本发明实施例中控制单元和检测单元的结构示意图；
23.图3为图1所示的光纤的结构示意图；
24.图4为本发明实施例提供的另一种医疗用半导体激光系统的结构示意图；
25.图5为本发明实施例中一种激光组件的结构示意图；
26.图6为本发明实施例中又一种激光组件的结构示意图；
27.图7为本发明实施例中又一种激光组件的结构示意图；
28.图8为本发明实施例中又一种激光组件的结构示意图；
29.附图标记说明：
30.1－激光组件；111-第一半导体激光器芯片；112-第一准直单元；113-第一反射镜；114-第一二向色镜；121-第二半导体激光器芯片；122-第二准直单元；123-第二反射镜；124-第二二向色镜；131-第三半导体激光器芯片；132-第三准直单元；133-第三反射镜；134-第三二向色镜；2-分光单元；21-非偏振分光镜；3-聚焦单元；4-光纤；41-第一传输区；42-第二传输区；43-第三传输区；5-检测单元；51-光电探测器；52-分析模块；6-控制单元；7-电源模块；8-患处。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.参见图1，本实施例提供一种医疗用半导体激光系统，包括：
34.激光组件1，激光组件1包括第一激光单元至第n激光单元，n为大于1的整数，第n激光单元包括第n半导体激光器芯片，n为大于等于1且小于或等于n的整数，第n半导体激光器芯片适于发射第n初始激光，第一初始激光至第n初始激光的波长均不同；
35.聚焦单元3和光纤4，所述聚焦单元3适于将第n初始激光聚焦耦合至光纤4，所述光纤4适于传输第n初始激光和与第n初始激光对应的第n反馈激光；
36.分光单元2，所述分光单元2位于第n激光单元与所述聚焦单元3之间，所述分光单元2适于将第n反馈激光进行分光并输出第n检测激光，第n检测激光的光路与自第n激光单元至分光单元2传输的第n初始激光的光路不重合；
37.检测单元5，所述检测单元5适于分别接收第一检测激光至第n检测激光并根据第
一检测激光至第n检测激光获取工作波长；
38.控制单元6，所述控制单元6与所述检测单元5电学连接，所述控制单元6适于控制第一半导体激光器芯片至第n半导体激光器芯片发射具有工作波长的激光。
39.上述医疗用半导体激光系统中，第n激光单元中的第n半导体激光器芯片发射的第n初始激光在透过分光单元2之后，被聚焦单元3聚焦耦合至光纤4，从光纤4的一端传出后照射在患处8上，并被患处8反射形成第n反馈激光；第n反馈激光进入光纤4，从光纤4的一端传出后透过聚焦单元3照射在分光单元2上，从而被分光单元2分光输出第n检测激光，检测单元5接收并检测第n检测激光；检测单元5适于在接收并检测第一检测激光至第n检测激光之后获取工作波长；随后控制单元6控制第一半导体激光器芯片至第n半导体激光器芯片发射具有工作波长的激光以进行治疗。由此可见，所述医疗用半导体激光系统不需要更换半导体激光器芯片即可实现最优波长的选择，操作简单，能够满足不同肤质和不同肤色的患者以及不同患处对不同波长激光的需求。
40.需要理解的是，第n反馈激光在被所述分光单元2分光时，一部分第n反馈激光转换为第n检测激光输出，另一部分的第n反馈激光透过所述分光单元2照射到第n半导体激光器芯片。即，第n初始激光照射在患处8上后被患处8吸收了一部分能量，所形成的第n反馈激光又被分光单元2分光，这使第n反馈激光透过分光单元2照射至第n半导体激光器芯片的强度远小于第n初始激光的强度，因此第n半导体激光器芯片不会由于第n反馈激光发生较大程度的温度上升，进而使减弱了第n半导体激光器芯片因第n反馈激光引发的输出功率不稳定程度，避免了半导体激光器芯片发生损伤。
41.需要理解的是，所述光纤4的一端可以直接作用在患处8上，也可以通过其它光学元件整形后再作用在患处8上。第n初始激光为线偏振光。
42.在本实施中，参见图2，所述检测单元5包括：光电探测器51，所述光电探测器51适于接收第n检测激光并检测第n检测激光的强度；分析模块52，所述分析模块52与所述光电探测器51电学连接，所述分析模块52适于获取第一强度比至第n强度比并根据第一强度比至第n强度比中的最小值获取工作波长，第n强度比为第n检测激光的强度与第n半导体激光器芯片出射的第n初始激光的强度的比值；第一强度比至第n强度比中的最小值对应的半导体激光器芯片发射的初始激光的波长作为工作波长。具体的，光电探测器51在检测第n检测激光的强度之后，将具有第n检测激光的强度信息的第一电信号传输至分析模块52，所述分析模块52接收第一电信号以获取第n检测激光的强度信息并计算第n强度比；所述分析模块52在获得第一强度比至第n强度比之后，所述分析模块52比较第一强度比至第n强度比的相对大小，并选择第一强度比至第n强度比中的最小值对应的初始激光的波长作为工作波长。
43.需要理解的是，所述医疗用半导体激光系统还能够在第n初始激光照射至患处8之前，将第n初始激光照射在空气中以获取第n初始激光被空气反射后的强度，在此定义为第n校准强度，从而在检测单元5计算第n强度比的过程中将上述第n校准强度作为本底扣除，以获得更加精确的第n强度比，从而使最优波长的选择也更加精确。
44.需要理解的是，第n初始激光的强度为第n预设值，且第n预设值存储在所述分析模块52中，因此在获得第n检测激光的强度之后，所述分析模块52即可计算第n强度比。具体的，第一预设值至第n预设值可以为相同数值也可以为不同数值；优选的，第一预设值至第n预设值为相同数值。
45.在本实施中，继续参见图2，所述医疗用半导体激光系统还包括：电源模块7，所述电源模块7为多路独立输出电源，所述电源模块7的输出端分别与第一半导体激光器芯片至第n半导体激光器芯片电学连接，所述电源模块7适于为第一半导体激光器芯片至第n半导体激光器芯片供电；所述电源模块7的输入端与所述控制单元6电学连接，所述控制单元6适于控制所述电源模块7以调节进入第一半导体激光器芯片至第n半导体激光器芯片的驱动电流。具体的，所述控制单元6首先向所述电源模块7输出第二电信号，所述电源模块7在接收第二电信号之后依次向第一半导体激光器芯片至第n半导体激光器芯片供电，第一半导体激光器芯片至第n半导体激光器芯片依次发射初始激光，所述分析模块52随即获得第一强度比至第n强度比进而获取工作波长；在获取工作波长之后，所述控制单元6向所述电源模块7输出第三电信号，所述电源模块7在接收第三电信号之后，对发射的初始激光的波长为工作波长的半导体激光器芯片供电，而不对发射的初始激光的波长非工作波长的半导体激光器芯片供电，从而以工作波长进行治疗。
46.需要注意的是，所述电源模块7依次向第一半导体激光器芯片至第n半导体激光器芯片供电、以及所述分析模块52依次获得第一强度比至第n强度比的步骤包括：所述电源模块7向第k半导体激光器芯片供电，使第k半导体激光器芯片发射第k初始激光，所述分析模块52相应获得第k强度比，k为大于等于1且小于等于n-1的整数；所述分析模块52获得第k强度比之后，所述电源模块7向第k 1半导体激光器芯片供电，使第k 1半导体激光器芯片发射第k 1初始激光，所述分析模块52相应获得获得第k 1强度比。
47.进一步地，所述控制单元6还适于控制所述电源模块7依次进行第一工作阶段至第q工作阶段，q为大于1的整数，其中，第q工作阶段为第一半导体激光器芯片至第n半导体激光器芯片依次发射初始激光直至所述医疗用半导体激光系统以第q工作波长工作的一段时间，q为大于等于1且小于等于q的整数。具体的，当所述医疗用半导体激光系统以一个工作波长工作一段时间之后，所述控制单元6重新向所述电源模块7输出第二电信号，使第一半导体激光器芯片至第n半导体激光器芯片重新依次发射初始激光，所述分析模块52重新进行工作波长的检测，从而保证在治疗过程中的不同时刻所使用的激光均具有最优波长，提高了治疗效果，即使治疗的位置发生微调，也不需要对所述医疗用半导体激光系统进行额外的控制。
48.进一步地，所述控制单元6还适于控制第q工作阶段的时长。具体的，第q工作阶段包括依次进行的第q1工作阶段和第q2工作阶段，所述第q1工作阶段为第一半导体激光器芯片至第n半导体激光器芯片依次发射初始激光至获得第q工作波长，第q2工作阶段为所述医疗用半导体激光系统以第q工作波长进行治疗。
49.进一步地，所述控制单元6还适于控制第q1工作阶段的时长和第q2工作阶段的时长。所述第q2工作阶段的时长大于等于1s。
50.进一步地，所述电源模块7可以为调制脉冲电源；所述控制单元6还适于控制所述调制脉冲电源的脉冲频率、脉冲宽度、脉冲电流。具体的，脉冲宽度可设为毫秒级别。
51.需要理解的是，所述控制单元6还适于控制检测单元5的开启和关闭。具体的，在进行第q1工作阶段时，所述控制单元6控制光电探测器51和分析模块52开启；在进行第q2工作阶段时，所述控制单元6控制光电探测器51和分析模块52关闭。
52.在本实施例中，所述聚焦单元3包括聚焦透镜，所述光纤4的一端位于所述聚焦透
镜的焦点位置，以保证第n初始激光经过聚焦单元3能够聚焦耦合至光纤4。
53.在一个实施方式中，如图1所示，所述分光单元2为偏振分光镜；所述光纤4的长度大于1米。利用长距离光纤对光束的退偏特性，改变了第n反馈激光的偏振方向，从而使第n反馈激光在经过偏振分光镜时能够分光，从而输出第n检测激光。进一步地，如图3所示，所述光纤4包括第一传输区41、第二传输区42和第三传输区43，所述第二传输区42的一端与所述第一传输区41连接，所述第二传输区42的另一端与所述第三传输区43连接，所述第二传输区42盘绕一圈或者若干圈。光纤4进行弯曲盘绕不仅能够进一步改变光纤4内的传输模式分布，增大退偏效果。还能够减少光纤4占用的空间，提高医疗用半导体激光系统的集成度。具体的，所述第二传输区42的各圈的半径小于所述光纤4的直径的200倍；所述的偏振分光镜包括但不限于偏振分光棱镜。
54.在另一个实施方式中，参见图4，所述分光单元2为非偏振分光镜21。所述非偏振分光镜21包括但不限于镀膜光学玻璃，镀膜光学玻璃中的膜为部分反射膜。第n初始激光在传输至聚焦单元3的过程中，一部分第n初始激光透过非偏振分光镜21，另一部分第n初始激光被非偏振分光镜21反射从而无法利用，第n初始激光透过非偏振分光镜21的强度与非偏振分光镜21的透过率相关。例如，当非偏振分光镜21的透过率为95％、反射率为5％时，第n初始激光在透过非偏振分光镜21时会产生5％的能量损失，第n反馈激光照射至非偏振分光镜21时，第n反馈激光中95％的强度透过非偏振分光镜21照射至第n半导体激光器芯片，第n反馈激光中5％的强度被光电探测器51接收。
55.在本实施例中，参见图5-图8，第一激光单元至第n激光单元平行排布且相互间隔；第n激光单元还包括第n准直单元，第n准直单元适于对第n初始激光进行准直；第n激光单元还包括第n二向色镜或第n反射镜，第n反射镜适于将准直后的第n初始激光反射至所述分光单元2，或者，第n二向色镜适于将准直后的第n初始激光反射至所述分光单元2。第n准直单元包括第n快准直镜和第n慢准直镜。
56.具体的，在第一个实施方式中，第n激光单元包括依次设置的第n半导体激光器芯片、第n准直单元和第n反射镜，第一反射镜113至第n反射镜交错排布以使在经过第n反射镜后，第一初始激光至第n初始激光密排。上述第n激光单元的结构便于较多数量的半导体激光器芯片的排布，并提高输出功率。图5示例性的示出了第一激光单元至第三激光单元的排布结构，其中，第一激光单元包括依次设置的第一半导体激光器芯片111、第一准直单元112和第一反射镜113，第二激光单元包括依次设置的第二半导体激光器芯片121、第二准直单元122和第二反射镜123，第三激光单元包括依次设置的第三半导体激光器芯片131、第三准直单元132和第三反射镜133，第一反射镜113、第二反射镜123和第三反射镜133交错排布。
57.在第二个实施方式中，第n激光单元包括依次设置的第n半导体激光器芯片、第n准直单元和第n二向色镜，在经过第n二向色镜后第一初始激光至第n初始激光合束；上述第n激光单元的结构能够提高第n初始激光照射至患处上的均匀性。图6示例性的示出了第一激光单元至第三激光单元的排布结构，其中，第一激光单元包括依次设置的第一半导体激光器芯片111、第一准直单元112和第一二向色镜114，第二激光单元包括依次设置的第二半导体激光器芯片121、第二准直单元122和第二二向色镜124，第三激光单元包括依次设置的第三半导体激光器芯片131、第三准直单元132和第三二向色镜134，来自第一半导体激光器芯片111的第一初始激光在经过第一二向色镜114反射后依次穿过第二二向色镜124和第三二
向色镜134，来自第二半导体激光器芯片121的第二初始激光在经过第二二向色镜124反射后穿过第三二向色镜134。
58.在第三个实施方式中，所述第一激光单元包括依次设置的第一半导体激光器芯片111、第一准直单元112和第一反射镜113，第m激光单元包括依次设置的第m半导体激光器芯片、第m准直单元、以及第m二向色镜或者第m反射镜，m为大于等于2且小于或等于n的整数，所述第m二向色镜适于透过至少所述第一初始激光。上述第n激光单元的结构能够在提高第n初始激光照射至患处上的均匀性的同时，针对性的提高至少一个半导体激光器芯片的输出功率，具有一定的灵活性。图7和图8示例性的示出了第一激光单元至第三激光单元的排布结构。在图7中，第一激光单元包括依次设置的第一半导体激光器芯片111、第一准直单元112和第一反射镜113，第二激光单元包括依次设置的第二半导体激光器芯片121、第二准直单元122和第二反射镜123，第三激光单元包括依次设置的第三半导体激光器芯片131、第三准直单元132和第三二向色镜134，来自第一半导体激光器芯片111的第一初始激光在经过第一反射镜113后穿过第三二向色镜134，来自第二半导体激光器芯片121的第二初始激光在经过第二反射镜123后穿过第三二向色镜134。在图8中，第一激光单元包括依次设置的第一半导体激光器芯片111、第一准直单元112和第一反射镜113，第二激光单元包括依次设置的第二半导体激光器芯片121、第二准直单元122和第二二向色镜124，第三激光单元包括依次设置的第三半导体激光器芯片131、第三准直单元132和第三二向色镜134，来自第一激光单元的第一初始激光在经过第一反射镜113后依次穿过第二二向色镜124和第三二向色镜134。
59.在本实施例中，所述医疗用半导体激光系统还包括：封装壳体(图中未示出)，激光组件1、分光单元2和聚焦单元3固定在所述封装壳体内，所述光纤4、检测单元5和控制单元6位于所述封装壳体外。
60.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。